عنوان پایان‌نامه
مدل سازی سینتیکی هموژن واکنش جفت شدن اکسایشی کاتالیستی متان بر کاتالیست پروسکایت: واکنش های فاز گاز
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 702;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 36675
- تاریخ دفاع
- ۲۷ آذر ۱۳۸۶
- دانشجو
- شهرناز مختاری
- چکیده
- در سالهای اخیر تبدیل گاز طبیعی به ترکیبات شیمیایی با ارزش افزوده بالاتر و سوختهای مایع یکی از جنبه‌های مهم تحقیقاتی بوده است و در این میان واکنش جفت شدن اکسایشی متان (OCM) از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به اینکه واکنشهای فرایند OCM دارای مکانیسم پیچیده‌ای می‌باشد، لذا یافتن معادلات سرعت واکنش برای کاتالیست و طراحی راکتور بسیار حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر سینتیک فرایند OCM در یک میکرو راکتور بستر ثابت با قطر داخلی 14 میلیمتر و با استفاده از 6/1-1 گرم کاتالیست پروسکایت SnBaTiO3، با خوراکی شامل متان و اکسیژن با نسبت های مختلف 5/4-2 و در دبی‌های مختلف ml/min 280-120 در محدوده دمایی °C 785- 725 مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. همچنین در این تحقیق علاوه بر ارائه کلیه شرایط بهینه فرایند برای حصول نتایج مطلوب، مدلهای سینتیکی واکنشهای فاز گاز در این فرایند بررسی و پارامترهای بهینه آن با کمک الگوریتم ژنتیک، تعیین شدند. از میان مدلهای دقیق سینتیکی متداول، شش مدل انتخاب و توسط الگوریتم ژنتیک در برازش با نتایج آزمایشی بدست آمده از تست راکتوری کاتالیست بهینه SnBaTiO3در شرایط مختلف فرایندی تحلیل و پارامترهای بهینه تعیین شدند. در میان این مدل‌ها، مدل سانتا ماریا با دقت بالاتری بر روی نتایج آزمایش برازش شده است. با توجه به انجام واکنش در دماهای مختلف، پارامترهای آرنیوسی معادلات سرعت مدل انتخابی، با استفاده از رگرسیون خطی بین مقادیر لگاریتم رابطه سرعت، با دقت خوبی تعیین شده‌اند. الگوریتم لونبرگ – مارکوارت نیز در تحلیل و مقایسه با الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفته است که نتایج حاصل نشان می دهند الگوریتم مذکور برخلاف الگوریتم ژنتیک نسبت به حدس‌های اولیه حساس است و امکان گرفتار شدن در دام کمینه نسبی وجود دارد. واژه‌های کلیدی: الگوریتم ژنتیک، سینتیک OCM، واکنشهای فاز گاز، کاتالیست پروسکایت
- Abstract
- In recent years, study and develop processes that would convert methane in to more valuable chemical & petrochemical products, has been increased. To this end at this research kinetic studies on the Oxidative Coupling of Methane , OCM, at temperatures 725, 750, 775 and 785°C and methane/oxygen ratios: 2, 3, 3.5, 4 and 4.5 have been conducted in a differential tubular fixed bed reactor, using perovskite titanate as the reaction catalysts. Optimum operating conditions have been proposed. Correlation of the kinetic data have been performed with the models proposed and their parameters have been optimized. Modeling is based on random searching algorithms such as GA . Six models in the gas phase have been selected among the common kinetic models. The selected models have been regressed with the experimental data which obtained from the Catatest system by the GA in order to obtain optimized parameters. One of the selected models (Santamaria) had good agreement with the experimental data. The Arrhenius parameters of this model have been obtained by the linear regression. The Marquardt algorithm has been used in this research as well and its results compared with the GA. It should be noted that the Marquardt algorithm is sensitive to the first guesses and there is possibility to trap in the relative minimum. Key words : Genetic Algorithm – OCM Kinetic – Gas Phase Reactions- Provskite
