پایان نامه بررسی کاتالیست های اکسیدی چند فلزی جهت استفاده در فرآیند ریفرمینگ سه گانه متان

پایان نامه بررسی کاتالیست های اکسیدی چند فلزی جهت استفاده در فرآیند ریفرمینگ سه گانه متان مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۹۶  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دانلود پایان نامه بررسی کاتالیست های اکسیدی چند فلزی جهت استفاده در فرآیند ریفرمینگ سه گانه متان نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

 فهرست مطالب

فصل اول:
۱-۱) مقدمه                  ۱
فصل دوم:
۲-۱) ریفرمینگ بخار متان            ۴
۲-۲) ریفرمینگ CO2 متان            ۵
۲-۳) اکسیداسیون جزئی متان            ۷
۲-۴) ریفرمینگ هم¬زمان بخار و CO2 متان         ۹
۲-۵) ریفرمینگ CO2 و اکسیداسیون جزئی هم¬زمان متان   ۱۰
۲-۶) عملیات کربن آزاد در رفرمینگ بخار و  CO2    ۱۵
۲-۶-۱) عملیلت کربن آزاد بر اساس ترمودینامیک   ۱۵
۲-۶-۲) تشکیل کربن آزاد بر اساس استراتژی جنبشی   ۱۸
۲-۷) ریفرمینگ ترکیبی               ۱۹
۲-۸) ریفرمینگ سه¬گانه               ۲۱
۲-۸-۱) ریفرمینگ سه¬گانه از نظر ترمودینامیکی   ۲۳
۲-۸-۲) هدف ریفرمینگ سه¬گانه         ۲۴
۲-۸-۳) آزمایش ریفرمینگ سه¬گانه متان      ۲۵
۲-۸-۴) چرا از گاز دودکش استفاده می¬کنیم؟      ۲۷
۲-۸-۵) آیا ریفرمینگ سه¬گانه امکان¬پذیر است؟   ۲۸
۲-۹) مقایسه¬ریفرمینگ سه¬گانه با ریفرمینگ CO2¬ درمیزان مصرف انرژی نسبت به بخار       ۲۸
۲-۱۰) مقایسه ریفرمینگ سه¬گانه با ریفرمینگ CO2 در حذف تولید کربن             ۲۹
فصل سوم:
۳-۱) ریفرمینگ سه¬گانه و ریفرمینگ ترکیبی با استفاده از کاتالیست نیکل             ۳۰
۳-۲) بحث و نتایج               ۳۰
۳-۲-۱) اثر H2O و O2 بر فرآیند ریفرمینگ سه¬گانه   ۳۰
۳-۲-۱-۱) تاثیر H2O و O2 بر روی واکنش ریفرمینگ CO2              ۳۱
۳-۲-۱-۲) تاثیر O2 بر روی واکنش ریفرمینگ CO2                 ۳۵
۳-۲-۱-۳) تاثیر H2O و O2 در واکنش ریفرمینگ CO2              ۳۹
۳-۲-۲) تست عملکرد کاتالیست         ۴۲
۳-۲-۲-۱) ریفرمینگ سه¬گانه با کاتالیست Ni/MgO/CeZrO              ۴۲
۳-۲-۲-۲) مقایسه عملکرد کاتالیست Ni با پایه¬های مختلف در ریفرمینگ سه¬گانه       ۴۴
۳-۲-۳) جذب کربن با استفاده از کاتالیست ، پس از فرایند ریفرمینگ سه¬گانه          ۴۸
۳ -۲-۴) مطالعه سنتیکی واکنش ریفرمینگ سه¬گانه بر روی کاتالیست نیکل با پایه¬های
مختلف                  ۴۹
فصل چهارم:
۴-۱) ریفرمینگ کاتالیستی OXY-CO2 و ریفرمینگ هم¬زمان بخار و CO2 متان بر روی کاتالیست NdCoO3                    ۵۸
۴-۲) ریفرمینگ CO2 با استفاده از کاتالیست نیکل   ۵۹
۴-۳) ریفرمینگ CO2 با استفاده از کاتالیستRh       ۶۴
۴-۴) ریفرمینگ ترکیبی متان در حضور CO2 و O2 برروی کاتالیست LaFe1-x – COxO3         ۶۸
۴-۴-۱) سنتز و توصیف پیش¬ماده پروکسیت      ۶۸
۴-۴-۲) آزمایش فعالیت            ۶۸
۴-۴-۳) سنتز پروکسیت و آنالیز ICP       ۶۹
۴-۴-۴) IR ، مساحت سطح و انکسار اشعهx       ۷۰
۴-۴-۵) TPR و مطالعه XRD          ۷۲
۴-۴-۶) نتایج فعالیت کاتالیست در ریفرمینگ ترکیبی CO2 و O2               ۷۶
فصل پنجم:
۵-۱) ریفرمینگ خشک متان            ۷۸
۵-۲) تهیه اکسید زیرکونیوم            ۷۹
۵-۳) روش تهیه کاتالیست            ۸۰
۵-۴) اندازه گیری فعالیت کاتالیستی         ۸۱
۵-۵) خصوصیات ساختاری اکسید زیرکونیوم      ۸۱
۵-۶) کاتالیست های نیکل            ۸۳
۵-۷) تأثیر ارتقا دهنده ها               ۸۸
۵-۸) بررسی پایداری بلند مدت کاتالیست ۵%Ni – 3%CeO2/ZrO               ۹۱
نتیجه¬گیری                  ۹۴
مراجع                     ۹۶

