نام کالا

قیمت

تعداد

حذف

موضوع: کاتاليستهاي اکسايشي- کاهشي
پايان نامه مهندسي شيمي با فرمت word

فرمت: doc به زبان فارسي
تعداد كل صفحات: 115

كلمات كليدي: زوج شدن اکسايشي متان- راکتور بستر سيال - کاتاليست-اکسايشي کاهشي- حالت گذرا

چكيده

در اين پايان نامه فرآيند زوج شدن اکسايشي متان روي کاتاليستهاي داراي خاصيت اکسايشي- کاهشي در راکتور بستر سيال بررسي شد. بدين منظور کاتاليست Mn-Na2WO4/SiO2 بعنوان يک کاتاليست داراي خاصيت اکسايشي- کاهشي انتخاب شد. بمنظور بررسي خاصيت فوق در اين کاتاليست آزمايشهاي حالت گذرا طراحي و انجام شد. سپس به بررسي شرايط مختلف واکنشي روي اين کاتاليست در راکتور بستر سيال پرداختيم.

در آزمايشهاي حالت گذرا خوراک متان بدون حضور اکسيژن در فاز گاز به صورت يک تغيير پله‌اي روي کاتاليست فرستاده شد و واکنش زوج شدن اکسايشي متان مورد برسي قرار گرفت. خروجي راکتور توسط دو سيستم GC و GC-MS مورد آناليز قرار گرفت. اثر دماهاي مختلف عملياتي در ميزان توليد محصولات زوج شدن نشان داد که کاتاليست مزبور داراي خاصيت اکسايشي- کاهشي است و با افزايش دماي بستر کاتاليستي ميزان تحرک اکسيژن شبکه افزايش يافته و بدين ترتيب افزايش در توليد محصولات را شاهد خواهيم بود. اکسيداسيون مجدد بستر کاتاليستي با اکسيژن و تکرار آزمايشها و نتايج دليل خوبي در تأييد خاصيت اکسايشي-کاهشي کاتاليست است.

در بخش دوم آزمايشهاي حالت گذرا در دو دماي 800 و oC850 و با همان شرايط قبلي تکرار شد و درصد تبديل متان، درصد مولي اجزاء و انتخاب‌پذيري محصولات مورد بررسي قرار گرفت. مشاهده شد که ابتدا ميزان تبديل متان بالا است و سپس با کاهش اکسيژن کاتاليست و همچنين کاهش سرعت در اختيار قرار دادن آن، ميزان تبديل متان کاهش قابل توجهي مي‌يابد.

با توجه به نمودار اجزاي مولي محصولات بر حسب زمان در زمانيکه ميزان تبديل بالا است عمده محصولات واکنش زوج شدن C2H6 , C2H4 است. به عبارت ديگر در دقايق اوليه انتخاب پذيري C2+ بالا است ولي با گذشت زمان انتخاب‌پذيري افت محسوس داشته و امکان تشکيل CO روي کاتاليست افزايش مي‌يابد. تغييرات فوق در دماي oC850 بدليل سهولت در اختيار قرار گيري اکسيژن کاتاليست شديدتر است.

سپس تستهاي بررسي عملکرد در راکتور بستر سيال و در شرايط مختلف عملياتي مورد بررسي قرار گرفت. اثر دماي بستر کاتاليستي، سرعت ظاهري گاز ورودي (دبي حجمي خوراک) و ميزان اکسيژن در خوراک ورودي روي بازده و انتخاب‌پذيري کاتاليست پارامترهايي عملياتي مورد تحقيق بودند و در نهايت مقايسه بين عملکرد بستر ثابت و سيال در شرايط يکسان انجام شد. هنگام انجام فرآيند OCM در بستر سيال، دستيابي به شرايط همدما که اساساً بواسطه اختلاط معکوس فاز جامد مي‌باشد، ممکن شد. بالاترين بازده C2+ بدست آمده در راکتور بستر سيال در حدود 9/21% (سرعت ورودي گاز= cm/s 3/4 (دبي حجمي خوراک= sccm478)، دماي بستر کاتاليستي= °C870، 1=Air/ CH4و وزن کاتاليست= g5/3) بود. انتخاب‌پذيري C2+ با افزايش دما هم براي بستر سيال و هم براي بستر ثابت افزايش مي‌يابد ولي در گستره دمايي وسيعي از تغييرات دمايي تقريباً ثابت و همواره در بستر سيال بيشتر از بستر ثابت است.

