KFUPM ePrints

Studies on high performance NI-based composite catalysts for preferential methanation of CO in a SYNGAS

Choudhury, Muhammad Badrul Islam (2005) Studies on high performance NI-based composite catalysts for preferential methanation of CO in a SYNGAS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
1886Kb

Arabic Abstract

تم استخدام المحفز الميثيلي في الصناعات لتنقية المواد الغازية بسبب عدم وجود نشاط للميثان. إن الأداء الفائق للمحفز الميثيلي يعد هدفاً للباحثين في هذه الأيام للعمليات الجديدة كتكنولوجيا بطاريات الوقود وتصنيع وقود الغاز النظيف. يشمل العمل إعداد عينات من حفازات النيكل متعددة العناصر ودراسة خواص الاختزال باستخدام الاختزال الحراري المتزامن (TPR) وتعيين خواص وتقويم الأداء بستخدام مفاعل مصغر متواصل الدفق. خليط الغاز المغذي للمفاعل يتكون من 6% غاز أول أكسيد الكربون، 6% غاز ثاني أكسيد الكربون، 44% غاز الهيدروجين و 44% غاز النيتروجين. الظروف التشغيلية هي 1 ضغط جوي ودرجات حرارة مختلفة تتراوح بين 200 درجة مئوية و 500 درجة مئوية. ولقد مكنت طريقة الـ TPR من تشخيص تأثير إضافة المعادن النفيسة لأكاسيد المعادن القلوية وشرح ميكانيكية الارتباط. وقد أظهرت النتائج أن الحفاز رباعي العناصر هو الأنشط بين المحفزات الموجودة في المراجع كمحفز. وهنا تتم عملية الميثنة لأول أكسيد الكربون CO بشكل مفضل عند درجة حرارة 230 درجة مئوية لثاني أكسيد الكربون CO2 بعد تحويل CO. وبينما كان غاز الـ CO موجوداً ضمن غاز التصنيع فإن CO2 الميثنة كان معاقاً. إن وجود الـ La2O3 مع الـ Ni يؤدي إلى زيادة الانتشار السطحي والقاعدية لذلك تزداد فعالية المحفز بإضافة الـ La2O3 مع الـ Ni. كما أن نشاط المحفز قد ازداد أكثر بإضافة كميات ضئيلة من الروثينيوم والرديم من مجموعة البلاتينية. إن هذه المعادن قد زادت من الأدمصاص التفككي لغاز الهيدروجين وبذلك قللت من استخدام المكون الرئيسي للمحفز NiOx بواسطة خاصية انسياب الهيدروجين. وقد تم ربط بين النتائج الجيدة للـ TRP والأداء التحفيزي لانتقاء الميثنة لـ CO.

English Abstract

For the inert activity of methane, methanation catalysts are being used in the process industries to purify gaseous materials. The high performance multi-component methanation catalysts have come to be research objective nowadays for new processes such as Fuel Cell technology and synthesizing clean and high calorific gaseous fuel. This work comprised the preparation of Ni-based multi-component composite catalysts, case studies of reduction properties by using temperature-programmed reduction (TPR) method and performance evaluation testing in a continuous flow micro-reactor. Feed gas mixture to the reactor contains 6% CO, 6% CO₂ 44% H₂ and 44% N₂. The operating conditions are 1 atm pressure and different temperatures within the range of 200℃ to 500℃. TPR analysis helped to characterize the effect of precious-metal addition to basic metal oxides and explain the relatively complex spillover mechanism. The four-component methanation catalyst (Ni-La₂O₃-Ru-Rh) was found the most active among all methanation catalysts found in literature. In this case of the methanation of CO occurred preferentially at 230℃. Methanation of CO₂ occurred after complete conversion of CO. As long as CO presents in the syn gas, methanation of CO₂ was retarted. The activity of the catalyst was increased by adding La₂O₃ with Ni. La₂O₃ with Ni increased Ni dispersion and added basicity. The activity was further increased by addition of trace amount platinum group metals Ru and Rh. These metals enhanced dissociative adsorption of H₂, and then reduce the main catalyst component NiOx by spilltover hydrogen atoms. A good relationship between the results of TPR and catalytic performance for preferential methanation of CO was confirmed.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:January 2005
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Choudhury, Muhammad Badrul Islam
Committee Advisor:Inui, Tomoyuki
Committee Members:Shalabi, Mazen A. and Ahmed, Shakeel
ID Code:10568
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:08
Last Modified:30 Apr 2011 15:40

Repository Staff Only: item control page