مراجع:

[۱] Wei Pan . Tri-Riforming and Combined Reforming of Methane For Producing Syngas With Desired H₂/CO Ration . Materials Science and Engineering . The Pennsylvania State University. December 2002

[2] Vasant R. Choudhary *, Kartick C. Mondal . CO₂ reforming of methane combined with steam reforming or partial oxidation of methane to syngas over NdCoO₃ perovskite-type mixed metal-oxide catalyst. Chemical Engineering and Process Development Division, National Chemical Laboratory, Pune-411008, India . 4 January 2006

[3] Chunshan Song ¹, Wei Pan ¹, Srinivas T. Srimat ¹, Jian Zheng ¹, Yan Li ², Yu-He    Wang ²,Bo-Qing Xu ², and Qi-Ming Zhu . Tri-reforming of Methane over Ni Catalysts for CO₂ Conversion to Syngas With Desired H₂/CO Ratios Using Flue Gas of Power Plants Without CO₂ Separation . ¹ Clean Fuels and Catalysis Program, The Energy Institute, and Department of Energy & Geo-Environmental Engineering, Pennsylvania State University, 209 Academic Projects Building, University Park, PA 16802, USA

² State Key Laboratory of C 1 Chemistry and Technology and Department of Chemistry,

Tsinghua University, Beijing 100084, China . 2004 Elsevier B.V.

[4] M.R. Goldwasser ^a,*, M.E.Rivas ^a, M.L. Lugo ^a, E. Pietri ^a, J.Pe´rez-Zurita ^a M.L. Cubeiro ^a, A. Griboval-Constant ^b, G. Leclercq ^b . Combined methane reforming in presence of CO₂ and O₂ over LaFe_1-xCo_xO₃ mixed-oxide perovskites as catalysts precursors.

^a Centro de Cata´ lisis, Petro´leo y Petroquı´mica, Escuela de Quı´mica, FAC. Ciencias, UCV, Apartado 40600, Los Chaguaramos, Caracas, Venezuela

^b Universite´ des Sciences et Technologies de Lille, Laboratoire de Catalyse UMR 8010, Baˆt C3, 59655 Villeneuve D’Ascq, Cedex, France . 18 August 2005

[5] M.R. Goldwasser ^a,∗, M.E. Rivas ^a, E. Pietria, M.J. P´erez-Zurita ^a, M.L. Cubeiro ^a, A. Grivobal-Constant ^b, G. Leclercq ^b . Perovskites as catalysts precursors: synthesis and characterization .

