본 연구는 니켈계 촉매를 사용한 메탄의 수증기-이산화탄소 혼합개질반응에서 합성가스를 제조하는 공정에 대해 연구하였다. 촉매는 γ-Al2O3 지지체에 활성물질 Ni를 사용해 Mg와 Ce의 양을 고정하고 Fe의 함량을 달리하여 공함침법으로 제조하였다. Fe의 함량변화를 통해 각 촉매의 혼합개질반응에 대한 활성과 탄소침적에 대한 저항성 및 안정성을 비교하였다. 활성실험은 800℃, 1 atm의 고정층 반응기에서 공급물 조성이 ...
본 연구는 니켈계 촉매를 사용한 메탄의 수증기-이산화탄소 혼합개질반응에서 합성가스를 제조하는 공정에 대해 연구하였다. 촉매는 γ-Al2O3 지지체에 활성물질 Ni를 사용해 Mg와 Ce의 양을 고정하고 Fe의 함량을 달리하여 공함침법으로 제조하였다. Fe의 함량변화를 통해 각 촉매의 혼합개질반응에 대한 활성과 탄소침적에 대한 저항성 및 안정성을 비교하였다. 활성실험은 800℃, 1 atm의 고정층 반응기에서 공급물 조성이 CH4 : H2O : CO2 = 1 : 0.9 : 1 인 조건에서 수행하였으며 반응 후 생성물은 GC로 분석하였다. 촉매의 물리화학적 특성은 N2 adsorption-desorption, XRD, H2-TPR, CO2-TPD, FE-SEM 및 TGA로 조사하였다. 반응 전과 후의 촉매를 분석하고 반응을 통한 활성 및 탄소침적량을 평가한 결과, 적절한 양의 철의 첨가는 촉매의 환원성과 염기성을 증가시켜 이산화탄소의 반응성을 높이는 결과를 보여줬고 이는 탄소침적에 대한 저항성을 증가시켜 장시간 반응에서도 높은 안정성을 보였다. 반응조건에 따른 촉매의 활성결과를 예측하기 위한 모델링에는 가장 우수한 결과를 보여준 NMC-Fe(5)를 사용하였다. 독립변수는 반응온도, 공간속도, 반응물 조성의 세 요인을 사용하였고 종속변수는 H2/CO의 비율, 메탄의 전환율, 이산화탄소의 전환율로 설정하였다. 메탄과 이산화탄소의 전환율, H2/CO 비율은 반응물의 조성과 유량에 따라 개질반응의 속도와 방향에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 반응온도 또한 열역학적 평형값을 조절하여 전환율에 영향을 미치는 요인으로 나타났다. 각 모델링 기법을 통해 메탄 혼합개질반응을 살펴본 결과, ANN이 RSM보다 더 적은 오차를 보였고 더 정확하게 높은 차수의 비선형 함수를 모델링한 것으로 판단된다.
본 연구는 니켈계 촉매를 사용한 메탄의 수증기-이산화탄소 혼합개질반응에서 합성가스를 제조하는 공정에 대해 연구하였다. 촉매는 γ-Al2O3 지지체에 활성물질 Ni를 사용해 Mg와 Ce의 양을 고정하고 Fe의 함량을 달리하여 공함침법으로 제조하였다. Fe의 함량변화를 통해 각 촉매의 혼합개질반응에 대한 활성과 탄소침적에 대한 저항성 및 안정성을 비교하였다. 활성실험은 800℃, 1 atm의 고정층 반응기에서 공급물 조성이 CH4 : H2O : CO2 = 1 : 0.9 : 1 인 조건에서 수행하였으며 반응 후 생성물은 GC로 분석하였다. 촉매의 물리화학적 특성은 N2 adsorption-desorption, XRD, H2-TPR, CO2-TPD, FE-SEM 및 TGA로 조사하였다. 반응 전과 후의 촉매를 분석하고 반응을 통한 활성 및 탄소침적량을 평가한 결과, 적절한 양의 철의 첨가는 촉매의 환원성과 염기성을 증가시켜 이산화탄소의 반응성을 높이는 결과를 보여줬고 이는 탄소침적에 대한 저항성을 증가시켜 장시간 반응에서도 높은 안정성을 보였다. 반응조건에 따른 촉매의 활성결과를 예측하기 위한 모델링에는 가장 우수한 결과를 보여준 NMC-Fe(5)를 사용하였다. 독립변수는 반응온도, 공간속도, 반응물 조성의 세 요인을 사용하였고 종속변수는 H2/CO의 비율, 메탄의 전환율, 이산화탄소의 전환율로 설정하였다. 메탄과 이산화탄소의 전환율, H2/CO 비율은 반응물의 조성과 유량에 따라 개질반응의 속도와 방향에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났고, 반응온도 또한 열역학적 평형값을 조절하여 전환율에 영향을 미치는 요인으로 나타났다. 각 모델링 기법을 통해 메탄 혼합개질반응을 살펴본 결과, ANN이 RSM보다 더 적은 오차를 보였고 더 정확하게 높은 차수의 비선형 함수를 모델링한 것으로 판단된다.
