27210

اثر تقويت كننده هاي Ce و Zr روي پايه كاتاليزور Ni/Al2O3 در فرايند تركيب ريفرمينگ خشك و اكسيداسيون جزئي متان

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش ترموسينتيك و كاتاليست

1398

1401/07/23

دكتر سيد مهدي علوي، دكتر مهران رضايي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش، از ارتقادهنده هاي سريم و زيركونيوم روي پايه كاتاليزور Ni/Al2O3 به منظور افزايش فعاليت و كاهش تشكيل كربن در فرايند ريفرمينگ تركيبي متان استفاده شده است. در قسمت اول اين پژوهش پايه آلومينا و آلوميناي ارتقايافته با 10 درصد وزني سريم و زيركونيوم به روش مكانيكي-شيميايي به عنوان پايه كاتاليست تهيه شدند. سپس مقادير ثابت 10 درصد وزني نيكل به روش تلقيح بر روي پايه بارگذاري شد. آناليزهاي BET، XRD، TPR، TPO و FESEM از كاتاليست هاي تهيه شده گرفته شد. نتايج نشان دادند افزودن ارتقادهنده¬هاي سريم و زيركونيوم موجب پراكندگي بالاي نيكل و برهم كنش قوي تر نيكل با پايه گرديد. تمامي كاتاليست هاي تهيه شده داراي ساختار مزوحفره و توزيع اندازه حفرات در محدوده nm 10-1 بودند. نتايج نشان دادند كه ارتقا كاتاليست با سريم منجر به كاهش ميزان كربن بر روي سطح كاتاليست در ريفرمينگ خشك گرديده و همچنين اين كاتاليست بالاترين ميزان فعاليت در ريفرمينگ تركيبي را دارا بود. اين در حالي است كه استفاده از زيركونيوم در پايه كاتاليست نيز باعث كاهش شديد كربن در ريفرمينگ خشك گرديد، اما كمترين فعاليت را در ريفرمينگ تركيبي از خود نشان داد. نتايج آناليزهاي TPO و FESEM نشان دادند اضافه نمودن اكسيژن به طور قابل توجهي موجب كاهش ميزان كربن تشكيل شده بر روي سطح كاتاليست ها مي گردد. نتايج آناليز BET نمونه هاي تهيه شده با بارگذاري-هاي مختلف نيكل نشان داد كه نمونه ي بارگذاري شده با 10 درصد وزني نيكل بالاترين سطح ويژه m2g-1) 195)را دارا بوده و با افزايش بيشتر بارگذاري نيكل، سطح ويژه كاهش مي يابد. طبق نتايج، كاتاليست 10%Ni/Al2O3-10%CeO2 در دماي 0C 700 ميزان تبديل CH4 و CO2 را به ترتيب 79% و 60% در فرايند ريفرمينگ تركيبي نشان داد و به مدت 440 دقيقه پايدار بود. در قسمت دوم اين پژوهش، اثر بارگذاري مقادير 10، 30، 50 و 70 درصد وزني اكسيد سريم به عنوان ارتقا- دهنده در پايه كاتاليست، مورد بررسي قرار گرفت. با افزايش بارگذاري CeO2 از 10 تا 70 درصد وزني سطح ويژه به دليل مسدود شدن حفرات كاهش مي يابد. نتايج نشان دادند كه افزايش محتواي سريم تا 10% وزني منجر به افزايش %3 فعاليت كاتاليستي مي شود. علاوه بر اين، در بخش هاي مختلف كاتاليست هاي منتخب مورد بررسي هاي مختلفي از سرعت فضايي گاز (GHSV)، نسبت خوراك و دماي احيا قرار گرفتند. همچنين پايداري كاتاليست‌هاي بهينه و تاثير دماي كلسيناسيون نيز بر روي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت.

1401/08/07

The effect of ceria and zirconia promoters on Ni/Al2O3 catalyst support for synthesis gas production by combined dry reforming and partial oxidation

1/1/1900 12:00:00 AM

In this research, Ce and Zr promotors on Ni/Al2O3 catalyst support have been used to increase the activity and reduce the formation of carbon in the combine dry reforming and partial oxidation of methane process. In the first part of this study, alumina support and promoted alumina with 10% wt. Ce and Zr were prepared by the mechanochemical method as catalyst support. Then constant amounts of 10% wt. of nickel were loaded on the support by the impregnation method. BET, XRD, TPR, TPO and FESEM analyzes were taken from the prepared catalysts. The results showed that the addition of cerium and zirconium promotors resulted in high dispersion of nickel and stronger interaction of nickel with the support. All prepared catalysts had a mesoporous structure and a pore size distribution in the range of 1-10 nm. The results showed that the cerium-promoted catalyst reduced the amount of carbon deposited on the surface of the catalyst in the dry reforming and this catalyst had the highest activity in the combined reforming. The use of zirconium in the catalyst base also caused a sharp decrease in carbon in dry reforming but showed the least activity in combined reforming. The results of TPO and FESEM analyzes showed that the addition of oxygen significantly reduces the amount of carbon formed on the surface of the catalysts. The values of 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5 and 15% wt. of nickel were loaded on the promoted support with cerium. The results of BET analysis showed that the sample loaded with 10% wt. nickel had the highest specific surface area (195 m2g-1) and with further increasing nickel loading, the specific surface area decreased. According to the results, 10% Ni/Al2O3-10% CeO2 catalyst at 700 C showed 79% and 60% conversion of CH4 and CO2 in the combined reforming process, respectively, and was stable for 440 minutes. In the second part of this study, the effect of loading 10, 30, 50, and 70% wt. of cerium oxide as in the catalyst support was investigated. By increasing the load of CeO2 from 10 to 70% wt., the specific surface area decreases due to the blockage of pores. The results showed that increasing the cerium content up to 10% wt. leads to an increase in catalytic efficiency. In addition, in different sections of the selected catalysts, different studies of gas hourly space velocity (GHSV), feed ratio, and reduction temperature were performed. The stability of optimal catalysts and the effect of calcination temperature on them were also investigated.

ريفرمينگ تركيبي , ريفرمينگ خشك , گاز سنتز , نيكل , ارتقادهنده هاي سريم و زير كونيوم

Combine reforming , Dry reforming , syngas , Nickel , Ce , Zr promoters

reza babakouhi ashrafi

seyed mahdi alavi