 ^a Centro de Cat´alisis, Petr´oleo y Petroqu´ımica, Escuela de Qu´ımica, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela,Apartado 47102, Los Chaguaramos, Caracas, Venezuela

^b Universit´e des Sciences ET Technologies de Lille, Laboratoire de Catalyse H´et´erog`ene et Homog`ene, 59655 Villeneuve D’Ascq Cedex, France . 5 November 2004

[6] Chunshan Song . Global challenges and strategies for control, conversion and utilization of CO₂ for sustainable development involving energy, catalysis, adsorption and chemical processing . The Pennsylvania State University 209 Academic Projects Building, University Park, PA 16802, USA . 2006

[7] Wei Pan, Jian Zheng, Chunshan Song . Catalytic Tri-reforming of Methane Using Flue Gas from Fossil Fuel-based Power Plants. The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802 . 2002

چکیده:

امروزه استفاده از گاز سنتز به عنوان واسطه­ای برای تولید سوخت­های تمیز و مواد شیمیایی مورد نیاز صنعت, مورد توجه زیادی قرار گرفته است. تولید سوخت های مایع عاری از گوگرد با عدد اکتان بالا در فرایند فیشر- تروپش اهمیت یافته است ، تولید متانول به عنوان یکی از مهمترین مواد شیمیایی مورد نیاز در صنعت ، آلدهیدها و الکل های مختلف و تولید برق در پیل های سوختی همگی فرایند هایی هستند که ماده اولیه آنها هیدروژن و مونوکسیدکربن است. مهمترین فرایند تولید گاز سنتز ریفرمینگ است. از طرفی با آغاز هزاره سوم استفاده از کاتالیست های اکسیدی چند فلزی از اهمیت قابل توجه ای در فرایند ریفرمینگ متان برخوردارند. در این پروژه هدف بررسی این دسته از کاتالیست ها در انواع فرایند های ریفرمینگ متان است.

مقدمه

این کار ارائه شده ، مطالعه اکتشافی از مفهوم فرآیند جدیدی برای تولید مستقیم از سنتز گازها            (Co + H₂) با نسبت H₂/CO مورد نظر ( به عنوان مثال ۱٫۵ – ۲) است که برای سنتز متانول و سنتز          Fischer-Tropsch ( F-T ) از دی اکسید کربنی که از دودکش­های نیروگاه هایی که از سوخت های فسیلی استفاده می کنند استخراج می شوند . این ریفرمینگ سه­گانه ، به همزمان بودن ریفرمینگ CO₂ و بخارO₂  اشاره می کند.

در طرح پیشنهاد شده ، برای تبدیل متان یا گاز طبیعی به گاز سنتز از CO₂  ترکیبی  با بخار آب  وO₂  غیر فعال استخراج شده از نیروگاه ها استفاده شده است. به طور مشابه ، به ریفرمینگCO₂ – O₂ ، ریفرمینگ بخار C0₂ یا ریفرمینگ بخار O₂ تحت عنوان ریفرمینگ ترکیبی اشاره می­شود.

از آنجایی که گازهای ترکیبی با نسبت­های H₂/CO مختلف کاربردهای متفاوتی در صنایع شیمیایی دارند نسبت H₂/CO در سنتز گاز بسیار مهم است. کاربرد عمده کنونی ترکیب گازها شامل سنتز متانول و    سنتز  F-T می باشد که به دلیل محدودیت های گردشی (به عنوان مثال بازیافت گاز) و استوکیومتری واکنشی نیاز است که نسبت H₂/CO به ۲ نزدیک شود با این حال ، گاز سنتز حاصله از ریفرمینگ بخار ، معمولا نسبتH₂/CO  بزرگتر از ۳  دارد (Eq.1) ، در نتیجه نیاز است تا عملیات بیشتری صورت گیرد تا در ترکیب متانول و ترکیب  F-T مورد استفاده قرار بگیرد. همچنین نمی­توان ازگاز ترکیبی حاصله از ریفرمینگ CO₂ مستقیما درسنتز متانول و یا سنتز  F-T استفاده کرد (Eq.1.2) ، زیرا نسبت  H₂/CO به ۱ نزدیک است اگر چه اکسیداسیون جزئی متان (Eq. 1.3) ، گاز سنتزی با نسبت H₂/CO  نزدیک به ۲ را تولید  می کند ، ولی نیاز است تا واکنش به دقت تحت کنترل قرار گیرد ( به عنوان مثال ، سرعت فضا ، درجه حرارت) تا به جای احتراق کامل محصولاتی مانند  H₂O و CO₂ به عملکرد قابل اجرایی از H₂ و اکسید کربن دست پیدا کرد (Eq1.4). علاوه بر این ، این واکنش به  O₂خالص نیاز دارد ، در نتیجه افزایش سرمایه گذاری و هزینه های عملیات را در پی خواهد داشت. در مقابل ، انتظار می رود که ریفرمینگ سه مرحله ای به­وسیله دستکاری ترکیب خوراک به آسانی گاز سنتزی با نسبت H₂/CO       ۲ – ۱٫۵ مورد نظر را تولید کند.

