بررسی عملکرد اکسیژن در تبدیل مستقیم پروپان به اکریلیک اسید بر روی کاتالیست Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox به کمک مدلسازی سینتیکی

Abstract

به منظور بررسی نحوه عملکرد اکسیژن در تبدیل مستقیم پروپان به اکریلیک اسید بر روی کاتالیست Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox‌ از مدلسازی سینتیکی استفاده شده است. داده‌های آزمایشگاهی در شرایط عملیاتی مختلف در یک راکتور بستر ثابت لوله‌ای جمع‌آوری شده‌اند. یک شبکه واکنشی متشکل از واکنش‌های موازی/متوالی با مسیر‌های مختلف برای تولید اکسیدهای کربن در نظر گرفته شده است. فرضیاتی که در توسعه این مدل‌ها در نظر گرفته شده‌اند عبارتند از: وجود سایت‌های کاتالیستی با فعالیت‌های مختلف، ارتباط/عدم ارتباط سایت‌های کاتالیستی با یکدیگر،‌ ارتباط/عدم ارتباط سایت‌های کاتالیستی با اکسیژن فاز گاز و هم‌چنین نوع اکسیژن فعال در واکنش‌های مختلف. بر اساس این فرضیات و هم‌چنین با در نظر گرفتن شبکه واکنشی، 5 مدل سینتیکی بر پایه مکانیسم مارس-ون کرولن و مکانیسم الی-ریدل توسعه داده شده و پارامترهای سینتیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد علت اینکه مقدار اکسیژن گازی،‌ تاثیر چندانی بر گزینش پذیری نسبت به اکریلیک اسید ندارد،‌ درحالی‌که بر گزینش‌پذیری نسبت به COx بسیار اثرگذار است این است که اکسیژن فاز گاز به صورت مستقیم نقشی در تولید اکسیژن شبکه‌ای ندارد. در‌حالی‌که اکسیدهای کربن در مسیر جداگانه‌ای از واکنش بین پروپان با سایت غیر گزینشی اکسیژن جذب شده بر سطح کاتالیست تولید می‌شود که غلظت این سایت وابستگی مستقیم به فشار جزئی اکسیژن گازی دارد. می‌توان نتیجه گرفت هر چه پروپان و اکسیژن در این واکنش تماس کمتری با یکدیگر داشته باشند، گزینش‌پذیری نسبت به محصولات مطلوب افزایش می‌یابد. بر این اساس راکتورهای بستر سیال دو‌ناحیه‌ای و گردان برای این واکنش پیشنهاد می‌شود.