بررسي عملكرد راكتور غشايي سراميكي پروسكايتي BSCFO در اكسيداسيون جزيي متان جهت توليد گاز سنتز

Investigation on the Performance of Perovskite-type Ceramic Membrane Reactor for Partial Oxidation of Methane to Syngas

مواد سراميكي پروسكايتي BSCFO) Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-?) با استفاده از روش كمپلكس EDTA و اسيد سيتريك سنتز و به شكل ديسكي شكل‌دهي شد و در راكتور غشايي استفاده گرديد. عملكرد اين غشا راكتوري جهت بارگذاري كاتاليست Ni/?-Al2O3 فرآيند اكسيداسيون جزيي متان مورد بررسي قرار گرفت. در زمان‌هاي اوليه، شار عبور اكسيژن، ميزان تبديل متان و گزينش‌پذيري توليد CO وابستگي زيادي به حالت نيكل در كاتاليست (اكسيدي و يا Ni0) داشت. بعد از حدود 17 ساعت از شروع واكنش، شرايط پايدار حاصل شد و شار عبور اكسيژن، ميزان تبديل متان و گزينش‌پذيري توليد CO به ترتيب به (2 ml/(min.cm 3/9، 5/80 و3/98 % رسيد. عملكرد غشا راكتور BSCFO در دماهاي مختلف (850- oC 950) مورد بررسي قرار گرفت و نتايج خوبي در دماهاي بالا حاصل شد، به طوري كه در دماي oC 950، ميزان تبديل متان و گزينش پذيري توليد CO به ترتيب به 5/98 و 2/98% رسيد. ميزان شار اكسيژن در شرايط واكنش در دماي oC 950 برابر (2 ml/(min.cm 6/11 بود كه حدود 1/5 برابر بيشتر از شرايط هليوم- هوا است. نتايج نشان داد كه در شرايط واكنش، مرحله تبادل سطحي در عبور اكسيژن نقش مهمي پيدا مي‌كند.

Ceramic materials of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-? (BSCFO) were prepared by an EDTA-citric acid complexing method and formed to disk-type shape to be applied in a membrane reactor. The performance of the membrane reactor loading with Ni/?-Al2O3 catalyst was studied for the partial oxidation of methane process. At the initial time, the oxygen permeation, methane conversion, and CO selectivity were closely dependent on nickel state in the catalyst (oxide state or Ni0). After 17 hours from the reaction starting time, the reaction condition was found to be steady state and oxygen permeation, methane conversion, and CO selectivity reached 9.3 ml/min.cm2, 80.5%, and 98.3% respectively. The performance of the membrane reactor of BSCFO at various temperatures was studied and good results were obtained; for example, at 950 °C, methane conversion and CO selectivity reached 98.5% and 98.2% respectively. The oxygen permeation was 11.6 ml/min.cm2 and increased about 5.1 times in comparison with the air-helium gradient. The results showed that the surface exchange kinetics had a significant role in the oxygen permeation.