(۱٫۱)         ΔH° = ۲۰۶٫۳ kj/mol  (ریفرمینگ بخار متان) H₂O + CH₄ = CO + 3H₂

ΔH° = ۲۴۷٫۳ kj/mol   (۱٫۲)           (ریفرمینگ CO₂ متان)    CO₂ + CH₄ = 2CO + 2H₂

  (۱٫۳)     ΔH° = – ۳۵٫۶ kj/mol (اکسیداسیون جزئی متان) (۱/۲) O₂ + CH₄ = CO + 2H₂

     ΔH° = – ۸۸۰ kj/mol    (۱٫۴) (اکسیداسیون کامل متان) ۲O₂ + CH₄ = CO₂ + 2H₂0

یکی دیگر از مزیت قابل توجه ریفرمینگ سه مرحله ای علاوه بر تولید گاز سنتز با نسبت مورد نظر H₂/CO ، استفاده و تبدیل CO₂ گازهای استخراجی دودکش ها بدون نیاز به جداسازی  CO₂ آنها است.  اغلب فرآیندهای تبدیل گاز CO₂ (به عنوان مثال ، تولید گاز سنتز) و استفاده (به عنوان مثال ، تزریق CO₂  در چاه­های نفت و گاز برای بازیابی ثانویه) از  CO₂خالص به دست آمده توسط فرآیند جداسازی مانند جذب یا جداسازی غشایی شروع می شود پس از اینکه CO₂  بدست آمد ، برای تزریق و به عنوان مواد اولیه شیمیایی مورد استفاده قرار می­گیرد. یکی از راه های پیشنهادی ، تبدیل و استفاده از ریفرمینگ CO₂ از متان است ، که در گذشته به طورگسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است.

آنها دریافتند هنگامی می توان از این واکنش برای کاهش انتشار گازهای CO₂ استفاده کرد که حرارت مورد نیاز برای این واکنش گرماگیر توسط احتراق سوخت های فسیلی فراهم شود همچنین پیشنهاد شد که از این واکنش برای سیستم های انتقال انرژی شیمیایی به منظور گرفتن انرژی خورشیدی یا انرژی هسته ای یا برای تبدیلCO₂  غنی از گاز طبیعی با کیفیت پایین از گاز سنتز استفاده شود.

 تعدادی از چاه های گاز طبیعی کشف شده که دارای غلظت زیاد CO₂ بودند و در مناطق دوردستی قرار داشتند به جای جدا کردن CO₂ از گاز طبیعی و انتقال گاز طبیعی خالص یا گاز CO₂  از طریق خطوط لوله ، مقرون به صرفه تر خواهد بود اگر گاز CO₂ غنی طبیعی در محل مستقیما توسط ریفرمینگ  CO₂ به گاز سنتز و به دنبال آن به سوخت مایع و مواد شیمیایی(به عنوان مثال ، متانول ، هیدروکربن ها) تبدیل شود. با این حال ، همانگونه که در Eqs 1.1و Eqs 1.2  نشان داده شده است ، ریفرمینگCO₂  گرماگیرتر از ریفرمینگ بخار است . علاوه بر این ، اغلب در ریفرمینگ CO₂ با مشکل رسوب شدید کربن مواجه می­شوند.

