عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی طول عمر و مدلسازی غیرفعال شدن نانو - کاتالیست دو فلزی کبالت-روتنیم در سنتز فیشر-تروپش
- رشته تحصیلی
- شیمی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59886
- تاریخ دفاع
- ۲۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- نازنین نصراللهی
- استاد راهنما
- احمد توسلی
- چکیده
- در این تحقیق، سنتز فیشر تروپش با کاتالیزور کبالت بر پایه آلومینا بررسی شد. به منظور طول عمر کاتالیست از گاما آلومینا فسفر دار شده استفاده شده است. برای یافتن میزان فسفر بهینه، پایه گاما آلومینا به میزان 1%-3%توسط اسید فسفریک فسفردار شده و فلز کبالت به میزان 15% روی پایه گاما آلومینای خالص و گاما آلومینای فسفر دار شده به روش تلقیح مرطوب و میکروامولسیون بارگذاری شده است. استفاده از روش میکروامولسیون سبب افزایش فعالیت و درصد تبدیل منواکسیدکربن و افزایش گزینش پذیری کاتالیست نسبت به محصولات گازی می¬شود. خواص شیمی فیزیکی کاتالیست¬ها با آزمایش¬های XRD,ICP,BET,TPR بررسی شد. فعالیت و سرعت غیرفعال شدن کاتالیست¬ها در میکرو رآکتور بستر ثابت با فشار 18 بار و دمای 220 درجه سانتیگراد و نسبت مولی هیدروژن به منواکسیدکربن برابر با دو و با فلوی72 میلی لیتر بر دقیقه آزمایش شد. بررسی و مقایسه نتایج بدست آمده از تست کاتالیست¬های ساخته شده بر پایه گاماآلومینای خالص و فسفردار نشان می¬دهد که استفاده از پایه فسفر دار شده به میزان 2% سبب افزایش گزینش پذیری کاتالیست نسبت به هیدروکربن¬های مایع می¬شود و با ایجاد تعداد مناسب ترکیبات آلومینیوم فسفات از ایجاد ترکیبات کبالت آلومینات جلوگیری کرده و با این مکانیسم مانع از غیرفعال شدن سریع کاتالیست می¬شود و باعث افزایش طول عمر مفید کاتالیست می¬شود. در مقایسه میان روش میکروامولسیون بر پایه گاما آلومینای خالص و فسفردار شده به میزان 2% نشان می¬دهد که استفاده از پایه فسفردار شده سبب افزایش توزیع فلز روی سطح پایه شده و تاثیر اندکی روی افزایش گزینش پذیری کاتالیست به هیدروکربن¬های سنگین¬تر داشته است. از آنجایی که هدف از سنتز فیشر تروپش تولید محصولات گازی نبوده بنابراین استفاده از روش میکروامولسیون در مورد کاتالیست کبالت بر پایه آلومینا توصیه نمی¬شود زیرا سبب ریزتر شدن سایز نانوذرات شده و ریزتر شدن ذرات سبب افزایش سرعت کلوخه شدن و غیرفعال شدن کاتالیست می¬شود.
- Abstract
- Fischer–Tropsch Synthesis (FTS) is receiving an increasing attention as a promising alternative process to convert natural gas to the environmentally beginning fuels and usefulchemicals. Cobalt-based Fischer-Tropsch catalysts have been widely investigated in order to obtain high catalyst activity and heavy hydrocarbons selectivity.Water as a side product of Fischer-Tropsch strongly has negative effect on deactivation rates. The synthesis method of catalyst changed from impregnation to microemulsion. After the modification, the process was done in fixed bed reactor at 220°c and 12bar. The gas and liquid products were analyzed by gas chromatography for considering enhancement in catalyst activity and heavy hydrocarbons selectivity. The enhancement can be related to nanoclusters high dispersion of cobalt particle supported on alumina. Also alumina modified with phosphoric acid and catalyst synthesized through an impregnation method decreased the catalyst deactivation rate. As well as, catalyst deactivation comparison between microemulsion and impregnation of support modified synthesized catalyst showed the impregnation method better way to achieve less deactivation rates.It seems that the aluminum-phosphorous linkages inhibit the formation of aluminum-cobalt particles and consequently cause less cobalt catalysts deactivation. Phosphorous modification of alumina is a main reason of decreasing in deactivation rates. Changing in catalyst synthesis method from impregnation to microemulsion on alumina as a support, increases the process conversionin a fixed bed reactor, due to increasing in metal dispersion and decreasing in the catalyst particle sizes to nano scale.
