نانوذرات فلزی به دلیل نسبت سطح به حجم بالا در مقایسه با فرم حجیم خود از ویژگی های منحصر به فردی برخوردار می باشند. نانو ذرات فلزی واسطه از خاصیت کاتالیستی بالایی برخوردار هستند . نانو ذرات فلزی واسطه که به صورت محلول در واکنش ها فعالیت کاتالیستی خود را انجام می دهند، مشکلاتی در زمینه بازیافت کاتالیست به همراه دارند. برای حل این مشکل آن ها را روی بستری جامد تثبیت می کنند. در این پروژه بسترهای جدید هیدروکسی آپاتیت به وسیله کلسینه کردن استخوان ، هیدروکسی آپاتیت- کربن از طریق پیرولیز استخوان ،کربن فعال با پیرولیز چوب وکربن دارای مزو حفره با استفاده از منبع فورفوریل الکل سنتز شد، از بستر آلومینا نیز استفاده گردید. در ادامه نانوذرات کبالت و مولیبدن به روش تلقیح روی این بستر ها تثبیت گردید. کاتالیست های سنتز شده بوسیله آنالیز های uv-vis , ft-ir , bet, fe-sem , edx ,tem ,tpr ,tpd و xrdمورد بررسی قرار گرفت . کاتالیست های سنتز شده در واکنش هیدرو دی سولفوریزاسیون خوراک های نفتی بکار برده شدند. به منظور اندازه گیری میزان گوگرد موجود در نمونه ها از دستگاه astm d5453 استفاده شد و نتایج خوبی حاکی از کارایی بالای کاتالیست های سنتزی به دست آمد.

در این پروژه تحقیقاتی، برای نخستین بار یک سیستم سه فلزی حاوی آهن- منگنز-کبالت برای سنتز فیشر-تروپش مورد استفاده قرار گرفت. این تحقیق شامل چهار بخش عمده است، در بخش اول کاتالیست سه فلزی از روش همرسوبی تهیه گردید و شرایط تهیه این کاتالیست شامل اثر ساپورتهای مختلف، اثر مقدار ساپورت بهینه، اثر پروموترهای مختلف، اثر زمان خشک کردن کاتالیست، اثر دمای خشک کردن کاتالیست، اثر دمای کلسیناسیون، اثر زمان کلسیناسیون و اثر جو کلسیناسیون مورد بررسی قرار گرفت و کاتالیست حـاوی fe-co-mn/10wt%mgo که پیش ســـــاز آن در°c 120 برای 16 ساعت خشک کردیده و °c 600 برای 6 ساعت در جو هوا کلسینه گردیده بود بهترین عملکرد را داشته و در بخش دوم اثر شرایط عملیاتی به شرح دمای احیا، زمان احیا، اثر عامل احیا کننده، اثر نسبت h2/n2 روی احیا، اثر نسبت خوراک ورودی h2/co، اثر سرعت فضائی (ghsv)، اثر دمای واکنش و اثر فشار واکنش مورد بررسی قرار گرفت و بهترین شرایط عملیاتی به این شرح بدست آمد: کاتالیست احیا شده در °c400 برای مدت 12 ساعت توسط عامل احیا کننده هیدروژن که تحت نسبت خوراک h2/co=2/1 و دمای °c300 و فشار 1 بار وارد واکنش گردیده بود، دارای بهترین عملکرد می باشد. در بخش سوم کاتالیست سه فلزی آهن-منگنز-کبالت بهینه شده از سه روش دیگر هم سنتز و در شرایط عملیاتی بهینه شده برای هیدروژناسیون منوکسیدکربن مورد تست قرار گرفتند؛ نتایج بدست آمده نشان دادند کاتالیست تهیه شده به روش همرسوبی بهترین عملکرد را دارا میباشد. در بخش چهارم سینتیک واکنش سنتز فیشر-تروپش روی کاتالیست سه فلزی تهیه شده به روش همرسوبی در شرایط عملیاتی: t=290-320 °c، p=1-10 bar، h2/co=1/1-3/1 و سرعت فضائی h-14500 مورد بررسی قرار گرفت. تمام آزمایشات سینتیکی در شرایط عدم وجود مقاومت های انتقال جرمی-فیلمی انجام شدند. نتایج آزمایشات سینتیکی نشان داد که معادله سرعت واکنش به صورت: -r_co= (k_p. b_co. p_co. ?b_h?_2. ?p_h?_2)/((1+ b_co. p_co+?b_h?_2 ?. p_h?_2 )^2 ) بدست می آید. که نشان می دهد سنتز فیشر-تروپش روی این کاتالیست از مکانیسم لانگمیر-هینشلوود-هوگن-واتسون پیروی کرده و هر دو مولکول co و h2 به صورت تفکیک نشده روی سطح جذب می شوند. انرژی فعالسازی واکنش برابر 82.520 kj/mol بدست آمد.

در این رساله برای ریفورمینگ خشک و ترکیبی متان، کاتالیستی معرفی شده که با وارد کردن مقدار بخار آب کمتر از آنچه امروزه در صنعت متداول است، علاوه بر تولید کک کمتر، با تنظیم ترکیب خوراک و شرایط عملیاتی نسبت دلخواه h2/co را که یک است، به دست می آید. در این پژوهش اثر پایه های آلومینا و آلومینات منیزیم و بهبود دهنده های سریا-زیرکونیا با مقادیر (10،5و 15 درصد وزنی) در حضور فاز فعال نیکل (10 درصد وزنی) بررسی شده و اثر دبی جریان خوراک، دمای واکنش، بهبوددهنده ها و مقادیر آن ها و همچنین ترکیب خوراک ورودی با وارد کردن آب، بر عملکرد کاتالیست های نیکل بهبود داده شده در این سامانه بررسی شده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که کاتالیستni/cezro2(5%wt)-mgal2o4 با درصد تبدیل متان 3/75 و نسبت h2/co 82/0 و کاتالیست ni/alumina با درصد تبدیل متان 9/74 و نسبت h2/co 95/0 از میان تمام کاتالیست ها عملکرد بهتری در فرآیند ریفورمینگ خشک متان داشته اند؛ برای بهبود فعالیت این دو کاتالیست و کاهش اثر واکنش جابجایی آب-گاز و تنظیم نسبت h2/co آب با نسبت 5/0-1/0 =h2o/(ch4+co2) وارد خوراک شده است. تبدیل متان با اضافه کردن نسبت آب به کربن 2/0 در حضورکاتالیست ni/cezro2(5%wt.)-mgal2o4 به 85 درصد و نسبت h2/co به 2/1 افزایش یافته و در کاتالیست ni/alumina با وارد کردن آب به نسبت 5/0 تبدیل متان به 81 درصد و نسبت h2/co به 1/1 افزایش یافته است. با توجه به عملکرد بهتر کاتالیست ni/cezro2(5%wt.)-mgal2o4 در حضور آب، برای آزمون بلند مدت با حضور و بدون حضور آب، این کاتالیست انتخاب گردید. آزمون پایداری30 ساعته نشان داد در حضور آب، کاتالیست، پایدار و کربن تولیدی کمتر از 3 درصد وزنی کاتالیست است؛ در صورتی که بدون حضور آب با وجود پایداری،13 درصد وزنی کاتالیست را کربن های رشته ای تشکیل داده-اند. واژگان کلیدی: ریفورمینگ خشک متان، ریفورمینگ ترکیبی، بهبوددهنده سریا-زیرکونیا، آلومینا، آلومینات منیزیم