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

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 ۹۰۰ºC-۷۵۰ 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 ۱۵% است. عملکرد این کاتالیزور در دمای ۶۵۰ºC شبیه کاتالیزور صنعتی در دمای ۷۵۰ºC در شرایط آزمایشگاهی است به‎طوری‎که در این دما، تبدیل متان نزدیک به ۷۵% است. همچنین این کاتالیزور در دماهای بیش از ۶۰۰ºC 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 H۲، واکنش تبدیل آب- گاز و تبدیل متان به CO۲ و H به‎ترتیب kJ/mol ۴/۲۱۹، kJ/mol ۹۰/۷۱ و kJ/mol ۰۴/۲۲۱ 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.

کلیدواژه ها:

ریفرمینگ متان با بخار آب ، کاتالیست Ni-Al-Zn ، مطالعه سینتیک ، تبدیل متان ، انرژی فعال‎سازی