تأثیر درصد فلز فعال نیکل بر پایه آلومینا در فرایند ریفرمینگ خشک

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

آزمایشگاه کاتالیست و مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر درصدهای گوناگون فلز فعال نیکل (5 ، 10 و 15) در ویژگی­ های ساختاری و عملکردی کاتالیست Ni/10%Sr-Al2O3 که به روش تلقیح تهیه شدند در طی فرایند ریفرمینگ خشک متان مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین ویژگی­ های ساختاری کاتالیست­ ها، از آزمون ­های XRD، BET، TPR، TPO و SEM بهره گرفته شد. نتیجه ­های به­دست آمده از آزمون XRD بیانگر آن است که افزایش درصد فلز فعال نیکل منجر به کاهش پراکندگی NiO روی پایه شده است. نتیجه­ های به دست آمده از BET نشان می­ دهد که مساحت ویژه کاتالیست 5%Ni/10%Sr-Al2O3 نسبت به دو کاتالیست دیگر بیش ­تر است و کاتالیست­ ها دارای ساختار مزوحفره هستند. همچنین درصد تبدیل متان و کربن دی ­اکسید کاتالیست 5%Ni/10%Sr-Al2O3 در همه دماهای عملیاتی بیش ­تر است. از نتیجه­ های آزمون TPO می­ توان دریافت که با افزودن درصد فلز فعال نیکل از 5 به 15، کک تشکیل شده (کربن رشته­ ای) در زمان فرایند ریفرمینگ خشک روی سطح کاتالیست افزایش یافته است که منطبق با نتیجه­های SEM می باشد.کاتالیست 5%Ni/10%Sr-Al2O3 تبدیل متان پایداری در حدود 70 درصد در 13 ساعت و در دمای 650 را نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Alves H.J., Junior C.B., Niklevicz R.R., Frigo E.P., Frigo M.S., Coimbra-Araújo C.H., Overview of Hydrogen Production Technologies from Biogas and the Applications in Fuel Cells, International Journal of Hydrogen Energy, 38(13): 5215-5225 (2013).
[2] Moradi G., Hemmati H., Abbasi G. Investigation and Comparison of Modified Catalyst Supported Zeolite ZSM-5 in Dry Reforming of Methane, Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering (IJCCE), 35(2): 53-62 (2016).
[3] Sousa H., Silva N., Castro A., Campos A., Filho J., Oliveira A., Mesoporous Catalysts for Dry Reforming of Methane: Correlation between Structure and Deactivation Behavior of Ni-Containing Catalysts, International Journal Hydrogen Energy, 37(17): 12281-12291 (2012).
[4] Zangouei M., Moghaddam A.Z., Arasteh. M., The Influence of Nickel Loading on Reducibility of NiO/Al2O3 Catalysts Synthesized by Sol-Gel Method, Chemical Engineering Research Bulletin, 14(2): 97-102 (2010).
[5] خواجه نوری مجید، رضایی مهران، مشکانی فرشته، بررسی تأثیر مواد فعال سطحی بر ساختار و فعالیت کاتالیست نیکل بر پایه منیزیم اکسید در فرایند ریفرمینگ خشک متان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران،(1) 35: 71 تا 81 (1395).
[6] Barroso-Quiroga M.M., Castro-Luna A.E., Catalytic Activity and Effect of Mdifiers on Ni-Based Ctalysts for the Dry Reforming of Methane, Int. J. Hydrogen Energy, 35(11): 6052-6056 (2010).
[7] Damyanova S., Pawelec B., Arishtirova K., Fierro J.L.G., Ni-Based Catalysts for Reforming of Methane with CO2, International Journal of Hydrogen Energy, 37(21): 15966-15975 (2012).
[8] Li G., Hu L., Hill J.M., Comparison of Reducibility and Stability of Alumina-Supported Ni Catalysts Prepared by Impregnation and co-Precipitation, Applied Catalysis A: General, 301(1): 16-24 (2006).
