مهفام قدس - تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت
محمد کاظمینی - تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت

اکسیداسیون کاتالیستی مستقیم متان به متانول، روش جدیدی است که بواسطه آن فرآیند میانی و هزینه بر تولید گاز سنتز حذف می گردد. از سوی دیگر در واکنش های برگشت پذیر ناهمگن، استفاده از راکتورهای بستر سیال در مقایسه با راکتورهای بستر ثابت، دارای مزایای عمده ای است. مزیت عمده این کار حذف مقاومت های نفوذی حفرات، باتوجه به سایز کوچکتر کاتالیست های مصرفی در راکتورهای بستر سیال می باشد. قطر کاتالیست های مصرفی در راکتورهای ۶ میلیمتر بوده، در حالی که قطر کاتالیستهای مصرفی در راکتورهای بستر سیال حدود ۱۰۰ - بستر ثابت حدود ۱۲ میکرون می باشد. علاوه بر این، محدودیت های تعادلی ناشی از برگشت پذیری واکنش ها در راکتورهای بستر سیال به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. در این مقاله، یک مدل ریاضی جهت شبیه سازی راکتور بستر سیال تولیدمستقیم متانول از متان مورد بررسی قرار گرفته است. جهت مدلسازی این راکتور از تئوری دو فازیTwo-Phase ) (Theoryاستفاده شده است. بعنوان سینتیک واکنش از مکانیسم اصلاح شده Viswanath و Chellappa با اعمال تغییراتی استفاده شده است. پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق عبارتند از: درصد تبدیل متان و گزینش پذیری متانول برحسب دما، فشار و زمان اقامت. از آنجایی که در زمینه راکتورهای بستر سیال تولید مستقیم متانول از متان تقریبا هیچ گونه داده تجربی موجود نمی باشد، از اینرو نتایج تحقیق فوق با نتایج بدست آمده از یک راکتور بستر ثابت تولید مستقیم متان در شرایط یکسان مقایسه شده است. نتایج بدست آمده در این مدلسازی نشان می دهند که روند کلیه تغییرات در راکتور بستر سیال مشابه راکتور بستر ثابت کاتالیستی بوده، اما مقدار درصد تبدیل متان و گزینش ۱۰ درصد افزایش یافته است. این بازده بالاتر بدلیل - پذیری تولید محصولات نسبت به راکتور بستر ثابت درحدود ۲۰ حذف محدودیت های نفوذی درون حفره ای، نزدیک شدن ضریب تاثیر به یک و شیفت واکنش های تعادلی به سمت مطلوب و دلخواه می باشد. در نهایت نتایج بدست آمده نشان می دهند که پس از مدت زمان ۳۰ ساعت، در دمای ۵۰۰عملیاتی 500 درجه سانتی گرادفشار ۵۰ بار و غلظت مولی ۵ درصد اکسیژن در خوراک ورودی, میزان درصد تبدیل متان به حداکثر خود یعنی ۸۲ درصد می رسد.

تبدیل مستقیم-متانول-بستر سیال-متان-راکتور