Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/4262
Title: Carbon dioxide reforming of methane under periodic operation
Other Titles: การรีฟอร์มมิ่งด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ของมีเทนภายใต้การดำเนินงานแบบสับเปลี่ยนการป้อน
Authors: Eakkapon Promaros
Advisors: Suttichai Assabumrungrat
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
Advisor's Email: fchsas@eng.chula.ac.th
Subjects: Methane
Carbon dioxide
Issue Date: 2005
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: This work investigates the carbon dioxide reforming of methane on a commercial Ni/SiO[subscript 2].MgO catalyst. Methane and carbon dioxide, which are major components found in natural gas and biogas, are efficiently utilized for the production of synthesis gas with low H[subscript 2]/CO ratio. The study is aimed at investigating the possibility for applying the periodic operation to this reaction. In the operation, pure methane was fed to the catalyst bed where the methane cracking reaction took place, yielding hydrogen and carbonaceous deposit. The catalyst was regenerated via the reverse Boudouard reaction under a flow of pure carbon dioxide. The effect of key parameters such as cycle period, cycle split, and reaction temperature were investigated and the results were compared with those from the steady state operation. All experiments were carried out under the same time-average flow rate of both reactants. At 1023 K, the methane conversion and hydrogen yield initially decreased with time on stream and eventually leveled off, giving the values about half of those from the steady state operation. The decreased catalytic activity was due to the accumulation of carbonaceous deposit and loss of metal active sites. The different trend was observed at 923 K. The methane conversion and hydrogen yield were not changed with the time on stream although more carbonaceous deposit was accumulated during the reaction course. At this temperature, the periodic operation offered the equivalent hydrogen yield to the steady state operation. The observed behavior may be due to the different mechanisms of carbon formation over the catalyst. Further investigations are required to elucidate this unusual behavior. Finally it was found that no significant effects of cycle period and cycle spilt on the reaction performance was observed at least within the ranges of this study
Other Abstract: งานวิจัยนี้ทำการศึกษาปฏิกิริยาการรีฟอร์มมิ่งด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ของมีเทน บนตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลบนตัวรองรับซิลิกาออกไซด์และแมกนีเซียมออกไซด์ที่ใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ปฏิกิริยานี้เป็นการใช้ประโยชน์จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักในก๊าซธรรมชาติและก๊าซชีวภาพ ในการผลิตก๊าซสังเคราะห์ที่มีอัตราส่วนของไฮโดรเจนเทียบกับคาร์บอนมอนออกไซด์ต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยงานวิจัยนี้มีเป้าหมายในการศึกษาความเป็นได้ที่จะนำระบบการดำเนินงานแบบสับเปลี่ยนการป้อนมาปรับใช้กับปฏิกิริยาดังกล่าว ซึ่งในการดำเนินงาน มีเทนจะถูกป้อนเข้าไปเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาการแตกตัวของมีเทนซึ่งจะได้ก๊าซไฮโดรเจนและคาร์บอนซึ่งจะสะสมตัวอยู่บนตัวเร่งปฏิกิริยา จากนั้นตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกคืนสภาพด้วยการป้อนคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับคาร์บอนที่สะสมอยู่ ผลของตัวแปรต่างๆ เช่น ระยะเวลาการสับเปลี่ยนสารตั้งต้น อัตราส่วนของระยะเวลาในการสับเปลี่ยนและอุณหภูมิในการเกิดปฏิกิริยาในการดำเนินการแบบสับเปลี่ยนการป้อน จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับระยะการดำเนินการแบบไหลร่วม โดยที่อัตราการป้อนเฉลี่ยของสารตั้งต้นทั้งสองชนิดจะถูกควบคุมให้เท่ากันในทุกกรณี ซึ่งค่าการเปลี่ยนของมีเทนและค่าร้อยละของผลได้ของไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 1023 องศาเคลวิน จะค่อยๆลดลงตามเวลาจนกระทั่งคงตัวอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของค่าที่ได้จากการดำเนินงานแบบไหลร่วม ทั้งนี้เนื่องมาจากการสะสมตัวของคาร์บอนและการสูญเสียตำแหน่งว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งแตกต่างจากที่อุณหภูมิ 923 องศาเคลวิน ค่าการเปลี่ยนของมีเทนและค่าร้อยละของผลได้ของไฮโดรเจนจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา แม้ว่าจะมีการสะสมตัวของคาร์บอนระหว่างปฏิกิริยามากกว่าก็ตาม โดยที่อุณหภูมิดังกล่าว ค่าร้อยละของผลได้ของไฮโดรเจนจากทั้งสองระบบก็ยังมีค่าใกล้เคียงกันอีกด้วย สาเหตุของพฤติกรรมเหล่านี้ อาจเกิดจากกลไกการเกิดคาร์บอนบนตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันที่อุณหภูมิต่างกัน ซึ่งควรมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อให้ทราบถึงของสาเหตุที่แท้จริงต่อไปในอนาคต นอกจากนี้ จากการวิจัยยังพบว่า การเปลี่ยนแปลงระยะเวลาการสับเปลี่ยนสารตั้งต้นและอัตราส่วนของระยะเวลาในการสับเปลี่ยนไม่ได้ส่งผลอย่างชัดเจนต่อประสิทธิภาพของระบบการดำเนินงานแบบกะภายใต้ขอบเขตของงานวิจัย
Description: Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2005
Degree Name: Master of Engineering
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemical Engineering
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/4262
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2005.1559
ISBN: 9741759134
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2005.1559
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
eakkapon.pdf1.52 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.