بررسی عملکرد نانو ذرات اکسید آهن به عنوان کاتالیست فرایند فیشر- تروپش در رآکتور بستر ثابت

Abstract

در این پژوهش، نانو ذرات اکسید آهن (α-Fe2O3) با گستره 50-20 نانومتر به عنوان کاتالیست سنتز فیشر- تروپش در رآکتور بستر ثابت مورد ارزیابی قرار گرفت. آنالیزهای XRD, SEM و BET بر روی نانو ذرات اکسید آهن تازه و قرص نانوکاتالیست آهن تهیه شده انجام شد، تا اثر روش تهیه بر فعالیت کاتالیست بررسی گردد. نانوکاتالیست تهیه شده، فعالیت و گزینش‌پذیری مناسبی در شرایط معمولی سنتز فیشر- تروپش از خود نشان داد. به‌منظور بهینه‌سازی شرایط عملیاتی سنتز FT به کمک نانوکاتالیست آهن از روش طراحی آماری تاگوچی بهره گرفته شد. برای تشکیل جدول طراحی آزمایش‌ها سه فاکتور دما، نسبت مولی H2/CO و سرعت فضایی گاز سنتز ورودی به رآکتور به ترتیب در محدوده‌های C° 300-260 ، 2-67/0 و NL gFe-1h-1 15-3 در سه سطح انتخاب شد. آزمایش‌ها در فشار ثابت bar 20 انجام شدند. میزان تولید C5+ به ازای مقدار مصرف گاز CO (بازده تولید C5+) به عنوان تابع هدف انتخاب گردید. شرایط بهینه عملیاتی حاصل از نتایج طراحی آماری به‌صورت زیر می‌باشد: دما C° 260، نسبت مولی 67/0= H2/CO و سرعت فضایی NL gFe-1h-1 3. بازده تولید C5+ در شرایط بهینه (g/g cat. mol CO consumed) 5948/35 به‌دست آمد. برای مقایسه عملکرد نانوکاتالیست تهیه شده با کاتالیست‌های دیگر از پارامتر α که از مدل ASF به‌دست آمده، استفاده شد. نانوکاتالیست آهن به‌کار برده شده در رآکتور بستر ثابت در مقایسه با نانوکاتالیست‌های NANOCAT, BASF و کاتالیست صنعتی UCI گزینش‌پذیری C5+ بالاتری از خود نشان داد.