• شماره ركورد
    30400
  • پديد آورنده

    محمدرضا رجبي ايري سفلي

  • عنوان
    ساخت و ارزيابي كاتاليست‌هاي نيكل ارتقايافته با اكسيد ايتريم در فرايند ريفرمينگ خشك متان
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي
  • سال تحصيل
    1399
  • تاريخ دفاع
    1402/7/12
  • استاد راهنما
    مهران رضايي
  • دانشكده
    مهندسي شيمي، نفت و گاز
  • چكيده
    در طي چند دهه اخير مشكلات فراواني در حوزه تأمين انرژي مورد نياز صنايع و كارخانجات، همچون محدود بودن منابع سوخت‌هاي فسيلي و مشكلات زيست‌محيطي، دانشمندان را وادار به يافتن منابع و روش‌هاي جديد توليد انرژي كرده است. يك جايگزين جديد براي سوخت‌هاي فسيلي هيدروژن مي‌باشد كه به روش‌هاي گوناگون مي‌توان آن را توليد كرد. ريفرمينگ كاتاليستي هيدروكربن‌ها يكي از رايج‌ترين روش‌هاي توليد هيدروژن مي‌باشد كه در صنايع شيميايي استفاده مي‌شود. از ميان انواع گوناگون فرايندهاي ريفرمينگ‌، ريفرمينگ خشك متان از دو گاز گلخانه‌اي متان و كربن دي‌اكسيد براي توليد گاز سنتز با نسبت هيدروژن به مونواكسيد كربن برابر يك استفاده مي‌كند. در اين پژوهش از كاتاليست‌هاي Ni/Al2O3 ارتقايافته با اكسيد ايتريم (5،10 و 15 درصد وزني) براي توليد گاز سنتز در فرايند ريفرمينگ خشك متان استفاده شده‌است. در بخش نخست پژوهش، پايه‌هاي آلومينا و آلوميناي ارتقايافته با اكسيد ايتريم به روش مكانيكي-شيميايي سنتز شده و سپس فاز فعال نيكل به روش تلقيح تر و با درصدوزني ثابت 10 بر روي اين پايه‌ها نشانده‌شد. پس از انجام آناليزهاي تعيين مشخصات ساختاري و آزمون‌هاي راكتوري، نمونه 10Ni/15Y2O3-Al2O3 با سطح ويژه m2/gr 52/164 و تبديل 5/76% و 8/78% براي متان و كربن‌دي‌اكسيد در دماي °C700 و پايداري بهتر، براي ادامه تحقيق انتخاب شد. در مرحله بعدي تأثير بارگذاري‌هاي مختلف نيكل (5/2، 5، 5/7، 10، 5/12و 15 درصد وزني) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان‌دهنده افزايش فعاليت كاتاليستي تا بارگذاري 5/12% وزني بود اما افزودن بيشتر نيكل باعث افت فعاليت كاتاليستي شد. در اين مرحله نيز كاتاليست حاوي 5/12% وزني با سطح ويژه m2/gr 22/156 و تبديل متان و كربن دي‌اكسيد برابر با 2/78% و 7/80% در دماي °C700 به عنوان بهترين نمونه از نظر فعاليت كاتاليستي برگزيده‌شد. بخش سوم شامل ارزيابي تأثير شرايط عملياتي بر روي نمونه منتخب بود. نتايج نشان داد كه افزايش نسبت CO2:CH4 در خوراك ورودي از5/0 به 3 منجر به افزايش تبديل متان از 9/44% به 9/95% در دماي °C700 شد. علاوه‌بر اين، نتايج نشان دادند كه افزايش دماي احيا از °C600 به °C800 باعث احياي گونه‌هاي بيشتر نيكل و در نتيجه افزايش فعاليت كاتاليستي مي‌شود. به طوريكه در دماي °C700، تبديل متان با افزايش نسبي، از 1/75% به 5/79% رسيد. در انتها مشخص شد كه در ml/grcat.h 12000=GHSV، واكنش‌دهنده‌ها تماس بيشتري با همديگر دارند كه موجب بهبود تبديل مي‌شود. در بخش چهارم تحقيق تأثير دماي كلسيناسيون كاتاليست حاوي 5/12% وزني نيكل بر خواص ساختاري و فعاليت كاتاليستي بررسي شد. افزايش دماي كلسيناسيون از °C500 به °C700 باعث كاهش سطح ويژه از m2/gr 22/156 به m2/gr 91/142 شد. هچنين تبديل متان و كربن دي‌اكسيد به ترتيب از 2/%78 و 7/80% به 1/73% و 2/78% در دماي °C700 رسيدند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1402/11/07
  • عنوان به انگليسي
    Preparation and eva‎luation of Yttria Promotted Nickel-based Catalysts in Dry Reforming of Methane
  • تاريخ بهره برداري
    1/1/1900 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    محمدرضا رجبي ايري سفلي

  • چكيده به لاتين
    Over the past few decades, many problems in the field of energy supply needed by industries and factories, such as the limited resources of fossil fuels and environmental problems, have forced scientists to find new sources and methods of energy production. A new alternative to fossil fuels is hydrogen, which can be produced in a variety of ways. Catalytic reforming of hydrocarbons is one of the most common methods of hydrogen production used in the chemical industry. Of the various types of reforming, dry reforming of methane uses two greenhouse gases methane and carbon dioxide to produce synthesis gas with an equal ratio of hydrogen to carbon monoxide. In this research, yttrium oxide (Y2O3) promoted Ni/Al2O3 catalysts have been used to produce syngas in dry reforming of methane process. In the first part of the research, the alumina and yttria promoted alumina supports were synthesized by mechano-chemical method and then the nickel active phase was loaded on these supports by incipient impregnation method with 10 wt%. After conducting characterisitc analysis and activiy tests, the 10Ni/15Y2O3- Al2O3 sample with specific surface area of 164.52 m2/gr and conversion of 76.5% and 78.8% for methane and carbon dioxide at 700 °C was selected for continiuation of research. In the next step, the effect of different nickel loadings was investigated. The results showed an increase in catalytic activity up to the loading of 12.5 wt% Ni, but adding more Ni caused a drop in catalytic activity. At this part, the catalyst containing 12.5 wt% weight with specific surface area of 156.22 m2/gr and conversion of methane and carbon dioxide equal to 78.2% and 80.7% at 700°C was selected as the best sample in terms of catalytic activity. The third part included the eva‎luation of the effect of operating conditions on the selected sample. The results of the activity test indicated an increase in methane conversion and a decrease in carbon dioxide conversion due to the increase in the amount of CO2 in the input feed. In addition, the results showed that a higher reduction temperature leads to the reduction of more nickel species and thus increases the catalytic activity. Finally, it was found that at GHSV=12000 ml/grcat.h, the reactants have more contact with each other, which improves the conversion. In the fourth part of the research, the effect of calcination temperature on the structural properties and catalytic activity of the 12.5% wt% Ni sample was investigated. Increasing the calcination temperature from 500°C to 700°C decreased the specific surface area from 156.22 m2/gr to 142.91 m2/gr. Also, the conversion of methane and carbon dioxide reached from 78.2% and 80.7% to 73.1% and 78.2% at 700°C, respectively.
  • كليدواژه هاي فارسي
    ريفرمينگ خشك متان , گاز سنتز , كاتاليست , اكسيد ايتريم , نيكل , ارتقادهنده , آلومينا
  • كليدواژه هاي لاتين
    dry reforming of methane , syngas , catalyst , yttrium oxide , nickel , promoter , alumina
  • Author
    Mohammad Reza Rajabi
  • SuperVisor
    Mehran Rezaei