24729

CHE.ENG3 51

دكتري

مهندسي شيمي

فني و مهندسي

1404/03/06

131 ص.

عطاءاله ساري

كاتاليست ZSM-5 , تبديل متانول به پروپيلن , سينتيك ذاتي واكنش , غيرفعال شدن كاتاليست

در مسير تجاري سازي فرآيند تبديل متانول به پروپيلن، مشكلاتي مانند عدم شناخت دقيق سينتيك پيشرفت واكنش و به¬طور¬ويژه سينتيك غير¬فعال شدن كاتاليست وجود دارد. بر¬اين¬اساس، هدف اين تحقيق توسعه¬ي يك مدل سينتيكي ذاتي قابل¬اعتماد براي اين فرآيند و هم¬چنين ارائه ي سينتيك غير¬فعال¬شدن كاتاليست بر روي يك كاتاليست صنعتي ZSM-5 مي¬باشد. سينتيك واكنش بر¬مبناي تركيبي از تئوري استخر-هيدروكربني و چرخه¬ي دوگانه با در نظر گرفتن مسير¬هاي جداگانه براي توليد الفين ها، پارافين ها و آروماتيك-ها پيشنهاد شده¬است كه امكان بررسي پيش¬سازنده¬هاي متفاوت براي تشكيل كك را فراهم مي¬كند. در اين پژوهش، بر¬اساس پيش¬سازنده بودن احتمالي تركيبات آروماتيك، الفين¬ها و ترميبات اكسيژن‌دار شش مدل براي غير¬فعال¬شدن كاتاليست مورد بررسي قرار گرفته¬است. با¬توجه به آن¬كه سرعت غير¬فعال¬شدن كاتاليست در شرايط عملياتي نرمال آهسته مي¬باشد، از روش غير¬فعال¬شوندگي شتاب¬يافته به¬كمك افزايش ميزان متانول در خوراك ورودي و هم¬چنين افزايش سرعت¬فضايي خوراك عبوري از روي بستر¬كاتاليستي استفاده شده¬است تا زمان و هزينه¬ي آزمايش¬ها¬ي غير¬فعال¬شدن كاتاليست كاهش يابد. اثر حضور آب بر كاهش سرعت پيشر¬فت واكنش¬ و غيرفعال كردن كاتاليست نيز در مدل¬هاي سينتيكي پيشنهادي در نظر گرفته شده-است. آزمايش‌ها در طيف گسترده اي از دماي بستر¬كاتاليستي (k 733-763)، سرعت فضايي خوراك (h-1 5-14)، و كسر¬وزني متانول (wt% 50-93) با¬ استفاده از يك رآكتور بستر¬ثابت انجام شده¬است. بر¬اساس نتايج به دست آمده، تركيبات اكسيژن دار مسئول اصلي غير‌فعال¬شدن كاتاليست از طريق تشكيل كك توسط واكنش¬هاي موازي مي باشند. اثر منفي حضور آب در محيط واكنش بر سركوب واكنش¬هاي MTP توسط منفعت آن در بالا ماندن فعاليت كاتاليست در مدت زمان طولاني¬تر تحت الشعاع قرار مي¬گيرد. نتايج آزمايش‌ها نشان مي دهد كه كاهش سرعت گذر جرمي خوراك و افزايش دما¬ي واكنش و محتوا¬ي آب در خوراك ورودي باعث افزايش گزينش¬پذيري توليد پروپيلن و اتيلن مي¬گردد. تحليل‌هاي آماري نشان¬دهنده¬ي تطابق مناسب ميان داده¬هاي آزمايشگاهي و داده¬هاي محاسبه شده با ميانگين خطاي كمتر از 10% و 3% به-ترتيب توسط مدل¬ سينتيكي واكنش و غير¬فعال¬شدن كاتاليست مي¬باشد. اين موضوع صحت مدل‌هاي سينتيكي را تاييد مي¬كند و آن¬ها را براي طراحي و بهينه¬سازي رآكتور¬هاي صنعتي قابل اعتماد مي¬سازد.

ZSM-5 catalyst , Methanol to propylene , Catalyst deactivation , intrinsic reaction kinetics