رسوب کربن می تواند باعث بی تاثیر شدن کاتالیست ، رسوب  و غالبا باعث شکست عملیات­هایی مانند plugging شود. بنابراین ، دلیل تمرکز بیشتر اکثر مطالعات قبلی در مورد این واکنش ، یافتن کاتالیست پایداری است که بتواند بهترین عملکرد را داشته باشد و در زمینه رسوب کربن کمترین مشکل را داشته باشد هرچند تعدادی از گروه های تحقیقاتی ادعا کرده اند که کاتالیست­های پایداری با فعالیتی بالا در فشار اتمسفر تهیه کرده­اند اما تست طول عمر این کاتالیست­ها در آزمایشگاه در زمینه پایداری بسیار زیاد آنها بخصوص در فشارهای بالا تاکنون موفقیت آمیز نبوده است به عنوان نتیجه ، این واکنش بطور گسترده در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار نگرفته است ولی در فرایندهایی مانند روند CALCOR از کالریک ، GmbH ، استفاده از مواد اولیه CO₂ غنی ، و یا روند SPARG از Haldor Topsoe ، روند افزودن ترکیبات گوگرد به مواد اولیه جهت جلوگیری از خنثی شدن کاتالیست به­دلیل رسوب کربن بکارگرفته شده است.

به نظر می­رسد راه کار جدید ریفرمینگ سه­گانه در زمینه تغییر و استفاده از CO₂ گازهای دودکشی نسبت به ریفرمینگ CO₂ موفقیت آمیزتر ظاهر شده است از این لحاظ به­دلیل  وجود H₂O و O₂ با CO₂ در گازهای دودکش انتظار می رود که رسوب کربن بطور قابل توجهی کاهش یابد و تقاضای انرژی قابل قیاس با فرایند ریفرمینگ CO₂ تنها را تقلیل ببخشد. به طور کلی ، ترکیب گازهای دودکش به نوع سوخت های فسیلی مورد استفاده در نیروگاه­ها بستگی دارد. معمولا گازهای طبیعی دودکش نیروگاه­ها حاوی ۱۰ – ۸ درصد CO₂ ، ۲۰ – ۱۸ درصد  H₂O، ۳ – ۲ درصد O₂ ، ۷۲ – ۶۷ درصد N₂ با مقادیر کمیNO_x  و SO_x می باشد.[۱]

 فصل دوم

۲-۱) ریفرمینگ بخار  متان

ریفرمینگ بخار هیدروکربن­ها ، تکنیکی تجاری است که حدودا ۷۰ سال قدمت دارد. در سال ۱۹۳۰ اولین دستگاه تبدیل صنعتی بخار در بتان­روژ توسط نفت استاندارد نیوجرسی نصب و راه اندازی شد.

در طول دهه پنجاه و شصت ، مبدل­ها ، به علت پیشرفت­های بهتر مواد متالوژی برای انجام عملیات در فشارهای بالا (۴۰-۱۵ اتمسفر) معرفی شدند. در فشار بالا مبدل­ها کارآیی فرآیندها را بهبود بخشیدند زیرا فشار بالای تسهیلات بازیابی گرمایی ، به صرفه جویی در فشرده­سازی انرژی در فرایندهای بعدی آن مانند ترکیب آمونیاک و متانول منجر می­شد.

تقریبا تمامی کاتالیست­های تجاری ریفرمینگ بخار متان ، بر پایه کاتالیست­های نیکلی پشتیبانی می شوند. گرچه در جدول تناوبی فلزات گروه VШ برای این واکنش فعال هستند. فلزات نجیب برای استفاده عمومی و تجاری خیلی گران هستند و ممکن است آهن و کبالت در حالت فلزی در نسبت H₂O/H₂  نمونه بارز پایداری برای شرایط ریفرمینگ بخار نباشد. ( فشار واکنش  ، ۳۳ – ۵ اتمسفر ، دمای خروجی راکتور ^oK1223 – 788 ) ؛ نسبت بخار/ کربن ۴٫۵ – ۱٫۱۵)

در جدول ۲-۱ ترکیبات برخی از نمونه های صنعتی کاتالیست­های ریفرمینگ بخار لیست شده است.

