• شماره ركورد
    24729
  • شماره راهنما
    CHE.ENG3 51
  • عنوان

    بررسي سينتيك واكنش تبديل متانول به پروپيلن با استفاده از كاتاليست صنعتي HZSM-5 و سينتيك غيرفعال شدن آن

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404/03/06
  • صفحه شمار
    131 ص.
  • استاد راهنما
    عطاءاله ساري
  • كليدواژه فارسي
    كاتاليست ZSM-5 , تبديل متانول به پروپيلن , سينتيك ذاتي واكنش , غيرفعال شدن كاتاليست
  • چكيده فارسي
    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.
  • كليدواژه لاتين
    ZSM-5 catalyst , Methanol to propylene , Catalyst deactivation , intrinsic reaction kinetics
  • عنوان لاتين
    INVESTIGATION OF KINETICS OF METHANOL CONVERSION TO PROPYLENE USING AN INDUSTRIAL HZSM-5 CATALYST an‎d DEACTIVATION KINETICS OF CATALYST
  • گروه آموزشي
    مهندسي شيمي
  • چكيده لاتين
    The lack of accurate recognition of the reaction kinetics an‎d the catalyst deactivation are challenges in commercializing the methanol-to-propylene process (MTP). Accordingly, this research aims to develop reliable intrinsic kinetic models for MTP reactions an‎d catalyst deactivation on an industrial ZSM-5 catalyst. The reaction kinetics was proposed based on a combination of hydrocarbon pool an‎d dual-cycle mechanisms considering individual pathways for producing olefins, paraffins, an‎d aromatics. Six deactivating models were investigated based on the possible coke precursors of aromatics, olefins, an‎d oxygenates (i.e., methanol an‎d dimethyl ether). Since the deactivation rate of the catalyst at normal operating conditions is slow, the “acceleration deactivation” technique was employed to reduce the time an‎d cost of deactivating experiments. The proposed kinetic models also considered the combined effect of water on reducing the rate of progress of reactions an‎d catalyst deactivation. The experiments were performed in a wide range of temperatures (733-763 K), feed WHSV (5-14 h-1), an‎d feed methanol content (50-93 wt%) using a differential fixed-bed reactor. Oxygenates were found to be the main responsible for catalyst deactivation through coke formation by parallel decay reactions according to first-order kinetics. The detrimental effect of water in suppressing MTP reactions is overshadowed by its benefit in surviving the catalyst activity. Reducing the feed WHSV an‎d increasing the reaction temperature an‎d water content enhance feed conversion an‎d propylene selec‎tivity. A good agreement between the calculated results an‎d experimental data was observed with average errors of less than 10% an‎d 3% for kinetic models of reaction an‎d catalyst deactivation, respectively. This confirms the accuracy of kinetic models, making them reliable for designing an‎d optimizing industrial reactors.
  • تعداد فصل ها
    5
  • استاد مشاور خارج از دانشگاه
    فريدون ياري پور
  • فهرست مطالب pdf
    133418
  • نويسنده

    وارث، مطهره

    • لينک به اين مدرک
    https://lib.ui.ac.ir/dl/search/default.aspx?Term=24729&Field=0&DTC=3