In this study, combined steam and carbon dioxide reforming of methane and process was investigated by using nickel-based catalysts supported on gamma-Al2O3. In order to develop the catalysts with superior activity, stability and coke resistance, NMC-Fe(x) catalysts were synthesized by co-impregnatio...
In this study, combined steam and carbon dioxide reforming of methane and process was investigated by using nickel-based catalysts supported on gamma-Al2O3. In order to develop the catalysts with superior activity, stability and coke resistance, NMC-Fe(x) catalysts were synthesized by co-impregnation method with different Fe loading amount of x wt%. Activity test was conducted using fixed bed reactor with 0.3g of catalyst bed at 800℃, 1 atm and a feed ratio of CH4 : H2O : CO2 = 1 : 0.9 : 1. The product gas was analyzed by GC and the physicochemical traits of the fresh and the used catalysts were also investigated by N2 adsorption-desorption, XRD, H2-TPR, CO2-TPD, FE-SEM and TGA. Except for iron at 7 wt%, it was found that adding appropriate amount of iron increased the activity of carbon dioxide and the resistance to carbon deposition and sintering, which resulted in deactivation. Also, the iron-supported catalysts showed a high stability in long-term reactions mainly due to the formation of filamentous carbon instead of graphite. The NMC-Fe(5)/Al2O3 catalyst was used for the process investigation. The purpose of this study is to investigate the fitness of CSDRM predictive model on ANN and RSM. With feed ratio (H2O+CO2)/CO2), flow rate (ml∙g-1h-1), and temperature (℃) as independent variables, the methane, carbon dioxide conversion(%), and H2/CO ratio were measured. Reaction temperature was also shown to influence conversion by adjusting thermodynamic equilibrium value. Based on the results of each modeling technique, it is believed that ANN showed less error than the RSM and more accurately modeled a nonlinear function of a higher order.
In this study, combined steam and carbon dioxide reforming of methane and process was investigated by using nickel-based catalysts supported on gamma-Al2O3. In order to develop the catalysts with superior activity, stability and coke resistance, NMC-Fe(x) catalysts were synthesized by co-impregnation method with different Fe loading amount of x wt%. Activity test was conducted using fixed bed reactor with 0.3g of catalyst bed at 800℃, 1 atm and a feed ratio of CH4 : H2O : CO2 = 1 : 0.9 : 1. The product gas was analyzed by GC and the physicochemical traits of the fresh and the used catalysts were also investigated by N2 adsorption-desorption, XRD, H2-TPR, CO2-TPD, FE-SEM and TGA. Except for iron at 7 wt%, it was found that adding appropriate amount of iron increased the activity of carbon dioxide and the resistance to carbon deposition and sintering, which resulted in deactivation. Also, the iron-supported catalysts showed a high stability in long-term reactions mainly due to the formation of filamentous carbon instead of graphite. The NMC-Fe(5)/Al2O3 catalyst was used for the process investigation. The purpose of this study is to investigate the fitness of CSDRM predictive model on ANN and RSM. With feed ratio (H2O+CO2)/CO2), flow rate (ml∙g-1h-1), and temperature (℃) as independent variables, the methane, carbon dioxide conversion(%), and H2/CO ratio were measured. Reaction temperature was also shown to influence conversion by adjusting thermodynamic equilibrium value. Based on the results of each modeling technique, it is believed that ANN showed less error than the RSM and more accurately modeled a nonlinear function of a higher order.
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