جدول ۲-۱ : ترکیبات نمونه های بارز کاتالیست­های صنعتی تبدیل بخار

مکانیزم ساده شده واکنش کاتالیست­ها شامل مراحل زیر می­باشد:

۱- تفکیک نمودن متان به اجزاء کربن و هیدروژن

۲- بخار آب با جزء کربن واکنش می دهد تا CO جذب شده ، تشکیل شود یا در مجاورت اکسیژن تفکیک شود و سپس اکسیژن با جزء کربن واکنش داده وCO  را شکل می دهد.

۳-  COو هیدروژن جذب و محصولات گازی را تشکیل می­دهد.

محققان دریافتند که بخار و H₂ می­تواند از طریق کاتالیست­های مختلف اثرات تاخیری متفاوتی روی سرعت ریفرمینگ بخار داشته باشند که این سرعت ریفرمینگ بخار برای ترکیب کاتالیست­ امری حیاتی به شمار  می­رود ، که نشان دهنده نقش مهم آنهاست.

انرژی فعال­سازی در دامنه بسیار وسیع kJ/mol 160 – ۲۰ پراکنده است. برخی از تفاوت­ها توسط اثرات نفوذی کشف شدند در حالی که تاثیرات کاتالیست­ها سبب شد تا بعضی دیگر از آن­ها کشف شوند. به عنوان مثال ، انرژی فعال سازی Ni/MgO ،  kJ/mol110 و kJ/mol, Ni/Al₂0₃ 152 می باشد.[۱]

۲-۲) ریفرمینگ CO₂ متان

ریفرمینگ CO₂ برای اولین­بار در سال ۱۹۲۸  توسط Fischer و Tropsch  مورد مطالعه قرار گرفت و معرفی شد. کاتالیست­های آزمایش شده شامل کاتالیست­ حمایت شده نیکل و دیگر کاتالیست­های فلزات انتقالی  مثل آهن ، کبالت ، مولیبدم و تنگستن  و یا کاتالیست­های چند فلزی مثل نیکل و مس می شود.

 هنوز از کاتالیست­ فلزاتی مانند  (Cu , Fe , Co , Ni , Ru , Rh , Pd , Ir , Pt , Re , W, Mo)و یا کاتالیست­های چند فلزی مثل  Ni-Cu , Ni-Rh , Ni-Pt , Pt-Au , Ni-Pt-Rh در مطالعات اخیر استفاده می­شود.

در سالهای اخیر کاتالیست­های فلزات نجیب (به عنوان مثال ، Ru و  Rh) مورد مطالعه قرار گرفته­اند زیرا کاتالیست­ نیکل در معرض رسوب کربن آسیب پذیری بیشتری دارد. در واقع این مطالعات نشان داده است که کاتالیست­ Rh , Ru نسبت به کاتالیست­ نیکل از لحاظ فعالیت و کاهش رسوب کربن به دلیل انحلال پذیری پائین­تر کربن برتری دارد اگرچه فعالیت کاتالیست­ به عوامل بسیاری از جمله بار فلز ، پیش ماده فلز ، پایه فلز و شرایط واکنش ( به عنوان مثال ، درجه حرارت و فشار) بستگی دارد.

به طور کلی این امر پذیرفته شده است که در ریفرمینگ CO₂ متان فعالیت­های فلزی                     (Rh, Ru) > (Ni, Ir) > (Pt, Pd) می­باشد.

پایه فلز عامل مهمی است که عملکرد کاتالیست پشتیبانی شده را تعیین می کند.  پایه می تواند تا حد

 زیادی فعالیت کاتالیستی را از طریق تغییر محل سطح ، فعال و ویژگی خاصیت اسیدی کاتالیست­ را تحت تاثیر قرار دهد.

در ریفرمینگ CO₂ متان ، فلزات معمولا توسط پایه­های اکسیدی از جمله, SiO₂ , AL₂O₃ , TiO₂ ,MgO , CaO , Re₂0₃ , CeO₂ , La₂O₃ , ZrO₂ زئولیت و یا مخلوط محافظت می­شوند. انتخاب پایه برای این واکنش به عواملی مانند دارا بودن سطح مناسب و بر هم کنش مناسب با فلز به منظور ایجاد رسوب، فلز مطلوب و یا خاصیت بازی و اسیدی مناسب آن بستگی دارد. CO₂ به عنوان یک گاز اسیدی شناخته شده است. ممکن است کاتالیزوری با دارا بودن پایه بازی ، جذب و تفکیک CO₂ را بهبود بخشد. یکی از دلایلی که پیشنهاد می شود کاتالیست­ نیکل توسط یک پایه بازی محافظت شود فعالیت و پایداری بیشتر آن است.

