شماره ركورد
31453
پديد آورنده
حامد مي ميوند
عنوان
ساخت و ارزيابي كاتاليست دو فلزي نيكل - آهن در فرآيند متان سازي دي اكسيد كربن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
14/07/1403
استاد راهنما
دكتر مهران رضائي ، دكتر سيد مهدي علوي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
تبديل كاتاليستي كربندياكسيد به متان كه بهعنوان يك سوخت با ارزش و قابلذخيرهسازي مي باشد از توجه فراواني برخوردار است. كاتاليستهاي نيكلي به دليل فعاليت بالا، گزينشپذيري مناسب و هزينه پايين، انتخاب مناسبي براي فرآيند متانسازي هستند. بااينحال، اين كاتاليستها در دماهاي پايين فعاليت كافي ندارند و در طولانيمدت دچار تخريب ميشوند. در اين پژوهش، كاتاليستهاي دوفلزي حاوي نيكل و آهن مورد بررسي قرار گرفته است و در تمامي مراحل از منيزيم اكسيد بهعنوان پايه با روش نوين مكانيكي - شيميايي و ساير فلزات با روش تلقيح مرطوب سنتز شدند. همچنين عملكرد كاتاليستها در فرآيند متانسازي دياكسيدكربن تحت شرايط عملياتي ml.grcat-1.h-1 18000GHSV= و H2/CO2=4 و احيا به مدت دو ساعت در دماي 650 درجه سانتيگراد مورد ارزيابي قرار گرفت. در بخش ابتدايي اين پژوهش بارگذاري مختلف حاوي 5-25 درصد وزني نيكل بر روي پايه منيزيم اكسيد سنتز شد و مورد ارزيابي قرار گرفت. كاتاليست حاوي 20 درصد وزني نيكل با سطح ويژهm2.g-1 59.52 داراي تبديل دياكسيدكربن 59.94 درصد و انتخابپذيري متان 87.61 درصد، در دماي 450 درجه سانتيگراد بهترين عملكرد را نشان داد و بهعنوان كاتاليست مناسب انتخاب شد. در بخش دوم اين پژوهش جهت بهبود خواص فلز نيكل به اين كاتاليست با بارگذاريهاي مختلف حاوي 1-5 درصد وزني اكسيد آهن افزوده شد. كاتاليست حاوي 3 درصد وزني اكسيد آهن با سطح ويژه m2.g-1 90.98 داراي تبديل دياكسيدكربن 66.73 درصد و انتخابپذيري متان 93.91 درصد، در دماي 400 درجه سانتيگراد بهترين عملكرد را نشان داد و بهعنوان كاتاليست مناسب انتخاب شد. در هر دو بخش اين پژوهش اثرات عاملهاي مؤثر فرآيندي نظير دماي احيا، دماي كلسيناسيون، نسبت خوراك، سرعت فضايي گاز و آزمون پايداري طولانيمدت نيز بر روي كاتاليست منتخب مورد بررسي قرار گرفت. خواص فيزيكي و شيميايي كاتاليستهاي سنتز شده با استفاده از تحليلهاي XRD , BET , TPR و Fe-SEM مورد ارزيابي قرار گرفتند.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/07/28
عنوان به انگليسي
Manufacturing and evaluation of Ni-Fe bimetallic catalyst in carbon dioxide methanation process
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حامد مي ميوند
چكيده به لاتين
The catalytic conversion of carbon dioxide, a potent greenhouse gas, into valuable chemicals such as methane, a clean and storable fuel, has garnered significant attention. Nickel catalysts, owing to their high activity, selectivity, and low cost, are prime candidates for the methanation process. However, these catalysts exhibit insufficient activity at low temperatures and undergo degradation over extended periods. In this research, bimetallic catalysts containing nickel and iron were investigated. Throughout the study, magnesium oxide was employed as a support, synthesized using a novel mechanochemical method, while other metals were introduced via wet impregnation. The catalytic performance of these materials in the CO2 methanation process was evaluated under operating conditions of 18,000 h⁻¹ GHSV and a H2/CO2 ratio of 4, after reduction at 650°C for 2 hours. Initially, catalysts with varying nickel loadings (5-25 wt%) supported on magnesium oxide were synthesized and evaluated. The catalyst containing 20 wt% nickel, with a specific surface area of 59.52 m²/g, exhibited the best performance, achieving a CO2 conversion of 59.94% and a methane selectivity of 87.61% at 450°C. In the second phase, iron was added to this optimized catalyst at loadings ranging from 1-5 wt% to enhance the properties of the nickel metal. The catalyst containing 3 wt% iron, with a specific surface area of 90.98 m²/g, demonstrated the best performance, achieving a CO2 conversion of 66.73% and a methane selectivity of 93.91% at 400°C. In both parts of this study, the effects of various process parameters, such as reduction temperature, calcination temperature, feed ratio, gas hourly space velocity, and long-term stability, were investigated on the selected catalyst. The physicochemical properties of the synthesized catalysts were evaluated using XRD, BET, TPR, and FE-SEM analyses.
كليدواژه هاي فارسي
متان سازي , كاتاليست دو فلزي نيكل - آهن , ارتقا دهنده , مكانيكي - شيميايي , تلقيح
كليدواژه هاي لاتين
Methanation , Ni-Fe Bimetallic Catalyst , Promoter , Mechanochemical , Impragnation
Author
Hamed Meymivand
SuperVisor
Dr. Mehran Rezaei, Dr.Seyed Mehdi Alavi