شماره ركورد
33534
پديد آورنده
مائده فلاحيان
عنوان
مدلسازي سينتيكي و بررسي تجربي متغيرهاي منتخب در تبديل متانول به آروماتيكها
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/7/11
استاد راهنما
سروش برادران
استاد مشاور
منصور بزمي
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
با توجه به اينكه ايران يكي از بزرگترين كشورهاي توليد كننده متانول ميباشد و تبديل متانول به هيدروكربنهاي مختلف گام مهمي در فرآيندهاي تبديل گاز طبيعي بـه حساب ميآيد، در ايـن خصـوص ميتوان از فرآيند كلي تبديل متانول به آروماتيك (MTA) به عنوان فرآيندي جهت تبديل متانول به محصولات با ارزش افزوده بيشتر نـام برد. در اين پايان نامه، هدف دستيابي به شرايط عملياتي بهينه در تبديل متانول به تركيبات آروماتيك در حضور كاتاليست زئوليتي ZSM-5 و بررسي سينتيك واكنشهاي شيميايي انجام شده در فرآيند تبديل متانول به آروماتيك ميباشد. در اين پژوهش كاتاليست ZSM-5 با نسبت SiO2/Al2O3 80،60،40،20،10 سنتز شد و نسبت 10 به عنوان كاتاليست منتخب در آزمون هاي راكتوري انتخاب شد، كاتاليست ZSM-5 با نسبت SiO2/Al2O3=10 با توجه به آناليز TPD داراي اسيديته بالاتري ميباشد و همين موضوع باعث مي شود واكنشهاي كراكينگ كمتر شود و آروماتيك سازي و دي هيدروژناسيون افزايش مييابد. در اين پژوهش بعد از ساخت و ارزيابي اوليه كاتاليست، پارامترهاي عملياتي مورد بررسي و بهينه سازي قرار گرفت و با آزمايش هاي متوالي بازه مورد نظر براي هر كدام از پارامترهاي عملياتي (دما-فشار-LHSV) بدستآمد و در مرحله بعد طراحي آزمايش و بهينه سازي متغيرها به روش Box-Benhken انجام شد. نتايج آزمون راكتوري بيانگر عملكرد مناسب كاتاليزور منتخب در تبديل متانول به تركيبات آروماتيك بود همچنبن بررسي ها حاكي از تاثير بالاي دما بر ميزان تبديل متانول و گزينش پذيري آن نسبت به آروماتيكها ميباشد بطوريكه در LHSV ثابت 5/0، با افزايش دما از C °280 به C °340 ميزان گزينش پذيري نسبت به آروماتيكها حدود 6 درصد افزايش مييابد. دماي بهينه فرآيند C °350، LHSV 5/0 و فشار bar 5/12 بودهاست و گزينش پذيري آروماتيكهاي توليد شده %65 ميباشد. طراحي آزمايش ها به منظور دستيابي به شرايط عملياتي بهينه در تبديل خوراك متانول به آروماتيكها نشان داد كه با افزايش دما و كاهش سرعت فضايي، تبديل خوراك متانول و گزينش پذيري نسبت به آروماتيكها افزايش يافتهاست. در اين پژوهش به بررسي مدل سينتيكي 8 واكنش انجام شده در طول فرآيند بدون در نظر گرفتن غير فعال سازي كاتاليست با رسوب كك پرداخته شدهاست و در نهايت با تطبيق مدل سينتيكي درجه اول با داده هاي تجربي از طريق روش عددي ارائه شده در گزارش، K0 و انرژي هاي فعال سازي هر واكنش محاسبه شده و ميتوان در هر دما سرعت واكنشها را بدستآورد همچنين محاسبه شد ضريب همبستگي (R2) براي نمودارهاي آرنيوس بيش از 9/0 ميباشد كه سازگاري خوب داده هاي تجربي با داده هاي نظري را نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/04/23
عنوان به انگليسي
Kinetic modeling and experimental investigation of selected variables in the conversion of Methanol to Aromatics
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مائده فلاحيان
چكيده به لاتين
Considering that Iran is one of the largest methanol producing countries and the conversion of methanol to various hydrocarbons is considered an important step in natural gas conversion processes, in this particular, the general process of converting methanol to aromatics (MTA) can be considered as a process for converting methanol. Give more names to products with added value. In this thesis, the aim is to achieve optimal operating conditions in the conversion of methanol to aromatic compounds in the presence of ZSM-5 zeolite catalyst and to investigate the kinetics of chemical reactions carried out in the process of converting methanol to aromatics.In this research, ZSM-5 catalyst with SiO2/Al2O3 ratio of 80, 60, 40, 20, 10 was synthesized and 10 ratio was chosen as the selected catalyst in reactor tests, ZSM-5 catalyst with SiO2/Al2O3 =10 ratio according to According to TPD analysis, it has higher acidity, and this makes cracking reactions less and aromatization and dehydrogenation increase. In this research, after the initial construction and evaluation of the catalyst, the operating parameters were investigated and optimized, and the desired range for each of the operating parameters (temperature-pressure-LHSV) was obtained through successive tests, and in the next stage, the experimental and optimal design was carried out. Variables were created by Box-Benhken method.The results of the reactor test showed the appropriate performance of the selected catalyst in the conversion of methanol to aromatic compounds. Similarly, the investigations indicate the high effect of temperature on the rate of methanol conversion and its selectivity towards aromatics, so that at a constant LHSV of 0.5, with an increase in temperature from 280°C At 340°C, the selectivity towards aromatics increases by about 6%. The optimal temperature of the process was 350°C, LHSV 0.5 and pressure 12.5 bar, and the selectivity of the produced aromatics was 65%. The design of experiments in order to achieve optimal operating conditions in the conversion of methanol feed to aromatics showed that with increasing temperature and decreasing space velocity, methanol feed conversion and selectivity to aromatics increased. In this research, the kinetic model of 8 reactions carried out during the process without considering the deactivation of the catalyst with coke deposition has been investigated, and finally, by matching the first-order kinetic model with experimental data through the numerical method presented in the report, K0 and the activation energies of each reaction were calculated and the speed of reactions can be obtained at any temperature. It was also calculated that the correlation coefficient (R2) for Arrhenius diagrams is more than 0.9, which shows the good compatibility of experimental data with theoretical data.
كليدواژه هاي فارسي
زئوليت , آروماتيك سازي متانول
كليدواژه هاي لاتين
ZSM5 zeolite , methanol aromatization
Author
maedefallahian
SuperVisor
soroush baradaran