محاسبه سینتیک واکنش ریفرمینگ متان با بخار آب بر‎روی کاتالیزور بهینه Ni-Zn-Al

Abstract

در این پژوهش فرآیند ریفرمینگ متان با بخار آب با کاتالیزور Ni-Al-Zn مورد بررسی قرار گرفت. این فرآیند در صنعت در محدوده دمایی 900ºC-750 انجام می‎شود. به منظور کاهش دمای عملیاتی که از نظر اقتصادی و فرآیندی بسیار مهم است، کاتالیزور Ni-Al-Zn مورد بررسی قرار گرفت. این کاتالیزور از روش هم‎رسوبی ساخته شد. نتایج آنالیزهایXRD ، ICP و BET نحوه ساخت کاتالیست را تایید کردند. سپس این کاتالیست در فرآیند ریفرمینگ متان با بخار آب بررسی شد و مشخص گردید که درصد بهینه نیکل در کاتالیست 15% است. عملکرد این کاتالیزور در دمای 650ºC شبیه کاتالیزور صنعتی در دمای 750ºC در شرایط آزمایشگاهی است به‎طوری‎که در این دما، تبدیل متان نزدیک به 75% است. همچنین این کاتالیزور در دماهای بیش از 600ºC نسبت به رسوب کربن مقاوم است. پس از ارزیابی کاتالیست، آزمایش‎های سینتیک روی آن صورت گرفت. انرژی فعال‎سازی برای واکنش تبدیل متان به CO و H2، واکنش تبدیل آب- گاز و تبدیل متان به CO2 و H به‎ترتیب kJ/mol 4/219، kJ/mol 90/71 و kJ/mol 04/221 به‎دست آمد. برای واکنش‎های تبدیل متان انرژی فعال‎سازی کمتر از مقادیر کاتالیزور صنعتی به‎دست آمد که نشان‎دهنده عملکرد مناسب کاتالیزور در این فرآیند است. همچنین پارامترهای مربوط به جذب گازها روی کاتالیست از نظر ترمودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفت و تایید شد.