25234

ساخت و ارزيابي كاتاليستهاي نانوساختار اكسيد نيكل- اكسيد منيزيم و بررسي تأثير ارتقادهندههاي اكسيد مس و اكسيد كروم در فرآيند تجزيه ترموكاتاليستي متان

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1397-1400

12 تبر 1400

دكتر سيدمهدي علوي و دكتر مهران رضايي

مهندسي شيمي،‌نفت و گاز

امروزه قسمت اعظم نياز به انرژي از طريق سوزاندن سوختهاي فسيلي تأمين ميشود كه مقادير زيادي از گازهاي گلخانهاي به خصوص كربن دياكسيد و ساير گازهاي خطرناك را به اتمسفر آزاد ميكند. براي كاهش مقادير گازهاي گلخانهاي و كاهش گرمايش جهاني، هيدروژن به عنوان يك حامل انرژي مناسب ميباشد. روشهاي مختلفي براي توليد هيدروژن وجود دارد، در بين اين روشها تجزيه كاتاليستي متان يكي از فرآيندهاي توليد هيدروژن بدون كربن دياكسيد ميباشد كه تنها محصول گازي آن هيدروژن است. در اين پژوهش كاتاليست مورد نظر جهت انجام تستهاي فرآيندي تركيبي از اكسيد نيكل و اكسيد منيزيم ميباشد. فلز نيكل به دليل داشتن مزايايي از قبيل در دسترس بودن، قيمت پايين، فعاليت بهتر و پايداري بيشتر به عنوان فاز فعال و اكسيد منيزيم نيز به دليل پايداري بالاي آن در برابر ايجاد كك مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا كاتاليستهاي NiO-MgO با درصدهاي وزني 20، 30، 40 و 50 نيكل با استفاده از روش مكانيكي- شيميايي سنتز و عملكرد و پايداري آن مورد بررسي قرار گرفت كه كاتاليست 50NiO-MgO با تبديل 40% به عنوان نمونه بهينه انتخاب شد و تأثير شرايط عملياتي فرآيند از قبيل نسبت خوراك، سرعت فضايي و همچنين تأثير دماي كلسيناسيون بر روي آن مورد بررسي قرار گرفت. يكي از چالشهاي اصلي اين فرآيند غيرفعال شدن كاتاليستها در اثر رسوب كربن بر روي سايتهاي فعال كاتاليست ميباشد كه براي حل اين مشكل از ارتقادهندهها استفاده ميشود. در بخش بعدي اين پژوهش به بررسي اثر ارتقادهندههاي مس و كروم در اين فرآيند پرداخته شد. براي اين كار كاتاليست بهينه 50NiO-MgO با بارگذاري مختلف 5، 10 و 15 درصد وزني از فلزات مس و كروم با استفاده از روش مكانيكي- شيميايي سنتز شدند و عملكرد و پايداريشان مورد بررسي قرار گرفت كه در بين اين نمونهها كاتاليست 50NiO-MgO-15Cr2O3 بهترين عملكرد را با تبديل 64% داشت.

1400/06/28

Preparation and Evaluation of Nanostructure NiO-MgO Catalysts and Influence of Cr and Cu Promoters in Thermocatalytic Decomposition of Methane Process

1/1/1900 12:00:00 AM

In the recent world, most of the energy need is supplied through the burning of fossil fuels which releases a high amount of greenhouse gases into the atmosphere. For decreasing these greenhouse gases emissions, hydrogen can serve as a suitable energy carrier. There are different methods for the production of hydrogen, between these methods thermocatalytic decomposition of methane is a process that can produce pure hydrogen. In this study, the employed catalyst in the thermocatalytic decomposition of methane process is NiO-MgO. This mixed oxide was used due to low cost, better activity, and stability of nickel and coke formation resistance of magnesium. First, x wt%NiO-MgO catalysts (x=20, 30, 40, 50) were synthesized by the mechanochemical method and their performance was tested in this process. The 50NiO-MgO catalyst showed better activity (40% conversion) and chose as the optimal catalyst. Also, the effect of different parameters such as feed ratio, GHSV, and calcination temperature was studied on this catalyst activity. The major challenge in this process is the deactivation of catalysts due to the carbon deposition over the catalyst surface, which could be avoided by promoter doping. In the second part of this study, the effect of Cu and Cr as promoters was studied. For this purpose, the 5, 10, and 15 wt% of these metals were doped with 50NiO-MgO catalyst and used in this process. The result exhibited that the 50NiO-MgO-15Cr2O3 owned better activity (64% conversion) and stability.

تجزيه ترموكاتاليستي متان , توليد هيدروژن

thermocatalytic decomposition of methane , hydrogen production