ساخت كاتاليست‌هاي نانو ساختار مزوحفره نيكل با روش مكانيكي-شيميايي و ارزيابي عملكرد آن‌ها در واكنش متان سازي دي‌اكسيد كربن جهت خالص‌سازي هيدروژن

كارشناسي ارشد

چكيده كاهش غلظت دي اكسيد كربن در اتمسفر به وسيله تبديل آن به مواد شيميايي با ارزش، در دهه‌هاي گذشته مورد توجه قرار گرفته است. متان به عنوان محصول فرآيند متان سازي دي اكسيد كربن در واحد توليد هيدروژن و براي خالص سازي جريان هيدروژن در پالايشگاه‌ها و همچنين در پيل‌هاي سوختي كاربرد دارد. فرآيند متان سازي دي اكسيد كربن از نظر سنتيكي به كندي صورت ميگيرد بدين منظور به كاتاليست با فعاليت بالا نيازمند است. فاز فعال نيكل روي پايه آلومينا يكي از كاتاليست‌هاي پركاربرد در اين فرآيند است. در اين پژوهش كاتاليست‌ها با روش نوين مكانيكي-شيميايي سنتز شده‌اند. ابتدا بارگذاري مختلف نيكل روي پايه آلومينا سنتز شده و سپس عملكرد آنها در فرآيند متان سازي دي اكسيد كربن بررسي شد. كاتاليست NiO-Al2O3 بارگذاري 20 درصد وزني نيكل با سطح ويژه m2/g 74/240، 45/71 درصد تبديل دي اكسيد كربن و 82/94 درصد انتخاب پذيري متان در دماي 450 درجه سانتي گراد، بهترين عملكرد را نشان داد و به عنوان كاتاليست بهينه انتخاب شد. سپس جهت بهبود عملكرد كاتاليست 20NiO-Al2O3، فلزات دوم آهن، منگنز، كروم و كبالت به اين كاتاليست افزوده شده و عملكرد آنها نيز مورد بررسي قرار گرفت. منگنز با بهبود احيا پذيري و افزايش تبديل دي اكسيد كربن در دماهاي پايين به عنوان فلز دوم براي كاتاليست 20NiO-Al2O3 انتخاب شد. سپس بارگذاري مختلف منگنز (5/2 تا 5/17 درصد وزني) مورد بررسي قرار گرفت. بارگذاري 15 درصد وزني منگنز با 32/85 درصد تبديل دي اكسيد كربن و 27/99 درصد انتخاب پذيري متان در دماي 350 درجه سانتي گراد فرآيند، بهترين عملكرد را نشان داد. خواص فيزيكي و شيميايي كاتاليست‌هاي سنتز شده NiO-Al2O3، ارتقادهنده‌ها و 20NiO-Mn2O3-Al2O3 با استفاده از آناليز‌هاي XRD، BET، TPR و FE-SEM مورد ارزيابي قرار گرفتند. اثر تغيير GHSV، نسبت خوراك، دماي احيا، دماي كلسيناسيون و پايداري براي كاتاليست‌هاي 20NiO-Al2O3 و 20NiO-15Mn2O3-Al2O3 مورد بررسي قرار گرفت.

196543

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

آقاي دكتر سيد مهدي علوي و آقاي دكتر مهران رضايي