[10] Al-Fatesh A.S., Naeem M.A., Fakeeha A.H., Abasaeed A.E., CO2 Reforming of Methane to Produce Syngas over γ-Al2O3-Supported Ni–Sr Catalysts, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 86(6): 742-748 (2013).
[11] San José-Alonso D., Illán-Gómez M.J., Román-Martínez M.C., K and Sr Promoted Co Alumina Supported Catalysts for the CO2 Reforming of Methane, Catalysis today, 176(1): 187-190 (2011)
[12] Jiao  Y., Zhan, J., Du Y., Li F., Li C., Lu, J., Wang J. and Chen Y. ,Hydrogen Production by Catalytic Steam Reforming of Hydrocarbon Fuels over Ni/Ce–Al2O3 Bifunctional Catalysts: Effects of SrO Addition , International Journal of Hydrogen Energy, 41(31): 13436-13447 (2016).
[13] Jing Q., Lou H., Fei J., Hou Z. and Zheng X., Syngas Production from Reforming of Methane with CO2 and O2 over Ni/SrO–SiO2 Catalysts in a Fluidized Bed Reactor, Int. J. hydrogen energy, 29(12): 1245-1251 (2004).
[14] Al-Fatesh A., Suppression of Carbon Formation in CH4–CO2 Reforming by Addition of Sr into Bimetallic Ni–Co/γ-Al2O3 Catalyst, Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 27(1): 101-107 (2015).
[15] San José-Alonso D., Illán-Gómez M.J., Román-Martínez M.C., K and Sr Promoted Co Alumina Supported Catalysts for the CO2, Reforming of Methane. Catalysis Today, 176(1): 187-190 (2011).[16] 4
[17] Jing Q, Lou H, Fei J, Hou Z, Zheng X., Syngas Production from Reforming of Methane with CO2 and O2 over Ni/SrO/SiO2 Catalysts in a Fluidized Bed Reactor, Int J Hydrogen Energy, 29: 1245-1251 (2004).
[19] Ryu J-H., Lee K-Y., Kim H-J., Yang J-I., Jung H., Promotion of Palladium-Based Catalysts on Metal Nolith for Partial Oxidation of Methane to Syngas, Appl Catal B, 80: 306-312 (2008).
[20] Ma D., Mei D., Li X., Gong M., Chen Y., Partial Oxidation of Methane to Syngas over Monolithic Ni/g-Al2O3 Catalyst Effects of Rare Earths and other Basic Promoters, J Rare Earths, 24: 451-452 (2006).
[21] Amir E., Rezaei M., Meshkani F., Investigation of the Catalytic Performance and Coke Formation of Nanocrystalline Ni/SrO-Al2O3 Catalyst in Dry Reforming of Methane, Iranian Journal of Hydrogen & Fuel Cell, 3(4): 315-322 (2017).
[22] Shekhawat D., Spivey J.J. Berry D.A. (eds.), “Fuel Cells: Technologies for Fuel Processing, Elsevier (2011).
[23] Ranjbar A., Rezaei M., Preparation of Nickel Catalysts Supported on CaO.2Al2O3 for Methane Reforming with Carbon Dioxide, International Journal of Hydrogen Energy, 37: 6356-6362 (2012).
[24] Amin M. H., Tardio J., Bhargava S. K., An investigation on the Role of Ytterbium in Ytterbium Promoted γ-alumina-supported Nickel Catalysts for Dry Reforming of Methane, International Journal of Hydrogen Energy, 38: 14223-14231(2013).
[25] Rahmani S., Rezaei M., Meshkani F., Preparation of Highly Active Nickel Catalysts Supported on Mesoporous Nanocrystalline γ-Al2O3 for CO2 Methanation, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(4): 1346-1352(2013).
[26] Ding R.G., Yan Z.F., Characterization of the Structure Features of Nickel Catalysts for Carbon Dioxide Reforming of Methane, Abstracts of Papers of the American Chemical Society, 47: 108-110 (2002).
[27] Meshkani F., Rezaei M., Andache M., Investigation of the Catalytic Performance of Ni/MgO Catalysts in Partial Oxidation, Dry Reforming and Combined Reforming of Methane, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20(4): 1251-1260(2014).