مدلسازی سینتیک واکنش هیدروژناسیون مونو کسید کربن جهت تولید بنزین

نفت خام یک ماده اولیه شیمیایی ممتاز برای تولید بنزین و دیگر مواد شیمیایی است . با توجه به پیچیده بودن ترکیبات موجود در این ماده ، عملیاتی نظیر کراکینگ، ایزومریزاسیون و آروماتیک سازی برای به دست آوردن مقادیر کافی از بنزین با کیفیت بالا نیاز می باشد. مسیر دیگر برای تولید بنزین و به همان خوبی برای هیدروکربن های دیگر و مشتقات اکسیژن دار آنها، سنتز فیشر- تروپش (FTS) است که در آن گاز سنتز (به طور عمده شامل H2 و CO به دست آمده از زغال سنگ، کودگیاهی و گاز طبیعی) به مخلوط چند جزئی از هیدرو کربن ها تبدیل می شود. در این مقاله با تغییر داده‏های سینتیکی آزمایشگاهی برای دو کاتالیست کبالت و آهن که مهمترین کاتالیست‏ها در سنتز فیشر- تروپش می‏باشند و به منظور تعیین عبارت‏های سینتیکی حاکم بر واکنش‏ها ، مطالعاتی انجام گردید.برای کاتالیست کبالت دو سری داده آزمایشگاهی موجود بود. برای داده‏های سری اول که تأثیر گستره دمایی در آن بطور کامل مورد ارزیابی واقع نشده بود یک معادله سینتیکی از نوع قانون توانی در نظر گرفته شد. این معادله هم از طریق آنالیز رگرسیون خطی و با استفاده از نرم‏افزار مطلب و هم آنالیز رگرسیون غیر خطی با استفاده از نرم‏افزار SPSS به منظور تعیین ثوابت آن مورد بررسی واقع گردید و با مدل‏های ارائه شده در مقالات مقایسه شد. هر دو روش به نتیجه مشابهی منجر شدند و به تطابق خوب معادله بر داده‏های موجود اشاره داشتند. این معادله به نقش بازدارندگی CO تأکید دارد و انرژی فعالسازی بدست آمده برای آن در توافق خوبی با مقادیر گزارش شده در مقالات است. در مورد داده‏های سری دوم سعی شد از مدلهای توسعه یافته بر اساس مکانیسمهای نزدیک به واقع استفاده شود. برای توسعه این مدلها، چهار مکانیسم، دو تا بر اساس مکانیسم کربید (FT_I و FT_II) و دو تا بر اساس مکانیسم ترکیبی کربید/انول (FT_III و FT_IV), در نظر گرفته شد و مجموعه‏ای از معادلات با توجه به مراحل کنترل کننده سرعت احتمالی مختلف با توجه به مقالات موجود ساخته شد. در اینجا هم برای تعیین ثوابت مدلها از آنالیز رگرسیون غیر خطی و از نرم‏افزار SPSS استفاده گردید. سپس وابستگی دمائی پارامترها نیز به صورت همزمان در به کارگیری نرم‏افزار SPSS از طریق معادله آرنیوس اعمال شده و مدلها و ثوابت آنها بوسیله تست‏های آماری مورد استفاده در این زمینه با توجه به روشهای استفاده شده در کارهای مشابه با همدیگر مقایسه گردیدند.داده‏های موجود برای کاتالیست آهن نیز با استفاده از یک معادله سینتیکی قانون توانی و از طریق آنالیز رگرسیون خطی بررسی شد که با توجه به نتایج قابل قبولی که از این معادله سینتیکی قانون توانی بدست آمد نیازی به امتحان فرم‏های پیچیده‏تر معادلات سرعت دیده نشد.

کلیدواژه ها:

هیدروژناسیون- مونوکسید کربن- بنزین- رآکتور بستر ثابت- سنتز فیشر ، تروپش