بررسی اثر ارتقاءدهنده استرانسیوم بر عملکرد کاتالیست نانوساختاری آهن در سنتز فیشر–تروپش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی

2 پژوهشگاه صنعت نفت، پژوهشکده گاز

چکیده

در این مقاله کاتالیست نانو ساختار آهن، مس و استرانسیوم به روش میکروامولسیون تهیه شد. ساختار کاتالیست‌های نهایی بر حسب نسبت اتمی به صورت:Fe, 100Fe/3Cu, 100Fe/3Cu/2Sr است. آنالیزهای BET ،TEM،ا XRD و TPR برای تعیین ساختار فازی، خواص ساختاری و مورفولوژی کاتالیست‌های سنتزی مورد استفاده قرار گرفت و عملکرد کاتالیست در یک راکتور بستر ثابت بررسی شده است. نانوکاتالیست آهن حاوی ارتقاءءدهنده، فعالیت سنتز فیشر – تروپش و واکنش شیفت گاز– آب را بهبود می‌بخشد و گزینش‌پذیری متان تا 44/7% کاهش، میزان تبدیل منوکسید کربن 3/63% افزایش و میزان آلفا (احتمال رشد زنجیر) تا 66/0 افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Investigation of the Effect of Strontium Promoter on Nanosized Iron Catalyst Performance in Fischer-Tropach Synthesis

نویسندگان [English]

  • Yahya Zamani 1
  • Mehdi Bakavoli 1
  • Mohammad Rahimizadeh 1
  • Ali Mohajeri 2
  • Seyed Mohammad Seyedi 1
1 Department of Chemistry Ferdowsi University of Mashhad
2 Research Institute of Petroleum Industry(RIPI), National Iranian Oil Company
چکیده [English]

In this paper, three nanocatalysts of iron, copper, and strontium were prepared by a microemulsion method. The composition of the final catalysts, in terms of the atomic ratios, are Fe, 100 Fe/3 Cu, 100 Fe/3 Cu/2 Sr. XRD, BET, TEM, and TPR techniques were utilized for the investigation of the phase, structure, and morphology properties of the synthesized catalysts. The performances of the catalysts were tested in a fixed-bed stainless steel reactor. Nanoiron catalyst contained promoter material improved the Fischer-Tropsch synthesis (FTS) and water-gas shift (WGS) activities, while decreased methane selectivity to 7.44%; CO conversion and chain growth probability were also increased to 63.3% and 0.66 respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fischer-tropsch Synthesis
  • Nanosized Iron-based Catalyst
  • Strontium Promoter
1]. Steynberg A. P. and Dry M. E., Fischer-Tropsch Technology; Elsevier science & technology books, 2004.

[2]. Anderson R. B., The fischer-tropsch synthesis, Academic Press Inc, Orlando, Felorida, USA, 1984.

[3]. Davis B. H. , Fischer-tropsch synthesis: reaction mechanisms for iron catalysts ,Catal Today,Vol. 141 ,pp. 25-33, 2009.

[4]. Ding M., Yang Y., Wu B., Wang T., Xiang H. and Li Y., “Effect of reducing agents on microstructure and catalytic performance of precipitated iron-manganese catalyst for Fischer–Tropsch synthesis”, Fuel Pro Tech., Vol. 92, pp. 2353-2492, 2011.

[5] Pour A. N., Housaindokht M. R., Zarkesh J., Irani M., and Ganji E. B., “Kinetics study of CO

hydrogenation on a precipitated iron catalyst”, J Ind Eng Chem, Vol. 18, pp. 597-603, 2012.

[6]. Suo H., Wang S., Zhang C., Xu J., Wu B., Yang Y., Xiang H. and Li Y. W., “Chemical and structural effects of silica in iron-based Fischer–Tropsch synthesis catalysts”, J Catal, Vol. 286 , pp. 111-120, 2012.

[7]. Pendyala V. R. R., Jacobs G., Mohandas J. C., Luo M., Ma W., Gnanamani M. K. and Davis B. H., “Fischer-Tropsch synthesis: Attempt to tune FTS and WGS by alkali promoting of iron catalysts”, Appl Catal A: G Vol. 389, pp. 131-139, 2010.

[8]. Belosudov R. V., Sakahara S., Yajima K., Takami S., Kubo M. and Miyamoto A., “Fe–Mo interactions and their influence on Fischer–Tropsch synthesis performance”, Catal Today , Vol. 189, pp. 245-254, 2002.

[9]. Levy R. B. and Boudart M., “Crystal structure and chemical reactivity of transition metal carbides and nitrides”,Science, Vol. 181, pp. 547-549, 1973.

[10]. Kojima I., Miyazaki E., Inoue Y. and Yasumori I., “Preparation and catalytic properties of transition metal carbides and nitrides”, J. Catal., Vol. 73, pp. 128-132, 1982.

[11]. Ma W. P., Kugler E. L., Wright J. and Dadyburjor D. B., “Activated carbon supported iron catalyst for the fischer-tropsch synthesis”, Energy Fuels, Vol. 20, pp. 2299-2307, 2006.

[12]. Pour A. N., Zamani Y., Tavasoli A.,Kamali Shahri S. M. and Taheri S. A., “Study on products distribution of iron and iron–zeolite catalysts in Fischer–Tropsch synthesis”, Fuel, Vol. 87, pp. 2004–2012, 2008.

[13]. Dry M. E. and Oosthuizen G. J., “The preparation, characterization, and use of supported potassium-Group VIII metal complexes as catalysts for CO hydrogenation”, J. Catal., Vol.11, pp. 18-24, 1968.

[14]. Zhang C. H., Yang Y., Teng B. T. and Li T. Z., “Study of an iron-manganese Fischer-Tropsch synthesis catalyst promoted with copper”, J. Catal., Vol. 237, pp. 405-415, 2006.

[15]. Bukur D. B., Mukesh D. and Patal S. A., “Attrition resistant catalysts for slurry-phase Fischer-Tropsch process”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 29, pp. 194-204, 1990.

[16]. Pour A. N., Kamali Shahri S. M.,Bozorgzadeh H. R., Zamani Y., Tavasoli A. and Ahmadi Marvast M., “Effect of Mg, La and Ca promoters on the structure and catalytic behavior of iron-based catalysts in Fischer–Tropsch synthesis”, Appl. Catal. A: G., Vol. 348, pp. 201-208, 2008.

[17] سهرابی م.، کلانتری ک.، "بررسی عملکرد نانوذرات اکسید آهن به عنوان کاتالیست فرآیند فیشر – تروپش در راکتور بستر ثابت"، پژوهش نفت، شماره 67، صفحه 13-3، 1390.