ارائه مدل رياضي براي سنتز مستقيم متان به متانول به كمك اكسيژن خالص دريك راكتور بستر ثابت پر شده به منظور توسعه دانه هاي كاتاليستV2O5/SiO2

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي طراحي فرايند

تهران شمال

1402

تاريخ ثبت در تهران شمال چهارشنبه 1402/10/20

صحافي شده ندارد

عباس خوشحال

دانشگاه پيام نور مركز تهران شمال

از آﻧﺠﺎ ﮐﻪ ﻗﯿﻤﺖ اﻧﺘﻘﺎل ﻣﺘﺎن- ﺑﺨﺶ اﻋﻈﻢ ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ- ﺑﺼﻮرت ﮔﺎز ﺑﯿﺶ از 5 ﺑﺮاﺑﺮ اﻧﺘﻘﺎل آن ﺑﺼﻮرت ﻣﺤﺼﻮﻻت ﻣﺎﯾﻊ اﺳﺖ؛ راه ﺣﻞ ﻣﻨﻄﻘﯽ، ﺗﺒﺪﯾﻞ ﮔﺎز ﺑﻪ ﻣﺤﺼﻮﻻت ﻣﺎﯾﻊ و ﺳﭙﺲ ﻋﺮﺿﻪ آن ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. از ﻃﺮﻓﯽ اﻧﺘﻘﺎل ﮔﺎز ﺑﺼﻮرت ﮔﺎز ﻣﺎﯾﻊ (LNG) ﺑﺴﯿﺎر ﭘﺮ ﻫﺰﯾﻨﻪ اﺳﺖ و ﺿﺮﯾﺐ اﯾﻤﻨﯽ ﭘﺎﯾﯿﻨﯽ دارد. ﻫﻤﯿﻦ اﻣﺮ ﺑﺎﻋﺚ ﺷﺪه ﺗﺎ ﻣﺤﻘﻘﺎن ﺑﺴﯿﺎري ﺑﺮ روي ﭘﺮوژه ﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺗﺒﺪﯾﻞ ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ ﺑﻪ ﻣﺎﯾﻌﺎت هيدروﮐﺮﺑﻮري ﺑﺎ ارزش اﻓﺰوده ﺑﺎﻻ ﻗﻌﺎﻟﯿﺖ ﮐﻨﻨﺪ ﮐﻪ ﺗﺎ ﮐﻨﻮن ﻓﺮاﯾﻨﺪﻫﺎﯾﯽ ﻧﯿﺰ ﺗﺪوﯾﻦ و ﺛﺒﺖ ﺷﺪه اﺳﺖ. اﻣﺎ ﻋﻠﯿﺮﻏﻢ ﭘﯿﺶ ﺑﯿﻨﯽ دﻫﻪ 70 ﻣﯿﻼدي، ﻗﯿﻤﺖ ﻧﻔﺖ ﺑﺸﺪت ﮐﺎﻫﺶ ﯾﺎﻓﺖ و اﯾﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﺷﺪ ﮐﻪ اﯾﻦ ﻓﺮاﯾﻨﺪﻫﺎ از ﻧﻈﺮ اﻗﺘﺼﺎدي ﺑﺎ ﻓﺮاﯾﻨﺪﻫﺎي ﻣﺘﻌﺎرف ﻣﻮﺟﻮد ﻗﺎﺑﻞ رﻗﺎﺑﺖ ﻧﺒﺎﺷﻨﺪ. ﺑﺎ اﯾﻦ وﺟﻮد، ﺑﻌﻠﺖ ﻣﺤﺪودﯾﺖ ذﺧﺎﯾﺮ ﻧﻔﺖ در ﺟﻬﺎن، ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺑﺮ روي ﭘﺮوژه ﻫﺎي ﺗﺒﺪﯾﻞ ﮔﺎز ﮐﻤﺎﮐﺎن اداﻣﻪ دارد. در ﻣﻮرد ﻧﯿﺮوي ﻣﺤﺮﮐﻪ اﺗﻮﻣﺒﯿﻞ ﻫﺎي ﺑﺮﻗﯽ در ﻗﺎﻟﺐ ﭘﯿﻞ ﻫﺎي ﺳﻮﺧﺘﯽ ﻧﯿﺰ ﻣﯽ ﺗﻮان از ﻣﺘﺎﻧﻮل ﺟﻬﺖ ﺗﺎﻣﯿﻦ ﺳﻮﺧﺖ ﻫﯿﺪروژن اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮد. ﺑﺮ اﺳﺎس ﺑﺮﻧﺎﻣﻪ رﯾﺰي ﺷﺮﮐﺖ داﯾﻤﻠﺮﺑﻨﺰ، اﺗﻮﻣﺒﯿﻞ ﻫﺎي ﺑﺮﻗﯽ ﮐﻪ ﺑﺼﻮرت ﺗﻮﻟﯿﺪ اﻧﺒﻮه در ﺳﺎل 2005 وارد ﺑﺎزار ﺧﻮاﻫﻨﺪ ﺷﺪ، ﺑﺎ ﺳﻮﺧﺖ ﻣﺘﺎﻧﻮل و ﻧﯿﺮوي ﻣﺤﺮﮐﻪ ﭘﯿﻞ ﺳﻮﺧﺘﯽ ﮐﺎر ﺧﻮاﻫﻨﺪ ﮐﺮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﻣﯽ ﺗﻮان ﭘﯿﺶ ﺑﯿﻨﯽ ﻧﻤﻮد ﮐﻪ ﺑﺎ اﻓﺰاﯾﺶ ﺗﻘﺎﺿﺎ ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﺘﺎﻧﻮل در آﯾﻨﺪه ﻧﯿﺎز ﺑﻪ ﺗﻮﻟﯿﺪ اﻗﺘﺼﺎدي آن ﺑﯿﺸﺘﺮ اﺣﺴﺎس ﻣﯽ ﺷﻮد. به همين منظور