بررسي عملكرد نانو ذرات اكسيد آهن به عنوان كاتاليست فرايند فيشر- تروپش در رآكتور بستر ثابت

Iron Oxide Nanoparticles as Fischer-Tropsch Synthesis Catalysts in Fixed Bed Reactors

در اين پژوهش، نانو ذرات اكسيد آهن(?-Fe2O3) با گستره 20-50 نانومتر به عنوان كاتاليست سنتز فيشر- تروپش در رآكتور بستر ثابت مورد ارزيابي قرار گرفت. آناليزهاي XRD, SEM و BET بر روي نانو ذرات اكسيد آهن تازه و قرص نانوكاتاليست آهن تهيه شده انجام شد، تا اثر روش تهيه بر فعاليت كاتاليست بررسي گردد. نانوكاتاليست تهيه شده، فعاليت و گزينش پذيري مناسبي در شرايط معمولي سنتز فيشر- تروپش از خود نشان داد. به منظور بهينه سازي شرايط عملياتي سنتز FT به كمك نانوكاتاليست آهن از روش طراحي آماري تاگوچي بهره گرفته شد. براي تشكيل جدول طراحي آزمايش ها سه فاكتور دما، نسبت مولي H2/CO و سرعت فضايي گاز سنتز ورودي به رآكتور به ترتيب در محدوده هاي oC 260-300 ، 2-67/0 و NL gFe-1h-1 15-3 در سه سطح انتخاب شد. آزمايش ها در فشار ثابت 20 bar انجام شدند. ميزان توليد C5+ به ازاي مقدار مصرف گاز CO (بازده توليد (C5+ به عنوان تابع هدف انتخاب گرديد . شرايط بهينه عملياتي حاصل از نتايج طراحي آماري به صورت زير مي باشد: دما H2/CO =0/67 , 260°C ، سرعت فضايي NL gFe-1h-1 3 بازده توليد C5+ در شرايط بهينه (g/g cat. mol CO consumed) 5948/35 به دست آمد. براي مقايسه عملكرد نانوكاتاليست تهيه شده با كاتاليست هاي ديگر از پارامتر ? كه از مدل ASFبه دست آمده، استفاده شد. نانوكاتاليست آهن به كار برده شده در رآكتور بستر ثابت در مقايسه با نانوكاتاليست هاي NANOCAT, BASF و كاتاليست صنعتي UCI گزينش پذيري C5+ بالاتري از خود نشان داد.