با عنوان : تبدیل مستقیم متان به اتیلن با بهره گیری از دو رآکتور کاتالیستی

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرایند

عنوان:

تبدیل مستقیم متان به اتیلن با بهره گیری از دو رآکتور کاتالیستی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده:

یک مدل برای تبدیل مستقیم متان به اتیلن در دو راکتور کاتالیستی تهیه شده می باشد. این مدل فقط برای حالت ایزوترمال واکنش می باشد. پارامترهای مورد مطالعه در این مدل، غلظت اکسیژن ورودی، دما، سرعت فضایی و تاثیرات نیتروژن و آب موجود در خوراک می باشد. کاتالیست مورد بهره گیری در هردو راکتور La2O3/CaO می باشد. میزان تبدیل متان در راکتور ثابت بستگی شدیدی به نسبت متان به اکسیژن و دما دارد در حالی که در بستر سیال هیدرودینامیک بستر نیز در میزان تبدیل متان، گزینش پذیری و بازده اتیلن موثر می باشد. بهترین دمای عملیاتی برای راکتور با بستر ثابت 1098 کلوین می باشد که در آن بازده اتیلن حداکثر می باشد. در راکتور با بستر سیال این دما 1093 کلوین می باشد که در آن بیشترین مقدار بازدهی اتیلن حاصل شده می باشد.

مقدمه

اتیلن یکی از مهمترین مواد در صنایع پتروشیمی می باشد که اساس تولید خیلی از محصولات پتروشیمی نیز می باشد. یکی از روش های تبدیل گاز طبیعی به اتیلن بهره گیری از فرایند OCM می باشد. این روش در واقع تبدیل مستقیم متان از طریق اکساینده ها می باشد. البته روش های مختلفی جهت طراحی فرایندهایی که در آن تبدیل مستقیم گاز طبیعی به محصولات باارزش مانند اتیلن و اتان پیشنهاد شده می باشد. از بین این روش ها فرایند OCM به عنوان بهترین راه جهت تبدیل متان به هیدروکربن های C2 شناخته می گردد.

سنتز اتان و اتیلن به وسیله واکنش OCM به خاطر اکسیداسیون پیچیده غیرهمگن و کاتالیستی بودن دارای گزینش پذیری و بازدهی پایینی می باشد. واکنش ها و فرایندهای زیادی جهت تولید اتیلن آزمایش شده می باشد و تحقیقات نیز جهت بهبود گزینش پذیری و بازدهی اتیلن ادامه دارد. در این راستا کاتالیست های مختلفی در واکنش های همگن – غیر همگن امتحان شده می باشد. واکنش در دماهای مختلفی صورت گرفته می باشد و نسبت های مختلفی از متان به اکسیژن ورودی آزمایش شده می باشد. اتان و اتیلن با جفت شدن رادیکال های متیل در فاز گازی تشکیل می شوند. علاوه بر جفت شدن رادیکال ها با یکدیگر واکنش های نامطلوب ممکن می باشد به تشکیل COx ها منجر شوند. در بسیاری موارد یک ارتباط مستقیم بین خواص بازی و اسیدی و عملکرد کاتالیست هست.

مثال هایی نیز هست که کاهش در خواص بازی کاتالیست، سوددهی داشته و از تشکیل کربنات (به عنوان سم کاتالیست) که در نتیجه دی اکسید کربن تولید شده در فرایند حاصل می گردد، جلوگیری می کند.

آزمایش های زیادی انجام می گیرد که فرایند OCM برای تولید هیدروکربن های C2 علی الخصوص اتیلن با بازدهی بالا انجام گیرد. پس در راستای یافتن برای بهترین و موثرترین کاتالیست راکتورهای مختلفی نیز مورد آزمایش قرار گرفته اند که ضمن تبدیل بالای متان بر محدودیت بازدهی پایین و گزینش پذیری پایین اتیلن نیز غلبه کنند.

فصل اول

1- کلیات

1-1- فرایند تبدیل مستقیم اتات به اتیلن

فرایند تبدیل متان به اتیلن با وجود پیچیدگی ها و مراحل زیاد در دو مرحله واکنش زیر اختصار می گردد:

(1) 4CH4+O2->2C2H6+2H2O

(2) C2H6->C2H4+H2

مکانیسم واکنش های فوق پیچیده می باشد. قسمتی از اکسیژن بر روی سطح کاتالیست در دماهای بالا فعال شده و با متان بر روی سطح فلز واکنش می دهند. در این حالت ساختار خاصی برای اکسیژن مانند O- تصور می گردد که بسیار فعال می باشد. پس می توان تصور نمود که فرایند  OCM تنها در دماهای بالا و معمولا در رنج دمایی (1073 – 873 درجه کلوین) رخ می دهد. اگر O- یک گونه فعال باشد O- یا سطحی که O- را بروی خود قبول می کند بایستی در دمای بسیار بالایی بر روی سطح فلز تولید گردد. در این حالت متان با از دست دادن هیدروژن بر روی سطوح فعال برای تشکیل رادیکال های متیل فعال می گردد. اتان و اتیلن نیز در نتیجه جفت شدن رادیکال های متیا در فاز گازی تشکیل می شوند.

انواع راکتورها مانند راکتور با بستر ثابت، بستر سیال، غشاء، راکتور با جریان معکوس و راکتور با بستر متحرک جریان غیرهمسو آزمایش شده و شبیه سازی شده اند اما راکتور با بستر ثابت و راکتور با بستر سیال در مطالعات آزمایشگاهی کاربرد زیادتری داشته می باشد و آن هم به خاطر سهولت کار کردن با آنها نسبت به بقیه می باشد. در این مطالعه ما قصد داریم که با بهره گیری همزمان از این دو راکتور ضمن تبدیل بالای متان بازدهی و گزینش پذیری اتان و اتیلن را بالا ببریم. اما قبل از ورود به فرایند مورد نظر نتایج حاصله از آزمایشات که با این نوع راکتورها انجام شده و در آن از کاتالیست های مختلف بهره گیری شده و واکنش ها نیز در شرایط عملیاتی مختلفی انجام شده می باشد بپردازیم. سپس با انتخاب موثرترین کاتالیست و بهترین شرایط عملیاتی به طراحی واکنش بپردازیم و نتایج حاصل از آن را به صورت مدل ریاضی در بیاوریم.

پس مطالعه را در دو بخش آغاز راکتورهای بستر ثابت که در آن تاثیر کاتالیست های مختلف و شرایط عملیاتی آزمایش می گردد و سپس راکتورهای بستر سیال در آن آزمایش می شوند، انجام می دهیم. بعد به مطالعه طرحی می پردازیم که در آن واکنش OCM آغاز در یک راکتور با بستر ثابت (یا راکتور فلودایز) انجام می گردد و جریان خروجی از راکتور اول از یک مرحله جداسازی که در آن محصولات از متان و سایر گازها جدا می شوند عبور می کند و متان واکنش نکرده خروجی راکتور اول، وارد راکتور دوم می گردد.

تعداد صفحه : 127

قیمت : شش هزار تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :        ———-        serderehi@gmail.com