موفقیت محققان کشور در ساخت نانوکاتالیست پایدار در فرآیندهای پتروشیمی

به گزارش خبرگزاری مهر، با توجه به سهم قابل توجه ایران از منابع گاز جهان و مزایای زیست محیطی گاز طبیعی، سرمایه‌گذاری و برنامه‌ریزی در این خصوص می‌تواند از اولویت‌های اقتصادی کشور باشد. لذا، بررسی روش‌های مختلف تبدیل گاز طبیعی (عمدتاً متان) به محصولات ارزشمندتر، دارای اهمیت خاصی است. یکی از این فرایندها، ریفورمینگ خشک متان است، که در سال‌های اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته است. این فرایند، گازهای گلخانه‌ای متان و دی‌اکسیدکربن را به خوراک اصلی فرآیندهای پتروشیمی (H2 و CO) با نسبت H2 به CO تقریباً واحد تبدیل می‌نماید.

در این مطالعه که در مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست دانشگاه صنعتی سهند تبریز انجام گرفته است، نانوکاتالیست‌های Ni-Co/Al2O3-MgO-ZrO2 با درصدهای متفاوت از MgO به روش‌ سل-ژل تولید شده و خواص ساختاری و عملکرد کاتالیستی آن‌ها با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته است.

بر اساس اعلام ستاد نانو، مهندس سید مهدی سجادی، کارشناس ارشد مهندسی شیمی از دانشگاه صنعتی سهند تبریز، دراین باره گفت: اتالیست ساخته شده به دلیل استفاده از تقویت‌کننده‌های مناسب و بهینه و روش تولید مطلوب، دارای طول عمر بیشتر توأم با درصد تبدیل بالاتری است. همچنین در این کار مطالعاتی، تولید گاز سنتز با نسبت H2 به CO واحد، در دمای 750 درجه سانتی گراد برآورده شده است، که نسبت به کاتالیست‌های متداول، در دمایی تقریباً به اندازه  100 درجه، کمتر قابل دستیابی است.

وی افزود: این نسبت در تولید محصولات پتروشیمی، همچون هیدروکربن‌های مایع، تولید آمونیاک و تولید مشتقات اکسیژنی دارای اهمیت بسیاری است. به عبارتی، افزایش طول عمر کاتالیست و دستیابی به خوراک با نسبت مطلوب در دمای پایین‌تر، منجر به کاهش هزینه تولید به دلیل کم شدن کاتالیست مصرفی و نیز کاهش هزینه‌های تامین انرژی خواهد شد.

سجادی خاطرنشان کرد : در میان کاتالیست‌های مورد بررسی برای فرایند ریفورمینگ خشک متان، کاتالیست‌هایی با فاز فعال نیکل، از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از فعالیت خوبی برخوردارند؛ اما با گذشت زمان بر اثر رسوب ترکیبات کربن‌دار، سریعاً غیر فعال می‌شوند. برای بهبود پایداری و فعالیت کاتالیستی، می‌توان از سه روش تقویت فاز فعال، تقویت پایه کاتالیست و همچنین بهره‌گیری از روش‌های تولید مناسب‌تر استفاده کرد.

وی یادآور شد: در این کار مطالعاتی، به طور هم‌زمان از تأثیر هر سه عامل استفاده شده است؛یعنی از تقویت‌کننده کبالت برای تقویت فاز فعال نیکل و از تقویت‌کننده‌های MgO و ZrO2 برای تقویت پایه آلومینا بهره گرفته شده و همچنین از روش سنتز سل-ژل، که روشی مناسب و کارامد در تولید نانوکاتالیست‌ها به شمار می‌رود، استفاده شده است.

این تحقیقات حاصل همکاری دکتر محمد حقیقی، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی سهند تبریز، مهندس سید مهدی سجادی و مهندس فرهاد رحمانی است و در مجله Journal of Sol-Gel Science and Technology ( جلد 70، شماره 1، ماه آوریل، سال 2014، صفحات 111 تا 124) به چاپ رسیده است.