CONVERSION OF CARBON DIOXIDE TO METHANE AND CARBON MONOXIDE USING ALUMINA BASED CATALYSTS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MS_THESIS.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

التدهور المتوقع للبيئة بسبب تكتل غازات الاحتباس الحراري (GHG) في الغلاف الجوي تمتلك مخاطر عديدة على الدورات الحيوية على الارض. توجد عديد من الطرق الفيزيائية والكيميائية المتبعة في الصناعة للتحكم في انبعاث ثاني اكسيد الكربون. هذه الطرق تتطلب تكلفة اضافية للتخلص من الرواسب الكيميائية او فضلات من عملية التنقية. هذه المشكلة وجهت اهتمام العلماء لتحويل كميات ضخمة من ثاني اكسيد الكربون الى هيدروكربونات وكيماويلت مفيدة بواسطة حفازات معدنية ولامعدنية. في هذه الاطروحة تم تحضير حفاز معدني على Al2O3 لعملية تحويل ثاني اكسيد الكربون الى ميثان. لذلك,تم استعمال تقنية التحميل لتحضير حفازات مختلفة من Cu- K - Mgعلى الالومينا. الحفاز المحضر قد تم اختباره عن طريقXRD, SEM, EDXS, BET, FTIR, TGA لتحديد الحالة وقطر الجسيمات والتشكيل السطحي والمسامية ونسبة تحميل المعادن وقطر المسام ومساحة السطح ووجود الزمرات الوظيفبة ونشاط واستقرار الحفاز. اوضح تحليل XRD طور كل من Cu و Kو الالومينا. صور SEM جسيمات متراكمة ومتكتلة على سطح الحفاز, مع توزيع متجانس من النحاس والبوتاسيوم على الالومينا. تم توكيد نسبة النحاس والبوتاسيوم على الالومينا بـ EDXS. تحليل BET اوضح ان الحفاز متوسط المسامية مساحة السطح 114.98 m2/g. نتائج البحث ايضا تضمنت تأثير عوامل التشغيلية على تحويل ثاني اكسيد الكربون الى ميثان. تأثير تحميل النحاس ودرجة الحرارة ونسبة المولية للتغذية قد تم دراسته مع تحويل ثاني اكسيد الكربون وانتقائية الميثان. بالنسبة لتأثير الحرارة, تم حساب تحويل ثاني اكسيد الكربون وانتقائية الميثان في درجات حرارة مختلفة. وبالمثل, تحويل ثاني اكسيد الكربون وانتقائية الميثان مع ونسب مولية مختلفة من H2/CO2 للتأكد من تأثير والنسب المولية المختلفة للتغذية.

English Abstract

The anticipated worsening of environmental situation due to accumulation of greenhouse gases (GHG) in the atmosphere poses a serious threat to all the circles of life on the earth. Various types of methods including physical and chemical have been practiced industrially to control the emission of CO2. These technologies require additional expenses to dispose-off the chemical sludge or waste after treatment process. This problem diverted the attention of the scientist towards conversion of voluminous amount of carbon dioxide into valuable hydrocarbons and chemicals by utilization of different metallic and non-metallic catalysts. This research was conducted to synthesize a metallic catalyst over Al2O3 support for methanation of carbon dioxide. For this purpose, impregnation technique was used to prepare different Copper, Potassium and Magnesium catalysts over alumina support. The synthesized catalyst was characterized by XRD, SEM, EDXS, BET, FTIR and TGA to evaluate the phase detection, particle diameter, surface morphology, porosity, percentage loading of metals over a support, pore diameter, BET surface area, presence of functional group, activity and stability of catalyst. XRD analysis showed the phase of Cu, K and alumina. The SEM images showed aggregated and agglomerated particles over the surface of catalyst, where a homogeneous distribution of copper and potassium compounds over alumina. Percentages of copper and potassium over alumina support were also confirmed by EDXS. BET analysis showed that catalyst was mesoporous and BET surface area of synthesized catalyst was 114.98 m2/g. The research results also include the effect of operational parameters on the conversion of CO2 to methane. Effect of Cu loading, temperature and molar feed ratio were investigated for synthesized catalysts against carbon dioxide conversion and methane selectivity. For temperature effects, CO2 conversion and CH4 selectivity was calculated at different temperatures for prepared catalysts. Similarly, conversion of carbon dioxide and selectivity of methane was noticed at different feed ratios of H2/CO2 to check the effect of molar feed ratio of H2/CO2.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Environmental Engineering Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Matar, Ali
Committee Co-Advisor:	Shawabkeh, Reyad
Committee Members:	Hussein, Ibnelwaleed and Amin, Muhamed and Mahmoud, M.
Depositing User:	WAQAR AHMAD (g201205140)
Date Deposited:	23 Dec 2015 10:20
Last Modified:	01 Nov 2019 16:31
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139766