کاتالیست­هایی که توسط AL₂O₃ حمایت می شوند نسبت به کاتالیست­هایی که توسط Si0₂ حمایت      می شوند عملکرد بهتری دارند. کاتالیزور نیکل اگر توسط La₂O₃ محافظت شود فعالیت زیاد و پایداری دراز مدتی را در فشار ۱ بار و ^oK 1023 نشان می­دهد.

 K.Fujimotoو همکارانش موفق به تولید کاتالیست­ محلول جامد NiO-MgO فعال و پایداری شدند که با افزودن کلسیم به کاتالیست­ محلول جامد NiO-MgO ، پایداری آن را  به MPa2 و ^ok 1123رساندند.  در ادامه بحثی که در بالا مطرح شد مارک و مایر یک اثر غیر آشکار را بر روی سرعت واکنش ریفرمینگ نشان دادند. آنها فلزات Rh ، Ru و Ir را روی پایه­های کاتالیستی AL₂O₃- α ،  AL₂O₃- γ ، Si0₂ ،          Si0₂/ AL₂O₃، ZrO₂ ، AL₂O₃/TiO₂ ، TiO₂ ، SiO₂/ ZrO₂ آزمایش کردند و به این نتیجه رسیدند که سرعت بر واحد سطح فلز در کاتالیست­های مختلف در آزمایش بدون خطا باقی می­ماند. ارتباط بین فعالیت کاتالیست و خواص فیزیکی پایه را نمی­توان در نظر نگرفت. تاثیر پایه در واکنش تنها محدود به تاثیر پراکنده کردن فلز در طی مسیر تهیه و تثبیت کاتالیست نمی­شود. متاسفانه گزارشات و مطالعات کمی در نشریات علمی درباره­ی تاثیر پایه کاتالیست وجود دارد.

انتظار می­رود که مدل سنتیکی ریفرمینگ CO₂ بر طبق مراحل زیر شباهت­هایی را با مدل ریفرمینگ بخار داشته باشد:

۱) هیدروژن­گیری از متان برای سطح کربن و سطح هیدروژن

۲) تفکیک یا عدم تفکیک و جذب CO₂

3) اکسیداسیون سطح ویژه کربن توسط جذب CO₂ یا مشتق شدن از سطح اکسیژن از CO₂ در CO .

تکنیک­هایی مانند (diffuse reflectance infrared fourier transformation) DRIFT ، سنتیک

ایزوتروپیک و (temporal analysis of products) TAP برای زمانی بودند که از مطالعه سنتیک و مکانیسم این واکنش استفاده می­کردیم. با مطالعاتی که صورت گرفته به این نتیجه رسیدند که مکانیسم واکنش به طبیعت کاتالیست بستگی دارد همینچنین مطالعه آنها روی کاتالیست Ni ، جذب CO₂ و تولید CO گازی و سطح اکسیژن به این موضوع اشاره دارد و در آخر، واکنش­گر با سطح کربن ایجاد شده از تفکیک متان ، برای دومین بار CO تولید می­کند. CO₂ تفکیک شده از CO و اکسیژن ، مرحله تعیین سرعت بر روی کاتالیست Ni است در حالی که با کاتالیست Ru ، فعالیت متان دارای کندترین مرحله است و واکنش­گر CO₂ مستقیما با جذب کربن ، تولید CO می­کند.[۱]

۲-۳) اکسیداسیون جزئی متان

اکسیداسیون جزئی متان شامل اکسیداسیون جزئی بدون کاتالیست و اکسیداسیون جزئی با کاتالیست است. برای اکسیداسیون جزئی بدون کاتالیست ، CH₄ توسط هوا یا اکسیژن به CO و H₂ تبدیل می­شود. این فرآیندمانند فرآیند تبدیل زغال­سنگ به گاز می­باشد که در آنجا زغال­سنگ یا کربن توسط هوا یا اکسیژن خالص به CO تبدیل می­شد.

