مدلسازی رياضی فرآيند هيدروژن زدايی در راکتور غشايی کاتاليستی

مسعود کرم زاده¹ پویا خوش کلامیان² شقایق عرب³

1) دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی گرایش پدیده های انتقال،دانشگاه صنعتی اصفهان،ایران -
2) دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی گرایش پیشرفته،دانشگاه صنعتی اصفهان،ایران -
3) کارشناس پذیرش ایساکو -

محل انتشار : دومین کنفرانس بین المللی علوم و مهندسی(2icesconf.com)
چکیده :
هیدروژن زداﯾﯽ ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺘﯽ ﭘﺮوﭘﺎن ﺟﻬﺖ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﺮوﭘﯿﻠﻦ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺎده اوﻟﯿﻪ در ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﻠﯽ ﭘﺮوﭘﯿﻠﻦ ﺑﺮاي ﮐﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ داراي اﻫﻤﯿﺖ ﺧﺎﺻﯽ اﺳﺖ. اﺳﺘﻔﺎده از راﮐﺘﻮرﻫﺎي ﻏﺸﺎﺋﯽ روﺷﯽ ﺑﺮاي ﻓﺎﺋﻖ آﻣﺪن ﺑﺮ ﻣﺤﺪودﯾﺖ ﺗﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ اﯾﻦ واﮐﻨﺶ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﻣﻬﻤﺘﺮﯾﻦ ﺣﺴﻦ راﮐﺘﻮرﻫﺎي ﻏﺸﺎﺋﯽ ﮐﺎﺗﺎﻟﯿﺴﺘﯽ اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺳﺪﻫﺎي ﺗﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ واﮐﻨﺶ ﻫﺎي ﺑﺮﮔﺸﺖ ﭘﺬﯾﺮ را ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ از ﻃﺮﯾﻖ ﺣﺬف ﯾﮏ ﯾﺎ ﭼﻨﺪ ﺗﺎ از ﻣﺤﺼﻮﻻت واﮐﻨﺶ از ﻃﺮﯾﻖ ﻏﺸﺎ، از ﺑﯿﻦ ﺑﺒﺮﻧﺪ ﮐﻪ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﯽ ﺷﻮد ﻣﯿﺰان ﺗﺒﺪﯾﻞ اﻓﺰاﯾﺶ ﭘﯿﺪا ﮐﻨﺪ.یک مدل ریاضی دوبعدی، غیرهم دما و پایا در راکتور غشایی کاتالیستی برای فرآیند هیدروژن زدایی پروپان توسعه داده شده است. محاسبات مدل نشان می دهد که بازده بالا برای راکتور غشایی در مقایسه با راکتور لوله ای به دلیل حذف هیدروژن از منطقه واکنش از طریق غشاء و هدایت تعادل واکنش به سمت تولید محصولات قابل دسترس است. با استفاده از غشاء می توان درصد تبدیل پروپان را از %41 تا %67 افزایش داد. بالاترین مقدار درصد تبدیل پروپان ( %96 = x ) زمانی که فرآیند اکسیداسیون هیدروژن حذف شده انجام شود (با ترکیب فرآیند هیدروژن زدایی) قابل دستیابی است. بیشترین مقدار انتخاب پذیری پروپیلن (%98 = S) زمانی که هیدروژن زدایی ترکیبی در راکتورغشایی در دمای واکنش T=500درجه سلسیوس انجام می شود به دست می آید. اکسیداسیون هیدروژن در ترکیب با فرآیند هیدروژن زدایی می تواند باعث افزایش بازده تولید پروپیلن از %65 (در راکتور لوله ی) تا %95 شود. بیشینه بازده تولید پروپیلن مربوط به دمای T=525درجه سلسیوس است. همچنین سرعت جریان گاز در هر دو قسمت داخل و خارج راکتور غشایی می تواند یک فاکتور مهم برای تعیین بازده فرآیند هیدروژن زدایی ترکیبی باشد.
کلمات کلیدی : راکتور غشایی,هیدروژن زدایی,شبیه سازی عددی هیدروژن زدایی