مدلسازی سینتیکی تبدیل مستقیم پروپان به اکریلیک اسید بر روی کاتالیست Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox در حضور و عدم حضور بخار آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک

به منظور بررسی نقش بخار آب در تبدیل مستقیم پروپان به اکریلیک اسید بر روی کاتالیست Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox از مطالعات سینتیکی استفاده شده است. کاتالیست مورد نظر با روش دوغابی تهیه شده و دو دسته واکنش طراحی شده­اند: واکنش­های در حضور بخار آب و واکنش­های بدون حضور بخار آب. داده­های آزمایشگاهی در شرایط عملیاتی مختلف در یک راکتور بستر ثابت لوله­ای جمع­آوری شدند. دو مدل توانی و مارس-ون کرولن بکار گرفته شده و پارامترهای آنها با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شدند. نتایج مدل توانی نشان می­دهد که کارایی کاتالیست در حضور بخار آب به مقدار اکسیژن فاز گاز (با درجه 4/0-27/0) وابسته است، در مقابل مقدار اکسیژن بر کارایی کاتالیست بدون حضور بخار آب بی­تاثیر است. نتایج مدل مارس-ون کرولن نشان می­دهد که در حضور بخار آب اکسیداسیون سایت­های فعال کندتر از تبدیل هیدروکربن­هاست. درنتیجه تولید اکسیژن شبکه­ای، مرحله تعیین کننده واکنش و وابستگی کارایی کاتالیست به غلظت اکسیژن فاز گاز قابل انتظار است. در مقابل، بدون حضور بخار آب اکسیداسیون سایت­های فعال بسیار سریع­تر از کاهش آنهاست. درنتیجه اکسیژن شبکه­ای همواره در دسترس و کارایی کاتالیست مستقل از مقدار اکسیژن در فاز گاز است. نتایج تست XRD نیز نشان می­دهد که وجود بخار آب در سیستم باعث افزایش درجه کریستالیزاسیون، افزایش فاز موثر M1 و کاهش فاز غیر گزینش­پذیر MoO3 می­شود. بنابراین می­توان نتیجه گرفت بخار آب از طریق تاثیر بر ساختار کریستالی کاتالیست دسترسی به اکسیژن شبکه­ای را محدود کرده و به این ترتیب اکریلیک اسید با گزینش پذیری بیشتری تولید می­شود.