مقایسه کاتالیست اکسید نیکل روی پایه های آلومینا و کربن فعال جهت جداسازی آلاینده دی اکسید گوگرد از طریق احیا به گوگرد در واکنش با متان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی شیمی

2 عضو هیات علمی - دانشکده مهندسی شیمی - دانشگاه تربیت مدرس،تهران

3 مهندسی شیمی دانشگاه امیر کبیر

4 شرکت مس سرچشمه

چکیده

چدر مقاله پیش رو جداسازی دی اکسید گوگرد به روش جدید سازگار با محیط زیست از طریق احیا آن به گوگرد مورد بررسی قرار گرفت. کاتالیست نیکل روی دو پایه آلومینا و کربن فعال، به روش اشباع سازی مرطوب ساخته شد. هر دو سری کاتالیست در دو ترکیب درصد مختلف فلز نیکل سنتز و مشخصه یابی شد تا عملکرد آن ها در آزمایش راکتوری از لحاظ میزان تبدیل و انتخاب پذیری برای محصول مطلوب با یکدیگر مقایسه گردد. تاثیر دمای واکنش در محدوده 550-800 درجه سانتیگراد مورد بررسی قرار گرفت. کاتالیست های کربن فعال-نیکل در دماهای پایین عملکرد بهتری نسبت به کاتالیست های آلومینا-نیکل از خود نشان دادند. تاثیر نسبت خوراک SO2/CH4 از 1-3 برای کاتالیست های بهینه مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که بهترین عملکرد کاتالیست ها در نسبت خوراک برابر مقدار استوکیومتری یعنی 2 میباشد. همچنین، بررسی طول عمرکاتالیست نشان داد کاتالیست ها در زمان 8 ساعت پایداری بسیار مناسبی برای واکنش دارند. میانگین انرژی فعالسازی کاتالیست ها با استفاده از معادله آرنیوس به ترتیب برابر 0.32 و 0.20 الکترون ولت برای کاتالیست بهینه آلومینا-نیکل و کربن فعال-نیکل محاسبه شد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] D. Davis, And D. Kemp (1991) Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Wiley, New York.
 ##
[2] S. Mousavi, H.A. Ebrahim, and M. Edrissi (2014) "Reactivity in Inorganic, N.-M. Chemistry, Preparation of high surface area Ce/La/Cu and Ce/La/Ni ternary metal oxides as catalysts for the SO2 reduction by CH4", JournalSynthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic, and Nano-Metal Chemistry, 44, 881-890.
 ##
[3] G. Wang, L. Bing, Z. Yang,  and J.J.T.J.o.C. Zhang  (2015) "Selective catalytic reduction of sulfur dioxide by carbon monoxide over iron oxide supported on activated carbon", Turkish Journal of Chemistry 38, 70-78.
 ##
[4] H. Zhao, X. Luo, J. He, C. Peng,  and T.J.F. Wu (2015) " Recovery of elemental sulphur via selective catalytic reduction of SO 2 over sulphided CoMo/γ-Al 2 O 3 catalysts", Fuel 147, 67-75.
 ##
[5] C.-L. Chen, C.-H. Wang, and H.-S.J.C. Weng (2004) "Supported transition-metal oxide catalysts for reduction of sulfur dioxide with hydrogen to elemental sulfur", Chemosphere 56, 425-431.
 ##
[6] G.B. Han, N.-K. Park, S.H. Yoon, T.J. Lee, and G.Y.J.I. Han (2008) "Direct Reduction of Sulfur Dioxide to Elemental Sulfur with Hydrogen over Sn− Zr-Based Catalysts", Industrial & Engineering Chemistry 47, 4658-4664.
 ##
[7] Y. Jin, Q. Yu, and S.G.J.E.p. Chang (1997) "Reduction of sulfur dioxide by syngas to elemental sulfur over iron‐based mixed oxide supported catalyst", Environmental progress 16, 1-8.
 ##
[8] E. Humeres, R.F. Moreira, and B.P.J.C. Maria da Gloria (2002) "Reduction of SO2 on different carbons", Carbon 40, 751-760.
 ##
[9] J.J. Helstrom, G.A.J.I. Atwood, and E.C.P. Design (1978) "The kinetics of the reaction of sulfur dioxide with methane over a bauxite catalyst", Industrial & Engineering Chemistry 17, 114-117.
