بررسی و مقایسه کاتالیست‌های اصلاح شده پایه زئولیتی ZSM-5 در رفرمینگ خشک متان

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

کرمانشاه، دانشگاه رازی کرمانشاه، دانشکده مهندسی شیمی

چکیده

در این پژوهش نانوکاتالیست اصلاح شده‌ی Ni/ZSM-5 شامل 3، 5 و %7  وزنی نیکل توسط روش تلقیح تر و با استفاده از حلال آب برای رفرمینگ خشک متان تهیه شد.آلومینیوم زدایی توسط نیتریک اسید و سیلیس ‌زدایی توسط سدیم هیدروکسید صورت گرفت. فرایند اسید شویی پایه‌ی زئولیتی منجر به افزایش نسبت Si/Al و فرایند بازشویی منجر به کاهش این نسبت شد. در فرایند اسیدشویی، غلظت بالاتر اسید و دمای پایین‌تر اسیدشویی پایه‌ی زئولیتی منجر به تبدیل بیش‌ تر متان و کربن دی‌اکسید و همچنین نسبت بالاتر H2/CO شد ولی فرایند بازشویی سبب افت فعالیت و کاهش درصد تبدیلات متان و کربن دی‌ اکسید شد. نمونه‌ی با %5 وزنی نیکل تهیه شده با غلظت بالاتر اسید و دمای پایین‌تر اسیدشویی پایه‌ی زئولیتی بیش ‌ترین فعالیت و پایداری را نسبت به کاتالیست اصلاح نشده و کاتالیست بازشویی شده‌ی پایه زئولیتی داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Meunier F. C., Verboekend D., Gilson J.P, Groen J. C., Ramírez J.P., Influence of Crystal Size and Probe Molecule on Diffusion in Hierarchical ZSM-5 Zeolites Prepared by Desilication, Micro. and Meso. Mate., 148:115-121 (2012).

[2] Rotaru, C.G., Postoleb G., Floreaa M., Matei-Rutkovskab F., Pârvulescua V.I, Gelin P., Dry Reforming of Methane on Ceria Prepared by Modified Precipitation Route, Applied Catalysis A: General, 494: 29-40 (2015).

[3] Guerra C. Lanzini A., Leone P., Santarelli M., Brandon N.P, Optimization of Dry Reforming of Methane over Ni/YSZ Anodes for Solid Oxide Fuel Cells, J. Pow. Sour., 245:154-163 (2014).

[4] Li D., Nakagawaa Y., Tomishige K., Methane Reforming  to Synthesis Gas over Ni Catalysts  Modified with Noble Metals, Appl.  Cata.  A:  General, 408 :1-24 (2011).

[5] Usmana M. , Daud W.M.A. W., Abbas H. F., Dry Reforming of Methane: Influence of Process Parameters, Rene. and Sus. Ene. Rev., 45: 710-744 (2015)

[6] Tanga M., Xu L., Fan M. , Progress in Oxygen Carrier Development of Methane-Based Chemical-Looping Reforming: A Review, Appl. Ene., 151: 143-156 (2015).

[7] Fouskas A., Kollia M., Kambolis A., Papadopoulou Ch., Matralis H., Boron-modified Ni/Al2O3 Catalysts for Reduced Carbon Deposition During Dry Reforming of Methane, Applied Catalysis A: General, 474:125-134. (2014)

[8] Sarkar B., Tiwari R., Singha R K., Suman S., Ghosh  S., Acharyya S.S., Mantri K., Sivakumar Konathala L.N.,  Pendem C., Bal R., Reforming of Methane with CO2 over Ni Nanoparticle Supported on Mesoporous ZSM-5, Catal. Today, 198:209-214 (2012).

[9] Petushkov A., Yoon S., Larsen S.C., Synthesis of Hierarchical Nanocrystalline ZSM-5 with Controlled Particle Size and Mesoporosity, Micro. and Meso. Mat., 137(1-3): 92-100. (2011)

[10]  Viswanadham N., Kamble R.  , Kumar M., Murali Dhar G., Catalytic Properties of Nano-Sized ZSM-5 Aggregates, Catal Today, 141: 182-186 (2009).

[11] Razavian M., Fatemi S., Synthesis and Evaluation of Seed-Directed Hierarchical ZSM-5 Catalytic Supports: Inductive Influence of Various Seeds and Aluminosilicate Gels on the Physicochemical Properties and Catalytic Dehydrogenative Behavior, Materials Chemistry and Physics, 165: 55-65. (2015)

[12] Fakeeha AH., Al-Fatesh AS., Abasaeed AE., Stabilities of Zeolite‐Supported Ni Catalysts for Dry Reforming of Methane, Chinese Journal of Catalysis, 34:764–768 (2013).

[13] Venkatathri N.,A Novel Route to Synthesis Aluminum Silicate Hollow Spheres Having ZSM-5 Structure in Absence of Template, Mater. Lett., 62:462-465 (2008).

[14] Matias P., Couto C.Sa, Grac I., Lopes J.M., Carvalho A.P., Ribeiro F.R., Guisnet M., Desilication of a TON Zeolite with NaOH: Influence on Porosity, Acidity and Catalytic Properties, Appl. Catal. A: General, 399: 100–109 (2011).

[15] Montgomery D.C., "Design and Analysis of Experiments", 5th Edition, John Wiley & Sons, Inc (2008).

[16] Moradi G.R, Khezeli F., Hemmati H., Syngas Production with Dry Reforming of Methane over Ni/ZSM-5 Catalysts, J. of Nat. Gas Sci. and Eng., 33: 657-665 (2016)

[17] Niemantsverdriet J.W., "Spectroscopy in Catalysis", Wiley-VCH, Weinheim, (2000).

[18] Anzelmo J., Seyfarth A., Arias L., Approaching A Universal Sample Preparation Method for XRF Analysis of Powder Materials, Adv. in X-ray Anal., 44:368-373(2001).

[19] González M.D., Cesteros Y., Salagre P., Comparison of Dealumination of Zeolites Beta, Mordenite and ZSM-5 by Treatment with Acid under Microwave Irradiation, Micro. and Meso. Mater., 144:162–170. (2011)

[20] Chung K.H., Dealumination of Mordenites with Acetic Acid and Their Catalytic Activity in the Alkylation of Cumene, Micro. and Meso. Mater., 111: 544-550 (2008)

[21] Matias P., Lopes J.M., Ayrault P., Laforge S., Magnoux P., Guisnet M., Riberio F.R., Effect of Dealumination by Acid Treatment of a HMCM-22 Zeolite on the Acidity and Activity of the Pore Systems, App. Catal., A: General, 365: 207-213 (2009).

[22] Song Z., Takahashi A, Nakamura I., Fujitani T., Phosphorus-Modified ZSM-5 for Conversion of Ethanol to Propylene, Appl. Catal. A: Gen., 384: 201–205 (2010)