بررسی هدایت الکتریکی و عملکرد کاتالیزور na2so4/sio2 تقویت شده با منگنز، سریم و یا تنگستن برای واکنش زوج شدن اکسایشی متان
چکیده
در این تحقیق عملکرد کاتالیزورهای ترکیبی سولفات سدیم با فلزات مختلف منگنز، سریم و تنگستن بر پایه ی سیلیس، برای واکنش زوج شدن اکسایشی متان در رآکتور بستر ثابت، در شرایط وزنی 500 میلی گرم کاتالیزور، جریان حجمی خوراک 140 میلی لیتر بر دقیقه و نسبت متان به اکسیژن 5 به 1 و نسبت متان به هوای 1 به 1 در دمای 775، 800 و 825 درجه ی سانتی گراد مطالعه شد. مشخصات کاتالیزورها توسط آنالیزهای طیف سنجی مادون قرمز (ir)، طیف سنجی رامان لیزری (lrs)، طیف سنجی پراکنش انرژی eds))، مطالعه ی ریخت شناسی سطح با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، پراش اشعه ایکس (xrd)، پلاسمای جفت شده ی القائی (icp) و نورسنجی شعله (fp) بررسی شد. میزان هدایت الکتریکی کاتالیزورها در جو اکسنده ی اکسیژن و هوا اندازه گیری و با میزان هدایت الکتریکی طی بررسی تست عملکرد کاتالیزوری تحت شرایط واکنش زوج شدن اکسایشی متان مقایسه شد. نتایج نشان داد که هدایت الکتریکی با فعالیت کاتالیزوری رابطه ی مستقیم دارد. کاتالیزور های تهیه شده ی بی شکل، پس از قرار گرفتن در شرایط واکنش زوج شدن اکسایشی متان بلوری شدند. ارتباط مستقیمی بین درصد بلوری شدن و عملکرد کاتالیزورها مشاهده نشد. بهترین عملکرد با کاتالیزور (5%na2so4+4%mn+3.13%w)/sio2 در حضور اکسنده ی هوا مشاهده شد. سینتیک فرایند زوج شدن اکسایشی متان بر روی این کاتالیزور در محدوده ی دمایی ?c825-750، زمان تماسی kg.s.m-3 472-267 و نسبت متان به اکسیژن 10-5/2 در فشار اتمسفریک مورد بررسی قرار گرفت. از میان مدل های سینتیکی متداول، چهار مدل انتخاب و پارامترهای بهینه ی آن تعیین شد. به منظور بررسی معادلات سینتیکی غیرخطی از الگوریتم ژنتیک استفاده گردید. مدل پیشنهادی استانچ در گستره ی وسیع تری در تطابق با رفتار کاتالیزور بود. نتایج نشان داد که این مدل قادر است میزان تبدیل متان و گزینش پذیری اکسیدهای کربن، اتان و اتیلن را با خطای متوسط کمتر از %20± پیش بینی کند.