تهيه و شناسايي نانوكاتاليست كبالت - منگنز - سريم براي به كارگيري در فرايند فيشر - تروپش و بررسي تاثير شرايط عملياتي بر فعاليت آن

Preparation and characterization of cobalt-manganese-cerium nanocatalyst in order to applying in the Fischer-Tropsch process and study the operating conditions on the activity of the catalyst

يكي از مهم­ترين فرايند­ها در صنعت پتروشيمي فرايند فيشر-تروپش (FTS) است. در اين فرايند، گاز سنتز كه به طور عمده شامل گازهاي H2 و CO است به مخلوطي از هيدروكربن‌ها تبديل مي­ شود. بخش مهم و تعيين­ كننده­ در ­اين فرايند، كاتاليست است. در اين پژوهش، كاتاليست سه فلزي كبالت-منگنز-سريم بر پايه آلومينا (Al2O3) با روش تلقيح مرطوب ساخته شد. شناسايي كاتاليست با روش­هاي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپي الكتروني پويشي (SEM) و تجزيه وزن‌سنجي گرمايي (TGA) انجام شد. همچنين، مساحت سطح كاتاليست با روش BET اندازه گيري شد. كاتاليست ساخته شده به منظور انجام فرايند فيشر-تروپش در ريزواكنشگاه بستر ثابت آزمايشگاهي به كارگرفته شد و اثر عامل هاي عملياتي مانند دما، فشار و نسبت خوراك بر گزينش پذيري و فعاليت كاتاليست بررسي شد. با توجه به نتايج، دماي C° 300، فشار 1 اتمسفر و نسبت مولي خوراك H2/CO برابر با 1/1، به عنوان شرايط عملياتي بهينه كاتاليست انتخاب شد.

One of the most important processes in the petrochemical industry is Fisher-Tropes synthesis. In this process, the synthesis gas, which mainly contains H2 and CO gases, is converted to a mixture of hydrocarbons. The Fischer-Tropsch process is a catalytic process that catalyst is an important and determining part of this process. Therefore, in this study, the cobalt-manganese-cerium tri-metal catalyst based on alumina (Al2O3) was prepared by the wet impregnation method. The optimal catalyst was identified using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and thermal gravimetry analysis (TGA) techniques. Surface area of the catalyst was measured by BET method. The fabricated catalyst was used to perform the Fisher-Tropes process in a laboratory fixed-bed microreactor and the effect of operating parameters such as temperature, pressure, and feed ratio on the selectivity and activity of the catalyst were investigated. According to the results, a temperature of 300 °C, pressure of 1 atm, and feed molar ratio of H2 / CO = 1.1 were selected as the optimal operating conditions of the catalyst.