هيدروپن زدايي اكسايشي پروپان جهت توليد پروپن در يك راكتور بستر سيال

دكتري تخصصي

مطالعه ODH پروپان بر روي كاتاليست واناديا بر پايه آلومينا در محدوده¬ي دمايي 340 تا °C630 و نسبت پروپان به اكسيژن 1/3 تا 3/1 با تغيير محتواي جزء فعال (7/2، 4/5، و 9 درصد وزني) در يك سيستم راكتور بستر ثابت انجام شد. افزايش محتواي واناديا ميزان فعاليت كاتاليست را افزايش مي¬دهد در حالي كه انتخاب¬پذيري به پروپيلن را به طور يكنواخت كاهش مي-دهد. با افزايش دما از 340 به °C630، ميزان تبديل به پروپيلن در تمام نمونه¬هاي كاتاليستي رفتار صعودي نشان مي دهد. الگوي تغييرات بازده پروپيلن با تغيير نسبت پروپان به اكسيژن از 1/3 به 3/1 داراي يك نقطه بيشينه است و حداكثر بازده پروپيلن بر روي كاتاليست 7/2 درصد وزني در دماي °C550 به ميزان 18% ثبت شد. با استفاده از مدل Mars van-Kerevelen و الگوريتم ژنتيك به عنوان موتور حل، پارامترهاي سينتيكي تعيين و مشخص شد كه پارامترهاي سينتيكي در دماهاي پايين و بالا متفاوت است در دماهاي پايين مرحله كاهشي هيدروژن¬زدايي اكسايشي پروپان مرحله غالب شبكه واكنش است در حالي كه در دماي بالا واكنش اكسايشي سطح كاتاليست مرحله تعيين كننده شبكه واكنش¬ها است. بهترين كاتاليست مورد مطالعه (7/2 درصد وزني) در يك راكتور بستر سيال با نسبت مولي برابر پروپان به اكسيژن، دماهاي متفاوت از 480 به °C550، وGHSV هاي مختلف (48000، 60000، و cc/gr.hr 78000) مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان مي-دهد كه در يك دماي ثابت ميزان تبديل پروپان به¬دست آمده در راكتورهاي بستر ثابت بالاتر است. اما از نظر انتخاب¬پذيري، راكتور بستر سيال نسبت به راكتور بستر ثابت بطور قابل توجهي بالاتر است كه منجر به بازده بيشتر پروپيلن در راكتورهاي بستر سيال شده است. مدل ديناميك سيالات محاسباتي با دقت مناسبي قادر به تخمين حداقل سرعت سياليت است. بر اساس مدل گرانولار توسعه يافته، حداقل سرعت سياليت مطالعه و با مقدار تجربي به دست آمده مقايسه شد. مطالعه پديده¬هاي انتقال حرارت دوبعدي نشان مي-دهد كه در كمتر از 10 ثانيه شرايط همدمايي در داخل بستر شكل مي¬گيرد. اين زمان در مدل سه بعدي حتي كمتر هم مي¬شود. نتايج مدل¬سازي واكنش در طول راكتور تطابق خوبي در پيش¬بيني مقادير درصد تبديل و انتخاب¬پذيري با مقادير تجربي دارد.

190125

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سيد مهدي علوي