افزايش سرعت ورودي گاز (دبي خوراک) ورودي از 1/2 تا cm/s 1/12 (240 تا sccm 1355) باعث کاهش درصدتبديل و انتخاب‌پذيري C2+ به ترتيب از مقدار 1/27% به 1/6% و 9/67% به 5/61% مي‌شود (1=Air/CH4 و دماي بستر کاتاليستي= °C850).

کاهش ميزان اکسيژن موجود در خوراک باعث افزايش انتخاب‌پذيري C2+ از 3/55% به 6/71% و کاهش درصد تبديل متان از 2/32% به 6/25% مي‌شود

فهرست مطالب

پيش گفتار

فصل اول

1-1- مقدمه

1-2- زوج شدن اکسايشي متان

1-3- مکانيزم واکنش

1-4- کاتاليست‌هاي فرآيند زوج شدن اکسايشي متان

1-4-1- فلزات قليايي و قليايي خاکي

1-4-2- لانتانيدها و اکتنيدها

1-4-3- فلزات واسطه

1-5- راکتورهاي فرآيند OCM

1-5-1- راکتور بستر ثابت

1-5-2- راکتور غشايي

1-5-3- راکتور بستر سيال

فصل دوم: سيال سازي

2-1- مقدمه

2-2- پديده سياليت

2-3- نمودار افت فشار در مقابل سرعت

2-4- رفتار مايع مانند يك بستر سيال

2-5- مزايا و معايب بسترهاي سيال براي عمليات صنعتي

2-5-1- مزايا

2-5-2- معايب

2-6- درهم آميختن و بهم پيوستن ذرات در دماي بالا

2-7- انواع سياليت گازي بدون حمل ذرات

2-8- طبقه بندي Geldart از ذرات

فصل سوم: زوج شدن اکسايشي متان در راکتور بستر سيال

3-1- مقدمه

3-2- تاثير دما و ترکيب خوراک گاز

3-3- اثر سرعت گاز

3-4- اثر ارتفاع بستر

3-5- اثر اندازه ذرات

3-6- اثر حضور اتان در خوراک

3-7- اثر رقيق کردن بستر کاتاليستي با جامد بي‌اثر روي عملکرد راکتور

3-8- عوامل ديگر

3-8-1- اثر ماکزيمم قطر حباب

3-8-2- اثر دما در بخش بالايي بستر

3-8-3- اثر توزيع خوراک اکسيژن و طراحي توزيع کننده ثانوي

فصل چهارم: فعاليتهاي تجربي

بررسي واکنش زوج شدن اکسايشي متان روي کاتاليست Mn/Na2WO4/SiO2

4-1- روش ساخت کاتاليست

4-2- تعيين مشخصات کاتاليست

4-3- بررسي خاصيت اکسايشي- کاهشي کاتاليست در حالت گذرا

4-4- بررسي عملکرد کاتاليست

4-5- بررسي کاتاليست از ديد سياليت

4-6- سيستم تست عملکرد کاتاليست در فرآيند زوج شدن اکسايشي متان

4ـ6ـ1ـ بخش خوراك دهي

4-6-2- نوع راكتور آزمايشگاهي

4-7- سيستم آناليز

4-8- كاليبراسيون سيستم آزمايشگاهي

4-8-1- كاليبراسيون كنترل كننده‌ جريان جرمي (MFC) و روتامتر

4ـ8ـ2ـ كاليبراسيون دستگاه GC

4-8-3- ارائة نمونة محاسبات كاليبراسيون و نتايج حاصل از بررسي عملكرد

4-8-4- محاسبات درصد تبديل متان، انتخاب‌پذيري محصولات و موازنه کربن

4-8-4-1- درصد تبديل متان

4-8-4-2- انتخاب‌پذيري محصولات

4-8-4-3- موازنه کربن

فصل پنجم: نتايج و بحث

5-1- نتايج تعيين مشخصات کاتاليست

5-2- نتايج بررسي خاصيت اکسايشي- کاهشي کاتاليست

5-3- نتايج تست عملکرد کاتاليست

5-3-1- اثر دما

5-3-2- اثر دبي خوراک

5-3-3- اثر ترکيب خوراک

فصل ششم: نتيجه‌گيري و پيشنهادات

مراجع

پيوست‌ها

ضميمه – الف

ضميمه – ب
شماره مجوز محصول اورجینال 0107/57845632