پایان نامه ارشد مهندسی شیمی فرآیند: تبدیل مستقیم متان به اتیلن با استفاده از دو رآکتور کاتالیستی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی فرآیند

با عنوان : تبدیل مستقیم متان به اتیلن با استفاده 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.

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 استفاده از دو رآکتور کاتالیستی

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

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی 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)

چکیده:

یک مدل برای تبدیل مستقیم متان به اتیلن در دو راکتور کاتالیستی تهیه شده است. 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 استفاده 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 است. بهترین دمای عملیاتی برای راکتور با بستر ثابت 1098 کلوین است که در آن بازده اتیلن حداکثر است. در راکتور با بستر سیال این دما 1093 کلوین است که در آن بیشترین مقدار بازدهی اتیلن حاصل شده است.

مقدمه

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

سنتز اتان و اتیلن به وسیله واکنش OCM به خاطر اکسیداسیون پیچیده غیرهمگن و کاتالیستی بودن دارای گزینش پذیری و بازدهی پایینی است. واکنش ها و فرایندهای زیادی جهت تولید اتیلن آزمایش شده است 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 است. واکنش در دماهای مختلفی صورت گرفته است و نسبت های مختلفی از متان به اکسیژن ورودی آزمایش شده است. 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 است به تشکیل COx ها منجر شوند. در بسیاری موارد یک رابطه مستقیم بین خواص بازی و اسیدی و عملکرد کاتالیست وجود دارد.

مثال هایی نیز وجود دارد 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 شود، 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. بنابراین 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 خلاصه می گردد:

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

(2) C2H6->C2H4+H2

مکانیسم واکنش های فوق پیچیده است. 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 شود که بسیار فعال می باشد. بنابراین می توان تصور کرد 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 باید در دمای بسیار بالایی بر روی سطح فلز تولید شود. در این حالت متان با از دست دادن هیدروژن بر روی سطوح فعال برای تشکیل رادیکال های متیل فعال می شود. اتان و اتیلن نیز در نتیجه جفت شدن رادیکال های متیا در فاز گازی تشکیل می شوند.

انواع راکتورها از جمله 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 است و آن هم به خاطر سهولت کار کردن با آنها نسبت به بقیه است. در این مطالعه ما قصد داریم که با استفاده 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 استفاده شده و واکنش ها نیز در شرایط عملیاتی مختلفی انجام شده است 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.

بنابراین مطالعه را در دو بخش ابتدا راکتورهای بستر ثابت که در آن تاثیر کاتالیست های مختلف و شرایط عملیاتی آزمایش می شود و سپس راکتورهای بستر سیال در آن آزمایش می شوند، انجام می دهیم. بعد به بررسی طرحی می پردازیم که در آن واکنش OCM ابتدا در یک راکتور با بستر ثابت (یا راکتور فلودایز) انجام می شود 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

 

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. 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