Gruppe for katalyse og petrokjemi Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU

1

Gruppe for katalyse og petrokjemi

Institutt for kjemisk prosessteknologi, NTNU

Anders Edd Anders De Magnus HildeHolmen Blekkan Chen Rønning Venvik

2

~m

~cm

~mm

~nm

Tjeldbergodden metanolfabrikk

Katalysatorpellets

Mikroreaktor

Katalysator-partikkel Au/C

Katalyse og petrokjemi

Katalyse er et fagfelt som involvererfenomen som spenner fra fullskala industrianlegg ned til komplekse nanomaterialer

HovedaktiviteterOmsetning av naturgassOljeraffineringHydrogenteknologiEnergi- og miljøteknologiKarbonnanofibreMikroreaktorerKatalysatorfremstillingKarakterisering av katalysatorerKinetikk

3

Hvorfor studere reaksjoner på overflater?

Mål med katalysator: Selektivitet lik 100%.Høy reaksjonshastighet.

4

Fischer-Tropsch synthesis

Oxygenproduction

Synthesis gasproduction

Fischer-Tropschsynthesis

Separation/upgrading

AirNatural gas/

steamH2

COCO2

Finalproducts

Rawproducts

C1

C2

C3

C4

C5-C11

C12-C20

C20+

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Probability of chain growth, W

eig

ht f

ract

ion

of p

rod

uct

, Wn

Catalysts: Co, Fe, Ru

Temperature: 180-350°C

Pressure: 1-50 atm

5

StatoilSemi-commercial plantin Mossel Bay, S-Africa

In operation: Fall 2004

6

Advanced catalyst/reactor

systems for conversion of

hydrocarbons to hydrogen for

fuel cells

The Research Council of Norway

SINTEF Applied Chemistry

– Catalysis and Kinetics Department

– Hydrocarbon Process Chemistry Department

The Norwegian University of Science and Technology

– Department of Chemical Engineering

SINTEF Materials Technology

– Department of Process Metallurgy and Ceramics

International collaboration with

• Forschungzentrum Karlsruhe, Germany

CHEMICALHYDROGEN

CARRIER

FUEL CELL

H2 + O2 H2O

AIR

ANODEGAS

CATHODEGAS

ELECTRICITY

EVAPORATION

HEAT EXCHANGE

PARTIAL OXIDATION/STEAM REFORMING

WATER GAS SHIFTCO + H2O CO2 + H2

CO-REMOVALCO + ½O2 CO2

EXHAUST(CLEAN)

Forschungzentrum Karlsruhe

7

Production of Herring-bone CNFC2H4/H2 = 4:1, T = 600 °C

R&D of CNF as catalyst and catalyst support

Ni-Cu-Al 20% Ni/Al2O3

8

Prosjektoppgaver høsten 2005

Selektiv katalytisk forbrenning av hydrogen Katalytisk dehydrogenering av propan Metanolsyntese Framstilling av katalysator for hydrogenproduksjon Splitting av vann til hydrogen Influence of a different mesopore size dimension of SBA-15 on the

catalytic activity in toluene hydrogenation Framstilling og testing av nanostrukturerte gullkatalysatorer Synthesis of solid CO2 adsorbents and application in one step

hydrogen production Framstilling og karakterisering av Pt-baserte katalysatorer på

karbonnanofiber (KNF) for bruk i brenselceller. Membranreaktor for produksjon av hydrogen fra metanol Adsorbenter for selektiv fjerning av svovelkomponenter fra nafta

9

Oppgaver hvor vi kan tilby sommerjobb

Adsorbenter for selektiv fjerning av svovelkomponenter Metanolsyntese Fischer-Tropsch syntese Øvrige sommerjobber er allerede valgt

Emnemoduler

Katalyse i energi og miljøsammenheng Modellering av katalytiske reaksjoner VK Heterogen katalyse.

10

Dr. (Ph D) utdanning

Vi har et også omfattende dr.program og håper at mange

ønsker å fortsette med en forskerutdanning.

Dr.ing. utdannet i 2004/2005

• Kjetil Hauge: Oligomerization to high octane gasoline

• Thomas Løften: Isomerization of light alkanes

• Zhixin Yu: Carbon nanotubes

• Kjersti Omdahl Christensen: Steam reforming

• Ingrid Aartun: Microstructured reactors for H2 production

• Sølvi Storsæter: Fischer-Tropsch synthesis

• Erlend Bjørgum: Direct conversion of methane

11

Catalysis GroupDepartment of Chemical Engineering, NTNU