Hydrogen production from the steam reforming of methane over Ni supported on ZSM-5 zeolite catalysts

Wanwanat Noisra

DSpace Home
→
Faculty and Institute
→
Petroleum and Petrochemical College - Petro
→
Petro - Theses
→
View Item

dc.contributor.advisor	Apanee Luengnaruemitchai
dc.contributor.advisor	Sirirat Jitkarnka
dc.contributor.author	Wanwanat Noisra
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. The Petroleum and Petrochemical College
dc.date.accessioned	2020-07-17T03:22:05Z
dc.date.available	2020-07-17T03:22:05Z
dc.date.issued	2008
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67120
dc.description	Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2008
dc.description.abstract	The catalytic reforming of methane with steam is the most widely used process for syngas production. Nevertheless, development of the reforming catalyst is required to reduce the risks of catalytic deactivation caused by carbon deposition and/or sintering of the metal crystallites. In this research, the catalytic performance of Ni/ZSM-5 zeolite catalysts prepared by impregnation was investigated at 700°C under atmospheric pressure with various steam/carbon ratios of 0.8, 1, and 2. The effects of metal loading and CeO2 addition were studied in terms of catalytic activity, selectivity, and carbon deposition. Both fresh and spent catalysts were characterized by using ICP, XRD, TGA, TEM, and TPO techniques, which revealed that the 11%Ni/5%Ce/ZSM-5 catalyst at a steam/carbon ratio of 0.8 showed the highest catalytic activity and carbon resistance with an initial methane conversion of 99.45%, and a hydrogen selectivity of 52.93%. It was found that the addition of a CeO2 promoter decreased the deactivation rate of the catalyst; however, at a high loading of CeO2, high coke formation was clearly observed by XRD, TGA, TEM, and TPO. The 11%Ni/5%Ce/ZSM-5 catalyst exhibited high catalytic stability for 12 hours time-on-stream.
dc.description.abstractalternative	การผลิตก๊าซไฮโดรเจนด้วยวิธีการเปลี่ยนรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำเป็นวิธีการหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตามการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาอันเนื่องมาจากการเกาะตัวของคาร์บอนและการรวมตัวของโลหะนิกเกิลบนตัวเร่งปฏิกิริยายังคงเป็นปัญหาหลักสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดนี้ ดังนั้นการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่ลดปริมาณการเกิดคาร์บอนและมีการกระจายตัวของโลหะนิกเกิลที่ดีจึงถือเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการนำมาใช้ในระดับอุตสาหกรรม งานวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษาประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นโลหะนิกเกิลบนตัวรองรับคือซีเอสเอ็ม-ไฟต์ ซีโอไลต์ (ZSM-5 Zeolite) ในสภาวะที่มีอัตราส่วนระหว่างก๊าซมีเทนและไอน้ำซึ่งใช้เป็นสารตั้งต้นเท่ากับ 0.8, 1 และ 2 ตามลำดับ ร่วมด้วยการศึกษาถึงผลกระทบของปริมาณโลหะนิกเกิลที่เติมลงไปและการนำซีเรีย (CeO2) มาใช้เป็นตัวปรับปรุงคุณภาพของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนชีเอสเอ็ม-ไฟต์ ซีโอไลต์ ทั้งนี้ตัวเร่งปฏิกิริยาทั้งก่อนและหลังการทำปฏิกิริยาจะถูกนำมาวิเคราะห์ด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น ไอชีพี (ICP), เอ็กซ์อาร์ดี (XRD), ทีอีเอ็ม (TEM), ทีจีเอ (TGA) และ ทีพีโอ (TPO) ซึ่งจากผลการทดลองสามารถสรุปได้ว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลบนซีเอสเอ็ม-ไฟต์ ซีโอไลต์ ที่ประกอบด้วยปริมาณโลหะนิกเกิล 11% โดยน้ำหนัก และปริมาณซีเรีย 5% โดยน้ำหนัก ซึ่งทำปฏิกิริยา ณ สภาวะที่มีอัตราส่วนของสารตั้งต้นระหว่างก๊าซมีเทนและไอน้ำเท่ากับ 0.8 ถือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ให้ประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาและการด้านการเกิดคาร์บอนมากที่สุด โดยให้อัตราการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นไปเป็นผลิตภัณฑ์ในช่วงเริ่มต้นสูงถึง 99.45% และค่าความสามารถในการเลือกผลิตไฮโดรเจนประมาณ 52.93% ถึงแม้จะพบว่าการเติมซีเรียลงไปสามารถช่วยลดอัตราการการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาได้ แต่หากปริมาณของซีเรียที่สูงเกินไปจะทำให้มีปริมาณการเกิดคาร์บอนสูงขึ้นอย่างชัดเจนดังที่ปรากฎจากผลการ วิเคราะห์ด้วยวิธีเอ็กช์อาร์ดี, ทีอีเอ็ม, ทีจีเอ และ ทีพีโอ นอกจากนี้ตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวยังสามารถนำมาใช้ทำปฏิกิริยาต่อเนื่องได้ยาวนานถึงประมาณ 12 ชั่วโมงโดยปราศจากการเสื่อมสภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา
dc.language.iso	en
dc.publisher	Chulalongkorn University
dc.rights	Chulalongkorn University
dc.title	Hydrogen production from the steam reforming of methane over Ni supported on ZSM-5 zeolite catalysts
dc.title.alternative	การเปลี่ยนรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะนิกเกิลบนซีเอสเอ็ม-ไฟต์ชีโอไลต์
dc.type	Thesis
dc.degree.name	Master of Science
dc.degree.level	Master's Degree
dc.degree.discipline	Petrochemical Technology
dc.degree.grantor	Chulalongkorn University