تولید کاتالیستی مقاوم با کاربرد در صنایع فولاد و پتروشیمی توسط محققان کشور
بسپار می نویسد، محققان کشورمان کاتالیستی بر پایه نانوکریستال‌های اکسید منیزیم تولید کردند که علاوه بر فعالیت و پایداری زیاد، از مقاومت بسیار بالایی در برابر تشکیل کربن نیز برخوردار است.
نتایج این کار در صنایع مختلفی نظیر صنعت فولاد، تولید گاز سنتز جهت احیای اکسید آهن و تولید آهن اسفنجی و نیز صنعت پتروشیمی، تولید گاز سنتز به عنوان خوراک خام در تولید متانول، آمونیاک، اسید استیک و غیره قابل کاربرد خواهد بود.
به نوشته سایت نانو، رسوب کربن و در نتیجه غیر فعال شدن کاتالیزور نیکل مشکل اصلی فرایند ریفرمینگ متان با بخار در تولید گاز سنتز است. هر چند رسوب کربن توسط عوامل بسیاری تحت تاثیر قرار می‌گیرد، اما دو ویژگی اسیدیته و ساختار سطح از اهمیت بالایی برخوردارند.
دکتر مهران رضایی، دانشیار گروه مهندسی شیمی دانشگاه کاشان و محقق این طرح، با بیان این که استفاده از یک پایه کاتالیزور با غلظت کم اسیدی سبب کاهش تشکیل کک می‌شود، اظهار کرد: استحکام حرارتی بالا و قیمت پایین اکسید منیزیم دلیلی بر انتخاب این ماده به عنوان پایه کاتالیزور در بسیاری از فرایندهاست. با توجه به نیاز صنایع به کاتالیست نیکل بر پایه اکسید منیزیم، در این طرح تحقیقاتی عملکرد کاتالیست نیکل بر پایه نانوکریستال اکسید منیزیم با سطح ویژه بالا برای فرآیند ریفرمینگ متان با بخار آب مورد بررسی قرار گرفت و نتایج بدست آمده با کاتالیست صنعتی مورد مقایسه قرار گرفت.
مدیر آزمایشگاه کاتالیست و مواد پیشرفته، با اشاره به لزوم انجام این پژوهش عنوان کرد: با توجه به اهمیت کاتالیست‌ها در صنایع و نیاز روزافزون کشور به کاتالیست‌های صنعتی، هدف ما رسیدن به کاتالیست‌هایی با کیفیت بالا و قابل رقابت با مواد مشابه خارجی بود تا بتوان بدون وابستگی به بیگانگان در سمت خودکفایی در تولید کاتالیست گام برداریم.
وی افزود: در قسمت ابتدایی این کار با استفاده از روش رسوب دهی، اکسید منیزیم با ساختار مزو‌حفره، سطح ویژه بالا و خصوصیات نانوکریستالی به عنوان پایه کاتالیست سنتز شد و مشخصات آن توسط آنالیزهای مختلف نظیر SEM و TEM مورد مطالعه قرار گرفت.
محقق طرح گفت: در ادامه جزء فعال نیکل با درصدهای وزنی مختلف بر روی پایه کاتالیست تلقیح شد و کاتالیست‌های سنتز شده مورد تست‌های تعیین مشخصات و تست‌های راکتوری قرار گرفت. بر مبنای نتایج بدست آمده، کاتالیست با بارگزاری بهینه انتخاب شده و تاثیر پارامترهای فرآیندی بر عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. در انتها نتایج بدست آمده در این مطالعه با نتایج حاصل از کاتالیست‌های صنعتی متداول مقایسه شد.
رضایی خاطرنشان کرد: استفاده از روش سنتز مناسب جهت تولید اکسید منیزیم و کنترل پارامترهای سنتز آن و همچنین استفاده از مواد فعال سطحی در حین سنتز سبب تولید اکسید منیزیم با سطح ویژه بالا، ساختار مزو‌حفره و همچنین اندازه کریستالی کمتر از 20 نانومتر شد.
وی گفت: همچنین استفاده از این پایه کاتالیست با خصوصیات ذکر شده منجر به پراکندگی بالای جزء فعال نیکل بر روی سطح پایه کاتالیست شد که در نهایت سبب افزایش فعالیت و پایداری آن در مقایسه با کاتالیست تجاری شد.
رضایی معتقد است با توجه به حساسیت واکنش ریفرمینگ به ساختار کاتالیست و از طرفی وابستگی فعالیت کاتالیست به اندازه ذرات جزء فعال، استفاده از اکسید منیزیم به عنوان پایه کاتالیست با سطح ویژه بالا منجر به ساخت کاتالیست نیکل با اندازه جزء فعال در محدوده کمتر از 20 نانومتر شد.
وی افزود: علاوه بر این بدلیل تشکیل محلول جامد اکسید نیکل-اکسید منیزیم در حین سنتز کاتالیست تهیه شده مقاومت بسیار بالایی را در برابر تشکیل کربن از خود نشان داد. لذا با توجه به نتایج بدست آمده در این طرح و قابلیت بالای کاتالیست تهیه شده در این کار، می‌توان این کاتالیست را در فرآیند ریفرمینگ متان با بخار آب و همچنین فرآیند ریفرمینگ خشک استفاده کرد.
وی با توجه به نتایج به دست آمده از این طرح و همچنین قیمت مناسب اکسید منیزیم ابراز امیدواری کرد که بتوان این کاتالیست را در مقیاس تجاری تولید کرد.
محقق طرح تصریح کرد: اضافه کردن درصدهای مختلف فلزات قلیایی و قلیایی- خاکی به عنوان ارتقاء دهنده بر روی این کاتالیست و بررسی آن‌ها در فرآیند ریفرمینگ متان با بخار آب و همچنین فرآیند ریفرمینگ خشک متان از جمله طرح‌هایی است که در ادامه این طرح مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
نتایج این پژوهش توسط دکتر مهران رضایی و دکتر منصور کاظمی مقدم، عضو هیات علمی دانشگاه مالک اشتر تهران و مهندس محمود انداچه، سرپرست آزمایشگاه شرکت توسعه صنایع نفت و گاز سرو اخیرا در مجله Chinese Journal of Catalysis منتشر شده است.