 ##
[10] A. Bobrin, V. Anikeev, A. Yermakova, and V.J.R.K. Kirillov (1989) "High-temperature reduction of SO 2 by methane at various CH 4/SO 2 ratios", Reaction Kinetics and Catalysis Letters 40, 363-367.
 ##
[11] J. Sarlis, and D.J.I. Berk, (1988) "Reduction of sulfur dioxide with methane over activated alumina", Industrial & Engineering Chemistry 27, 1951-1954.
 ##
[12] A. Bobrin, V. Anikeev, A. Yermakova, V. Zheivot, and V.J.R.K. Kirillov (1989) "Kinetic studies of high-temperature reduction of sulfur dioxide by methane", Reaction Kinetics and Catalysis Letters 40, 357-362.
 ##
[13] D.J. Mulligan, and D.J.I. Berk (1989) "Reduction of sulfur dioxide with methane over selected transition metal sulfides", Industrial & engineering chemistry research 28, 926-931.
 ##
[14] N. Shikina, S. Khairulin, S. Yashnik, T. Teryaeva, and Z.J.E.C.-T.J. Ismagilov (2015) "Direct catalytic reduction of SO2 by CH4 over Fe-Mn catalysts prepared by granulation of ferromanganese nodules", Eurasian Chemico-Technological Journal 17, 129-136.
 ##
[15] D.J. Mulligan, and D.J.I. Berk(1992) "Reduction of sulfur dioxide over alumina-supported molybdenum sulfide catalysts", Industrial & engineering chemistry research 31, 119-125.
 ##
[16] D.J. Mulligan, K. Tam, and D. Berk (1995) "A study of supported molybdenum catalysts for the reduction of SO2 with CH4: Effect of sulphidation method", The Canadian Journal of Chemical Engineering 73, 351-356.
 ##
[17] T.S. Wiltowski, K. Sangster, and W.S. O'Brien (1996) "E. Biotechnology: International Research in Process, C. Technology, Catalytic reduction of SO2 with methane over molybdenum catalyst", Journal of Chemical Technology and Biotechnology 67, 204-212.
 ##
[18] J. Sarlis, and D. Berk (1995) "Reduction of sulphur dioxide by methane over transition metal oxide catalysts", Chemical Engineering Communications 140, 73-85.
 ##
[19] X. Zhang, D.O. Hayward, C. Lee, and D. Mingos (2001) "Microwave assisted catalytic reduction of sulfur dioxide with methane over MoS2 catalysts", Applied Catalysis B: Environmental 33, 137-148.
## 
[20] J.-J. Yu, Q. Yu, Y. Jin, and S. Chang (1997) "Reduction of sulfur dioxide by methane to elemental sulfur over supported cobalt catalysts", Industrial & engineering chemistry research 36, 2128-2133.
 ##
[21] T. Zhu, L. Kundakovic, A. Dreher, and M. Flytzani-Stephanopoulos (1999) "Redox chemistry over CeO2-based catalysts: SO2 reduction by CO or CH4", Catalysis Today 50, 381-397.
 ##
[22] M. Flytzani-Stephanopoulos, T. Zhu, and Y. Li (2000) "Ceria-based catalysts for the recovery of elemental sulfur from SO2-laden gas streams", Catalysis Today 62, 145-158.
 ##
[23] M. Khani, S.E. Mousavi, H. Pahlavanzadeh, H.A. Ebrahim, A. Mozaffari (2019) "Study of MoO 3-γAl 2 O 3 catalysts behavior in selective catalytic reduction of SO 2 toxic gas to sulfur with CH" Environmental Science and Pollution Research 26 1-11.
 ##
[24] H.A. Ebrahim, and E. Jamshidi (2004) "management, Synthesis gas production by zinc oxide reaction with methane: elimination of greenhouse gas emission from a metallurgical plant", Energy conversion and management 45, 345-363.