مدل‌سازی سینتیکی واکنش جفت شدن اکسایشی متان بر روی کاتالیزور Mn/Na2WO4/TiO2

Abstract

واکنش جفت شدن اکسایشی متان دریک راکتور بستر ثابت تحت کاتالیست Mn/Na2WO4/TiO2 مدل‌سازی سینتیکی شده است. معادله انتقال اجزاء واکنش به همراه شیمی واکنش مدل‌سازی یک بعدی شده و رفتار کاتالیست در راکتور دیفرانسیلی بستر ثابت پیش بینی شده است. در این راستا آزمایشات سینتیکی در یک راکتور دیفرانسیلی بستر ثابت با شرایط عملیاتی مختلف طراحی و اجرا شده است. شرایط عملیاتی واکنش محدوده نسبت متان به اکسیژن 5/1 تا 4 و درجه حرارت واکنش oC 925-625 را در بر می گیرد. ترم‌های مورد ارزیابی میزان تبدیل متان، گزینش‌پذیری محصولات واکنش (مطلوب و نامطلوب) و بازده واکنش می‌باشد. مدل سینتیکی مورد استفاده شامل شیمی واکنش‌های کاتالیستی (در 9 مرحله) و واکنش‌های فاز گاز (1 مرحله) می‌باشد. آنالیز حساسیت برای مدل سینتیکی شبیه‌سازی شده، انجام شد و بر اساس آن ، ضرایب سینتیکی برای کاتالیست Mn/Na2WO4/TiO2 ارایه شده است. مقایسه نتایج مدل‌سازی با داده‌های تجربی تطابق و سازگاری نسبتاً خوبی را نشان می‌دهد.تأثیر درجه حرارت خوراک ورودی روی درصد تبدیل متان و گزینش‌پذیری محصولات مطلوب (C2)مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی و همچنین نتایج مدل‌سازی هر دو با سازگاری مناسب نشان می‌دهد که درصد تبدیل متان با افزایش درجه حرارت در محدوده oC 625 تا 925 افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهند با افزایش نسبت متان به اکسیژن، گزینش‌پذیری محصولات مطلوب افزایش یافته و درصد تبدیل متان کاهش می‌یابد. بررسی رفتار کاتالیست نشان داده که کاهش درصد تبدیل متان شدیدتر از افزایش گزینش‌پذیری است لذا با افزایش نسبت متان به اکسیژن، راندمان محصولات مطلوب کاهش می‌یابد.