f7dc9c6ab1f8c7a 8fcd9532671845f 8fcd9532671845f

بررسی اثر ارتقادهنده های پتاسیم و لانتان بر عملکرد کاتالیست نانوساختاری آهن در سنتز فیشر- تروپش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران

2 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

چکیده

سنتز فیشر - تروپش روشی مناسب برای تولید سوخت پاک و هیدروکربن‌های سنگین از طریق واکنش هیدروژناسیون منوکسیدکربن در حضور کاتالیست است. در این مقاله نانوکاتالیست‌های (100Fe/4Cu/2K (FCK2), 100Fe/4Cu/2La (FCLa2 و (100Fe/4Cu/1La/1K(FCKLa برحسب نسبت اتمی از آهن، مس، پتاسیم و لانتان به روش میکروامولسیون تهیه شد. از روش‌های XRD ،BET ،TEM و TPR جهت تعیین اندازه ذرات، مساحت سطح کاتالیست، ساختار فازی و دمای احیای کاتالیست‌های سنتزی استفاده گردید. عملکرد کاتالیست‌های سنتزی در یک راکتور بستر ثابت در شرایط عملیاتی oC 290، فشار atm 18، نسبت هیدروژن به منوکسید کربن 1 و سرعت فضایی (NL/(h.g.cat 3 بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که نانوکاتالیست آهن حاوی دو ارتقا دهنده پتاسیم و لانتان، فعالیت سنتز فیشر - تروپش و واکنش شیفت گاز- آب بالاتری دارد و گزینش‌پذیری متان تا 8/10%، کاهش و میزان تبدیل منوکسید کربن به 9/86% افزایش می‌یابد
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Effect of Potasium and Lathanium Promoters on the Performance of Nanosized Iron Catalysts in Fischer–Tropach Synthesis

نویسندگان [English]

  • Yahya Zamani 1
  • Ali Mohajeri 1
  • Mehdi Bakavoli 2
  • Mohammad Rahimizadeh 2
  • Seyed Mehdi Seyedi 2
چکیده [English]

Fischer-Tropsch synthesis provides an alternative route for the production of clean transportation fuels and high molecular weight hydrocarbons via catalyzed CO hydrogenation. In this paper, three nanocatalysts including iron, copper, potassium, and lanthanium were prepared using a microemulsion method. The composition of the final catalysts, in terms of the atomic ratio of the elements, was selected as 100Fe/4Cu/2K, 100Fe/4Cu/2La, and 100Fe/4Cu/1K/1La. XRD, BET, TEM, and TPR techniques were employed for the investigation of phase, structure, and morphology properties and the reduction in temperature. Fischer-Tropsch synthesis reaction was performed in a fixed bed reactor at a pressure of 18 atm, a temperature of 290 °C, an H2/CO ratio of 1, and a GHSV equal to 3 NL.h-1.gCat-1. The results show that the reaction activities of Fischer-Tropsch synthesis and water-gas shift are higher in the case of using two promoters compared to when only one promoter is employed. Methane selectivity dropped to about 10.8%, while CO conversion increased to around 86.9%, when two promoters were used.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fischer–Tropsch Synthesis
  • Nanosized Iron-based Catalyst
  • Potassium, Lanthanium, Synergetic Effect
[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]. Yong Y., Hong W. X., Yuan Y. X., Liang B., and Yong W. L., “Effect of potassium promoter on precipitated iron-manganese catalyst for FischerTropsch synthesis Applied Catalysis A: General”, Vol .266 ,pp. 181–194,2004.##

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

[5]. Jong W. B., Seon J. P., , Suk H. K., Yun J. L., Ki W. J., and Young W. R., “Effect of Cu content on the bifunctional Fischer–Tropsch Fe–Cu–K/ZSM5 catalyst”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 15 ,pp. 798–802, 2009.##

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

[7]. 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.##

[8]. 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##

[9]. 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.##

[10]. Nakhaei Pour A., Taghipour S., Shekar reiz M., Zamani Y., “Fisher-Tropsch Synthesis With Fe/Cu/La/SiO2 NanoStructured Catalyst”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 8,pp. 1-5, 2008.##

[11]. سهرابی م. و 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.##

[12]. زمانی ی. و بکاولی م.، رحیمی‌زاده م.، مهاجری ع.، سیدی س.م.، بررسی اثر ارتقادهنده استرانسیوم بر عملکرد کاتالیست نانوساختاری آهن در سنتز فیشر– تروپش ، پژوهش نفت ، شماره 74، صفحه 56-49 ، 1392.##

[13]. Zamani Y., Bakavoli M., Rahimizadeh M., Mohajeri A., and Seyedi S. M., “Synergetic Effect of La and Ba Promoters on Nanostructured Iron Catalyst in Fischer-Tropsch Synthesis”, Chinese Journal of Catalysis, Vol. 33, pp. 1119-1124, 2012.##