19331

۱۹۳۳۱

بررسي عملكرد كاتاليست نيكلي در راكتور بسترسيال و بستر ثابت در ريفرمينگ بخار پروپان

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - ترموديناميك و سينتيك

۹۴

۱۳۹۷/۲/۲۷

دكتر سيد مهدي علوي املشي

دكتر گلشن مظلوم

مهندسي شيمي ، نفت و گاز

واكنش ريفرمينگ يكي از شناختهشدهترين واكنشهاي شيميايي براي توليد گاز سنتز بهحساب ميآيند. واكنش ريفرمينگ بخار پروپان معمولا با بازدهي مناسب هيدروژن همراه است و استفاده از راكتور بسترسيال براي توليد هيدروژن با بازدهي بالا در اين واكنش يك ايدهي مهم و تأثيرگذار بهحساب ميآيد. توليد كربن بيشتر و انجام عمليات در دماي پايين نسبت به ريفرمينگ هيدروكربنهاي سبكتر ازجمله خواص واكنش ريفرمينگ بخار پروپان است كه دو راكتور بسترسيال و بستر ثابت را كاملا به چالش ميكشاند. هيدروديناميك جريان در راكتورها مطابق با شرايط انجام واكنش يك عامل مهم در پايداري و فعاليت كاتاليست محسوب ميشود. دماي انجام واكنش در بازهي دمايي 466oCتا 486oCو در نسبت بخار به پروپان ()1/5-2/5-3 انجام گرفته است كه اختلاف در عملكرد دو راكتور در دماي بالاي واكنش بيشتر خواهد شد. واكنش در فشار اتمسفر و مقدار سرعت فضايي برابر با GHSV=27355 ml/g.hانجامگرفته است. بهترين نتيجه در آزمون پايداري در دماي 486oCدر نسبت بخار به پروپان 3در راكتور بسترسيال مشاهدهشده است كه مقدار بازدهي هيدروژن %75و مقدار تبديل پروپان %44است و در همين شرايط عملياتي در راكتور بستر ثابت مقدار بازده و تبديل به ترتيب، %44و %84است. پايداري كاتاليست در نسبت بخار به پروپان 3در راكتور بسترسيال بيشتر از بستر ثابت است به صورتي كه كاهش مقدار تبديل به ترتيب براي بسترسيال و ثابت برابر با %6/78 و %5/2است. در نسبت بخار به پروپان 2/5اختلاف عملكرد دو راكتور به بيشتر مقدار خود ميرسد به صورتيكه كه در دماي 456oCاين نسبت، زماني كه بسترسيال در طول 7ساعت از واكنش همچنان پايدار است كاهش مقدار تبديل پروپان براي بستر ثابت در راستاي انجام واكنش به % 12/1رسيده است. واكنش در نسبت خوراك 1/5در دماي 456oCنتايج يكساني در تبديل براي بسترسيال و بستر ثابت ايجاد ميشود. كاتاليستهاي استفادهشده در آناليز BET ،SEM ،XRDو DTA-TGبراي بررسي مقدار كربن، نوع و ساختار آن تعيين مشخصه شدهاند. مطابق با آناليزهاي صورت گرفته مقدار كربن توليدشده در كاتاليستهاي بسترسيال كمتر و واكنشپذيري آن بالاتراست و مقدار سطح ويژهي كاتاليستهاي مستعمل (بعد از واكنش) بسترسيال بيشتر از بستر ثابت است. واژههاي كليدي: ريفرمينگ بخار پروپان، كاتاليست ،Ni-K/CeO2/Al2O3راكتور بسترسيال، راكتور بستر ثابت

1397/06/21

Performance Investigation of Nickel-Based Catalysts in the Fluidized Bed and Fixed Bed Reactor in Propane Steam Reforming

9/12/2018 12:00:00 AM

Reforming reactions are considering one of the popular chemical reactions for gas synthesis production.propane steam reforming reaction produces hydrogen with high efficiency.The use of a Fluidized bed reactor for hydrogen production with higher Yield and higher Conversion in the propane steam reforming is an important and effective idea. The production of more carbon and low-temperature operations are the properties of propane Steam reforming reaction, which challenges two Fixed bed and Fluidized bed reactors. In the project, the hydrodynamic flow in the reactors in accordance with the conditions the reaction Condition is considered an important factor for the stability and activity of the catalyst.The temperature tests accomplished in two reactors in the temperature range of 600 ° C to 680 ° C have the most differences. In the stability tests, the operating conditions are similar in two reactors, such that the reaction was carried out at a temperature of 600 ° C to 600 ° C in the ratio of steam to low propane (2.5-1.5 / 2-3) ratio. The best stability result at the temperature of 680 ° C was observed in the steam to propane ratio equal to 3in the Fluidized bed reactor, in which the hydrogen yield was 75% and the conversion value was 96%. At the same temperature and steam ratio in the fixed bed reactor, the hydrogen yield and conversion rates were 66 % And 89%. The catalyst stability in the ratio of steam to propane equal to 3 in the Fluidized bed reactor is more than that of the Fixed bed, so that the decrease of the conversion value for the fluidized and fixed is 0.79% and 5.203% respectively. In the steam to propane ratio of 2.5, the difference in the performance of the two reactors is increases. In the Temperature of 650 oC when the Fluidized bed was stabilized, the amount of propane conversion in fixed bed has been decreased to 12.1%. in the feed ratio of 1.5 at T=650oC, same results are obtained for fixed and fluidized bed. Used catalysts characterized by XRD, BET, H2-TPR, FESEM and TGA/DTA analysis. The carbon produced in the Fluidized bed catalysts has a lesser content and reactivity. The surface area of the fluid bed catalysts is higher than that of the fixed bed. Keywords: Propane Steam Reforming, Ni-K/CeO2/Al2O3, Fluidized Bed Reactor, Fixed Bed reactor.