بررسی و مدل سازی سینتیکی اثر کاتالیستی اکسید روی بر احیای ترکیبات معدنی با متان
چکیده
در این رساله، واکنش شیمیایی بین گاز متان و ترکیبات سولفات باریم، سولفات استرونسیم، اکسید نیکل و دی اکسید تیتانیم مورد مطالعه قرار گرفته است. کارهای آزمایشگاهی و محاسبات ترمودینامیکی نشان می دهند که سولفات باریم(baso4) در واکنش شیمیایی با گاز متان به سولفید باریم (bas) احیاء می گردد که این ترکیب خوراک اصلی در تولید تمام ترکیبات مربوط به باریم می باشد. همچنین مشخص گردید که در این مورد اکسید روی اثر کاتالیستی قابل ملاحظه ای بر واکنش دارد برای مثال در دمای 950 درجه سانتی گراد اضافه کردن 2 درصد اکسید روی سرعت واکنش را بیش از 5/8 برابر زیاد می کند؛ با کاربرد کاتالیست اکسید روی دمای واکنش احیاء با متان در حدود 200 نسبت به روش احیاء با کک(روش black ash) کاهش می یابد. همچنین در واکنش شیمیایی بین گاز متان و سلستیت(سولفات استرونسیم (srso4) )، محصول جامد سولفید استرونسیم (srs) می باشد که این ترکیب نیز خوراک اصلی در تولید تمام ترکیبات وابسته به استرونسیم می باشد. با کاربرد متان دمای واکنش احیاء ترکیب سلستیت حدود 300 درجه سانتی گراد نسبت به روش معمول black ash کاهش می یابد. همچنین محصول واکنش بین گاز متان و اکسید نیکل ، نیکل فلزی است. دمای واکنش احیای اکسید نیکل با متان، در حدود350 درجه سانتی گراد کمتر از روش احیاء با کک می باشد. واکنش شیمیایی بین گاز متان و هیدروژن و دی اکسید تیتانیم(رتیل) (tio2) سبب تولید کاربید تیتانیم (tic) گردیده در صورتیکه واکنش شیمیایی بین گاز متان، هیدروژن و نیتروژن سبب تولید نیترید تیتانیم (tin) گردد؛ در واکنش احیاء و نیتریداسیون دی اکسید تیتانیم نقش اصلی و خیلی مهم هیدروژن جلوگیری از شکست حرارتی متان و نشست کربن روی سطح اکسیدی در دماهای بالا می باشد. به کمک روشهای ترموگراویمتری و آنالیز گازی کلیه پارامترهای سینتیکی واکنش ها محاسبه شدند و با کاربرد مدلهای مناسب مربوطه، نتایج آزمایشگاهی مورد تجزیه- تحلیل قرار گرفت. مدلسازی ریاضی واکنشها توافق خوبی را بین داده های آزمایشگاهی و نتایج مدل نشان دادند.