سنتز مستقيم متان به متانول ضروري مي باشد. اﮐﺴﯿﺪاﺳﯿﻮن ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺘﯽ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﻣﺘﺎن ﺑﻪ ﻣﺘﺎﻧﻮل ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﻮﻟﯿﺪ ﺳﻮﺧﺖ ﻫﺎي ﻣﺎﯾﻊ و ﻣﺤﺼﻮﻻت ﭘﺘﺮوﺷﯿﻤﯽ از ﮔﺎز ﻃﺒﯿﻌﯽ ﺣﺎﺋﺰ اﻫﻤﯿﺖ اﺳﺖ. نوآوري اين پژوهش، ارائه ﯾﮏ ﻣﺪل رﯾﺎﺿﯽ ﺑﺮاي ﺳﻨﺘﺰ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﻣﺘﺎن ﺑﻪ ﻣﺘﺎﻧﻮل ﺑﻪ ﮐﻤﮏ اﮐﺴﯿﮋن ﺧﺎﻟﺺ در ﯾﮏ راﮐﺘﻮر ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ ﭘﺮ ﺷﺪه از داﻧﻪ ﻫﺎي ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺖ V2O5/SiO2 ﺗﻮﺳﻌﻪ داده ﺷﺪه و ﻣﻮرد ارزﯾﺎﺑﯽ واﻗﻊ مي شود. ﺑﺮاي ﺗﻌﯿﯿﻦ ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺖ، محاسبه ﮔﺰﯾﻨﺶ ﭘﺬﯾﺮي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﺤﺼﻮل ﻣﻄﻠﻮب و ﺑﺎﻻﺧﺮه ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت ﺳﯿﻨﺘﯿﮑﯽ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺳﺮﻋﺖ واﮐﻨﺶ در ﻣﻘﯿﺎس آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ، ﻋﻤﻮﻣﺎ از راﮐﺘﻮرﻫﺎي ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﺷﻮد و در اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﻧﯿﺰ راﮐﺘﻮر ﺑﺴﺘﺮ ﺛﺎﺑﺖ ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺘﯽ اﻧﺘﺨﺎب مي شود. از آﻧﺠﺎ ﮐﻪ ﻫﺪف از اﯾﻦ ﭘﺮوژه ﺗﺒﺪﯾﻞ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﻣﺘﺎن ﺑﻪ ﻣﺘﺎﻧﻮل اﺳﺖ، ﺗﺪوﯾﻦ ﯾﮏ ﻣﺪل رﯾﺎﺿﯽ ﺟﻬﺖ ﭘﯿﺶ ﺑﯿﻨﯽ رﻓﺘﺎر ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻓﺮاﯾﻨﺪي ﺿﺮوري ﺑﻨﻈﺮ ﻣﯽ رﺳﺪ. در اﯾﻦ ﭘﺮوژه ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺑﻪ ﮐﻤﮏ دﯾﻨﺎﻣﯿﮏ ﺳﯿﺎﻻت محاﺳﺒﺎﺗﯽ (CFD) در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ مي‌شود. در اين تحقيق راكتور توليد متانول به وسيله ديناميك سيالات عددى مدل شد. نتايج همخواني مناسبي با نتايج تجربي دارد. كلمات كليدي: ﻣﺘﺎن، ﻣﺘﺎﻧﻮل، راكتور، اﮐﺴﯿﮋن، اﮐﺴﯿﺪاﺳﯿﻮن ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺘﯽ

74364