فرآیند اکسیداسیون جزئی بدون کاتالیست به صورت عملی در بعضی از کارخانجات تجاری برای تولید گاز سنتز کاربرد دارد و معمولا دمای مورد نیاز این فرآیند بالاتر از ^ok1400 است.

اولین تحقیقات درباره­ی کاتالیست اکسیداسیون جزئی در سال­های ۱۹۴۰-۱۹۳۰ صورت گرفت. با استفاده  از این کاتالیست دمای عملیاتی در بازده­ی ^ok1200-1000 قرار می­گیرد. این کاتالیست شامل نیکل ، کبالت و آهن می­باشد. در اکسیداسیون جزئی ، واکنش گرمازا است و گاز سنتز با نسبت H₂/CO برابر با ۲ تولید   می­کند که برای تولید مستقیم متانول و سنتز F-T مناسب می­باشد. این روش در ۵۰ سال گذشته مورد استفاده قرار می­گرفت ولی مهم­ترین مشکلات آن تشکیل کربن بر روی سطح کاتالیست و همچنین خطراتی که اکسیداسیون جزئی و عملیات­های مشکل دیگر در این فرآیند دارند ، می­باشد.

اخیرا پیشرفت­هایی درباره­ی کاتالیست کربن آزاد برای اکسیداسیون جزئی در این فرآیند به­وجود آمده است که شامل تهیه یک کاتالیست جدید توسعه یافته و تهیه­ی یک مکانیسم واکنش برای تهیه یک رآکتور جدیدمی­باشد. در این تحقیقات کاتالیست­های زیادی مورد آزمایش قرار گرفتند. این کاتالیست­ها شامل Proviske Oxid از نوع Ca_0.8Sr_0.2Ti_0.8Ni_0.2O₃ و فلزهای ناپایدار مانند  Ni،  Co،  Fe، Rh ، Ru ، Ir ، Pt و Pd یا اکسیدهای متفاوتی مانند Si0₂ ، AL₂O₃ ، La₂O₃ ، TiO₂ ، ZrO₂ و MgO   می­شوند.

این تحقیقات برای فلزات در حالت فعال و یا برای اکسیداسیون جزئی بود و درجه فعالیتی که برای این فلزات

بدست آمده بود شبیه به فلزهایی بود که برای ریفرمینگ بخار و ریفرمینگ CO₂ بدست آمده بود.

مکانیسم اکسیداسیون جزئی کاتالیستی متان شامل اکسیداسیون جزئی مستقیم و احتراق و مکانیسم ریفرمینگ است. در مکانیسم اکسیداسیون جزئی مستقیم مقدار قابل توجهی CO و H₂ تولید می­شود که به آن تولید اولیه از اکسیداسیون جزئی می­گویند.

در احتراق و مکانیسم ریفرمینگ ، CO و H₂ محصولات ثانویه هستند که از CO₂ و H₂O و همچنین از احتراق کامل متان تولید می­شوند. این مکانیسم به این موضوع اشاره می­کند که دمای خروجی بستر رآکتور باید خیلی بیشتر از دمای کوره باشد و در قسمت داخلی بستر کاتالیستی دما افت می­کند. الزاما نباید سه مکانیسم اکسیداسیون جزئی مستقیم ، احتراق و ریفرمینگ درست باشد بلکه به نوع واکنش بستگی دارد.

در سرعت­های فضایی بالا مکانیسم اکسیداسیون جزئی محتمل­تر است در حالی که در سرعت­های فضایی کم مکانیسم احتراق و ریفرمینگ استفاده می­شود.

ریفرمینگ بخار ، ریفرمینگ CO₂ و تشکیل کربن جزء مسائل مهم در اکسیداسیون جزئی کاتالیستی متان است.[۱]

۲-۴) ریفرمینگ هم­زمان بخار و CO₂ متان

پرداخت — محصول با موفقیت به سبد خرید شما اضافه شد.

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.