مطالعه تجربی و بهینه سازی پارامترهای عملیاتی موثر در طراحی واحد تبدیل گاز طبیعی به +c2 در واکنش زوج شدن اکسایشی متان

یکی از فرآیندهای شیمیایی برای تبدیل متان به مواد با ارزش افزوده بالاتر، فرآیند زوج شدن اکسایشی متان است. این واکنش در مخلوطی از متان و اکسیژن که به وسیله یک گاز بی اثر نظیر هلیم یا نیتروژن رقیق شده است در مجاورت کاتالیزوری از اکسید فلزی انجام می شود. مسئله اصلی در این واکنش رسیدن به گزینش پذیری بالا برای اتیلن ومیزان تبدیل مناسب متان بدون از دست رفتن آن در اثر احتراق کامل است. در این تحقیق ماکزیمم سازی مقدار تولید اتیلن به نحوی که مقدار تولید دی اکسید کربن تا حد امکان مینیمم شود صورت گرفت. تابع هدف مسئله کنترل بهینه به صورت مجموع مقدار تولید مولی اتیلن و یک ضریب از مقدار مولی دی اکسید کربن تولیدی تعریف شد. سپس پروفایل بهینه دما از طریق روش کنترل بهینه تکه ای خطی در طول راکتور به دست آمد و اثر فشار و مقدار اکسیژن در خوراک ورودی بر نتایج حاصله مورد بحث قرار گرفت. همچنین فرآیند زوج شدن اکسایشی متان روی کاتالیست های دارای خاصیت اکسایشی کاهشی در راکتور بستر سیال بررسی شد. اثر دماهای مختلف عملیاتی در میزان تولید محصولات نشان داد که کاتالیست استفاده شده دارای خاصیت اکسایشی کاهشی است. سپس آزمایش های حالت گذرا در دو دمای 800و??? درجه انجام شد و درصد تبدیل متان ،درصد مولی اجزاء و انتخاب پذیری محصولات مورد بررسی قرار گرفت. سپس اثر دمای بستر کاتالیستی ،سرعت ظاهری گاز ورودی و میزان اکسیژن در خوراک ورودی روی بازده و انتخاب پذیری کاتالیست بررسی شد.