مدلسازی سینتیکی واکنش سنتز فیشر- تروپش بر روی کاتالیست کبالت-سریم در راکتور بستر ثابت
چکیده
امروزه بحران انرژی یکی از مهمترین مشکل های جوامع بشری محسوب می شود و این در حالی است که ذخایر نفتی بسیاری از کشورها و از جمله ایران رو به کاهش است. اما ظهور و پیشرفت تکنولوژی گاز به مایع (gtl) نوید دهنده آینده روشن تری در این زمینه است. gtl به فرآیندی اطلاق می شود که طی آن گاز طبیعی، ابتدا به گاز سنتز و سپس به محصول های مایع با ارزشی چون بنزین، گازوئیل، نفت سفید، انواع wax، متانول، آمونیاک و ... تبدیل می شود. تکنولوژی gtl از طریق فرآیندهای مختلفی قابل انجام می باشد که یکی از مهمترین آن ها سنتز فیشر- تروپش است. هدف اصلی این پروژه بررسی سینتیک واکنش فیشر- تروپش برای تولید هیدروکربن های سبک و تعیین مدل سینتیکی سرعت واکنش است. برای مدل سازی داده های سینتیکی آزمایشگاهی از کاتالیست 80%co-20%ce-15%sio2 استفاده شده است. هیدروژناسیون co بر روی کاتالیست کبالت- سریم در یک راکتور دیفرانسیلی بستر ثابت مورد مطالعه سینتیکی قرار گرفت. مطالعه های در شرایط عدم کاهش فعالیت کاتالیزور و درصدهای تبدیل پایین و در عدم حضور محدودیت های نفوذی انجام شد. آزمون های سینتیکی در فشار کل 1 بار، نسبت h2/co خوراک 1 و 5/1، محدوده دمایی 15/573 - 15/473 درجه کلوین، دبی حجمی ml/min60 و سرعت فضاییh-1 3600 برای بدست آوردن بهترین مدل سینتیکی طراحی گردید. در مدل سازی سینتیکی علاوه بر استفاده از مکانیسم های مطرح در سنتز فیشر- تروپش برای اسخراج معادله های سرعت از معادله توانی بر حسب فشارهای جزئی هیدروژن و مونوکسیدکربن نیز استفاده شد. برای استخراج مدل ها با استفاده از مکانیسم های مطرح در سنتز فیشر- تروپش چهار مکانیسم فرض شد که با استفاده از این 4 مکانیسم 16 مدل سینتیکی مختلف با استفاده از تئوری لانگمویر- هینشوود- هوگن- واتسون توسعه داده شد. برای تعیین و بهینه سازی پارامترهای مدل ها از نرم افزار poly math استفاده شد. مدل ها و ثوابت آن ها با استفاده از آزمون های آماری با یکدیگر و با مدل ها و مقادیر موجود در مقاله های مقایسه شدند و مدل های باقی مانده در پیش بینی نتایج آزمایشگاهی به کار گرفته شدند. انرژی فعالسازی برای مدل به دست آمده از تئوری لانگمویر- هینشوود- هوگن- واتسون برابر kj/mol 21/30 و برای مدل توانی kj/mol 001/2+ به دست آمد که این مقادیر با مقادیر ذکر شده در مراجع تطابق خوبی دارند.