سایت مرجع دانلود پایان نامه -پشتیبانی 09199970560

پایان نامه بررسي فعاليت و انتخاب‌پذيري کاتاليستهاي اکسايشي – کاهشي (Redox)

ارسال شده در مهندسی شیمی - پتروشیمی

تعداد صفحات پایان نامه: 115 صفحه

در این پست می توانید متن کامل این پایان نامه را  با فرمت ورد word دانلود نمائید:

 دانشگاه آزاد اسلامی واحد ماهشهر

رشته مهندسی شیمی طراحی فرآیندهای صنایع نفت

 عنوان :

بررسي فعاليت و انتخاب‌پذيري کاتاليستهاي اکسايشي- کاهشي (Redox) در فرآيند زوج شدن اکسايشي متان در راکتور بستر سيال

استاد راهنما:

آقای مهندس سری

نگارش:

عبدالامیر کهربائی

چکيده:

در اين تحقيق 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.

پیش­گفتار

متان جزء اصلي گاز طبيعي است که امروزه بعنوان سوختي پاک و نسبتاً ارزان بکار مي‌رود. حجم عظيم گاز طبيعي در جهان که حدود 17% آن در کشور ايران است و همچنين مزاياي اقتصادي بسيار بالاي تبديل متان به ديگر سوختها و يا مواد شيميايي با ارزش‌تر، سبب گرديده تحقيقات گسترده‌تري نسبت به گذشته در طي دو دهه اخير بر روي روشهاي تبديل متان به سوختهاي هيدروکربني مايع، اتيلن، دي متيل اتر، متانول و … متمرکز گردد. همچنين به دليل غير اقتصادي بودن انتقال گاز طبيعي به مراکز مصرف دور دست، تبديل متان به مواد واسطه پتروشيميايي و هيدروکربنهاي مايع که به فرآيندهاي OCM و GTL موسوم است، از دير باز از اهميت بسزايي برخوردار بوده است. گاز طبيعي، در آغاز هزاره سوم، دومين منبع انرژي ارزان موجود در جهان بوده و فرارواني و در دسترس بودن نسبي اين گاز دلائل متقاعد کننده‌اي براي گسترش تحقيقات پيرامون اين منبع مي‌باشد. از طرفي نياز جهاني به متانول و اتيلن بعنوان دو محصول عمده مطلوب ناشي از تبديل گاز طبيعي، روزبه روز در حال افزايش بوده و امکان توليد اتيلن از متان، توجه مراکز تحقيقاتي دانشگاهي و صنعتي متعددي را جلب نموده است.

فرآيند تبديل مستقيم متان به ساير مواد شيميايي، به فرآيند زوج شدن اکسايشي متان (Oxidative Coupling of Methane) موسوم است که در آن متان با اکسيژن به اتان و اتيلن تبديل مي‌گردد که اتان هم به نوبه خود به اتيلن تبديل مي‌شود. محصولات ناخواسته اکسيد‌هاي کربن هم طي اين فرآيند توليد مي‌شوند.

اين فرآيند از سال 1980 مورد توجه قرار گرفت و کاتاليست‌هاي فراواني جهت افزايش بازدهي اين واکنش به کار گرفته شد. اما علاوه بر نوع کاتاليست، نوع راکتور و نحوه خوراک‌دهي تأثير زيادي روي بازده و عملکرد اين فرآيند دارد که در فصل اول اين پايان نامه به طور مختصر روي انواع کاتاليستهاي مورد استفاده و همچنين راکتورهاي بکار گرفته شده بحث خواهيم کرد.

اما از عمده‌ترين موانع در توسعه فرآيند زوج شدن اکسايشي متان توليد دماي بالا در حين واکنش و بالتبع کاهش انتخاب‌پذيري نسبت به محصولات مطلوب است. بنابراين، محققين تلاش کردند تا با بکارگيري مهندسي واکنشها و طراحي راکتورهاي مناسب جهت رفع اين مشکل برآيند. يکي از اين پيشنهادها بکار‌گيري راکتور‌هاي بستر سيال بود که در فصل دوم به مباني مهندسي سيال سازي و در فصل سوم به تاريخچه علمي استفاده از اين راکتور در فرآيند OCM پرداخته شده است.

فصل چهارم به توضيح روشهاي انجام آزمايش‌ها اختصاص يافت. به دليل اهميت خاصيت اکسايشي- کاهشي کاتاليست در بهبود انتخاب‌پذيري محصولات اتان و اتيلن در اين فرآيند، کاتاليست مورد استفاده در اين تحقيق از ميان کاتاليستهايي که داراي بالاترين بازده بوده و داراي خاصيت اکسايشي- کاهشي باشد انتخاب شد. به اين ترتيب کاتاليست مورد نظر Mn-Na2WO4/SiO2 انتخاب شد که در فصل پنجم در ابتدا نتايج حاصل از بررسي خاصيت اکسايشي- کاهشي اين کاتاليست آورده شده است و سپس به بررسي عملکرد واکنش زوج شدن اکسايشي متان در راکتور بستر سيال روي کاتاليست مزبور پرداخته شده است. نقش پارامترهاي مهم عملياتي مثل دماي بستر کاتاليستي، سرعت ورودي گاز (دبي حجمي خوراک) و غلظت اکسيژن در خوراک ورودي در راکتور بستر سيال مورد بررسي قرار گرفت و با کارهاي قبلي مقايسه شد.

