مدلسازی ریاضی فرآیند هیدروژن زدایی در راکتور غشایی کاتالیستی

هیدروژن زدایی کاتالیستی پروپان جهت تولید پروپیلن به عنوان ماده اولیه در تولید پلی پروپیلن برای کاربردهای مختلف دارای اهمیت خاصی است. استفاده از راکتورهای غشائی روشی برای فائق آمدن بر محدودیت ترمودینامیکی این واکنش می باشد. مهمترین حسن راکتورهای غشائی کاتالیستی این است که سدهای ترمودینامیکی مربوط به واکنش های برگشت پذیر رامی 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 X=96% زمانی که فرآیند اکسیداسیون هیدروژن حذف شده انجام شود (با ترکیب فرآیند هیدروژن زدایی) قابل دستیابی است. بیشترین مقدار انتخاب پذیری پروپیلن S=98% زمانی که هیدروژن زدایی ترکیبی در راکتورغشایی در دمای واکنش T=500 درجه 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 دمایT=525 درجه 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.

Keywords:

راکتور غشایی , هیدروژن زدایی , شبیه سازی عددی هیدروژن زدایی