عنوان پایان‌نامه
بررسی و کاربرد نانو کاتالیست های زئولیتی و اصلاح شرایط عملیاتی برای تولیدالفین های سبک در فرایند هیدروژن زدایی الکانهای سبک
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1419.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62133
- تاریخ دفاع
- ۰۵ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- میلاد کماسی
- استاد راهنما
- شهره فاطمی, نسیم طاهونی
- چکیده
- الفین‌های سبک نظیر پروپیلن و اتیلن، به عنوان مهم‌ترین مواد در بازار الفین‌ها شناخته می‌شوند. با توجه به وضعیت تقاضا برای پروپیلن خالص در دنیای امروز، توسعه‌ی فناوری‌های تولید عمدی پروپیلن مورد توجه قرار گرفته است. از این رو در پروژه‌ی حاضر هیدروژن‌زدایی از پروپان به هدف تولید پروپیلن بررسی شده‌است. در این پژوهش فرآیند هیدروژن‌زدایی از پروپان بر روی کاتالیست Pt-Sn بر پایه‌ی SAPO-34 اصلاح شده مورد مطالعه قرار گرفته است. دو نوع ساختار حفره‌ای از SAPO-34 در این تحقیق بررسی گردیده‌اند، که یکی با حفرات معمولی (میکروپور) و دیگری با اصلاح حفرات و تبدیل آن به ساختار سلسله‌مراتبی (میکروپور- مزوپور) تهیه شد. پس از فلز نشانی، کارآیی این دو کاتالیست در فرآیند هیدروژن‌زدایی از پروپان، در یک میکرو راکتور بستر ثابت بررسی گردید. عملیات فرآیندی در محدوده‌ی دمایی 550 تا 650 (?C)، با سرعت فضایی در بازه‌ی 4 تا 8 (h-1)، نسبت هیدروژن به پروپان خوراک از 2/0تا 8/0 و در فشار اتمسفریک انجام گردید. محصولات حاصل از این فرآیند عمدتاً پروپیلن و هیدروژن بودند، به علاوه مقداری متان، اتان و اتیلن نیز تولید شدند. نتایج نشان‌دهنده‌ی کیفیت بالای کاتالیست با ساختار سلسله‌مراتبی، برای رسیدن به بالاترین بازده تولید پروپیلن (به طور متوسط wt.%8/39) و حداقل سرعت غیرفعالسازی کاتالیست (ضریب غیرفعال شدن %7/9) بوده‌است. مدلسازی سینتیک این فرآیند با کاتالیست سلسله‌مراتبی در راکتور انتگرالی بر اساس مکانیسم‌های مختلف انجام گردید. در هر مدل پارامترهای سینتیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک، همزمان با حل معادلات انتقال جرم در دمای ثابت بهینه گردید. سپس تابعیت پارامترهای سینتیکی مدل با کمترین خطای مربع واریانس (179/0) نسبت به دما تعیین شد.
- Abstract
- Light olefins such as propylene and ethylene are known as the most important materials in olefin's market. Regarding the increasing demand for pure propylene in recent years, on-purpose propylene production technologies have been increased. Thus, in this work propane dehydrogenation was experimentally studied to produce propylene. In this work, propane dehydrogenation process over Pt-Sn-based modified SAPO-34 catalyst has been investigated. Two types of SAPO-34 porous materials, one with conventional (micropore structure) and the other with modified pores to the hierarchical structure (micro and meso pores) were prepared. Then Pt and Sn were impregnated in the support and the effect of the catalysts was investigated in propane dehydrogenation in a fixed-bed micro-reactor. The experiments were performed in the temperature range of 550-650 ?C, with WHSV of 4-8 h-1, hydrogen to propane molar ratios of 0.2-0.8, at normal pressure. Propylene and hydrogen were produced as the main products, with methane, ethane and ethylene as by products. Results revealed that hierarchical structure catalyst was the most efficient catalyst with average conversation of 39.8% with a rate of 9.7% deactivation after 7 hour running the process. The reaction kinetic over Pt-Sn supported hierarchical catalyst was studied in the integral reactor based on three different mechanisms. In each model mass balance equations were solved and kinetic parameters were optimized simultaneously using genetic algorithm. The model with the lowest error square variance of 0.179 was recommended as the best kinetic model. Finally the temperature dependent parameters were determined in the range of 550 to 650 ?C.