در فصل ششم، نتايج حاصل جمع‌بندي مي‌شود و در نهايت پيشنهادهايي براي ادامه تحقيقات ارائه مي‌شود.

در پايان فهرست منابع مورد استفاده آورده شده است و بدنبال آن پيوست‌ها شامل مثال‌هاي روش‌هاي محاسباتي استفاده شده و جزئيات محاسبات مربوط به ساخت گاز نرمال و كاليبره كردن دستگاه كروماتوگراف گازي آورده شده است.

فصل اول

زوج شدن اکسايشي متان

1-1- مقدمه

مصرف رو به رشد گاز طبيعي در جهان و روند رو به کاهش منابع فسيلي و تجديد ناپذير در دنيا بيانگر تحولي بزرگ در چگونگي به کارگيري اين منابع توسط بشر در سالهاي آتي است. بنابراين نياز است تا با اتخاذ شيوه‌هايي بتوان اين منبع عظيم را به ديگر فرآورده‌هاي هيدروکربني تبديل کرد و از اين طريق ارزش افزوده آن را افزايش داد. با توجه به منابع عظيم گاز طبيعي موجود در جهان و با توجه به اين که بخش عمده گاز طبيعي را متان تشکيل مي‌دهد و غير اقتصادي بودن انتقال اين گاز به مراکز مصرف کننده دوردست، تبديل متان به مواد واسطه پتروشيمي و سوخت‌هاي مايع از دير باز از اهميت بسزايي برخوردار بوده است. گاز طبيعي در آغاز هزاره سوم، دومين منبع انرژي ارزان موجود در جهان بوده و فراواني و در دسترس بودن نسبي اين گاز دلايل متقاعد کننده‌اي براي گسترش تحقيقات پيرامون اين منبع مي‌باشد.

متان با انرژي پيوندي معادل kcal/mol 105 برآيند C–H يکي از پايدارترين آلکان‌ها به حساب مي‌آ‌يد. از آنجا که پيش‌بيني مي‌شود متان منبع اصلي مواد شيميايي آينده را تشکيل دهد، با وجود پايداري اين مولکول، پژوهش‌هاي بسياري براي وارد کردن اين مولکول در واکنش‌ها صورت گرفته است.

تحقيقات گسترده‌اي در طي دو دهه اخير بر روي روش‌هاي تبديل مستقيم متان به اتيلن، اتان، فرمالدئيد، متانول و … انجام گرفته است. تبديل متان به ساير مواد شيميايي به دو روش کلي مستقيم و غير مستقيم انجام مي‌شود.

در روش غير مستقيم ابتدا با استفاده از واکنش‌هاي رفرمينگ، متان با آب در دماهاي بالا واکنش داده و به هيدروژن و منواکسيد کربن تبديل مي‌‌شود. سپس اين مخلوط به متانول يا ساير هيدروکربن‌هاي مايع تبديل مي‌گردد. در روش مستقيم محصولات حد واسط وجود نداشته و واکنش مستقيماً به توليد محصولات مورد نظر مي‌انجامد.

برتري روش تبديل غير‌مستقيم به سوخت، عاري بودن محصولات آن از مواد رنگي، آلاينده و بدبو مي‌باشد. گرچه اين روش از نظر اقتصادي در سطح جهاني و به خصوص در مناطق نفت‌خيز توسعه زيادي نيافته است، اما پس از گذشت 80 سال هنوز هم فرآيند فيشر- تروپش يکي از مهمترين پروژه‌هاي تحقيقاتي در زمينه تبديل غير مستقيم متان به سوخت مايع مي‌باشد وتلاشهاي بسياري در جهت توليد کاتاليزورهايي با بازده و طول عمر بالاتر صورت مي‌گيرد تا اين فرآيند تا حد امکان اقتصادي‌تر گردد.

 

(ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

از لینک زیر می توانید دانلود کنید :

فایل ها برای اینکه حجم آنها پایینتر شود وراحتتر دانلود شوند با فرمت rar یا zip فشرده شده و پسوردگذاری شده اند. پسورد همه فایل های این سایت یکسان است.

برای دریافت پسورد فایل اینجا کلیک کنید

 دانلود کامل پایان نامه بررسي فعاليت و انتخاب‌پذيري کاتاليستهاي اکسايشي- کاهشي (Redox)

 

مطالب مشابه را هم ببینید

141985615752731

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه ، تحقیق ، پروژه و مقالات دانشگاهی در رشته های مختلف است. مطالب مشابه را هم ببینید یا اینکه برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید فروش آرشیو پایان نامه روی دی وی دی

aca@

academicbooks@

پایان نامه مهندسی شیمی (متن کامل) : بررسی مختصات ومشخصات EPDM
دانلود متن کامل پایان نامه درباره نانوكاتالیست
دانلود متن کامل پایان نامه كلیات و اجزاء توربین گاز
دانلود پایان نامه تهيه و كاربرد مواد افزودني در روغنهاي روان كننده
تحقیق :پکتيناژ قليايي