مدل سازی سینتیکی واکنش فیشر-تروپش در راکتور بستر ثابت روی کاتالیست آهن-سریم

وجود منابع عظیم گاز طبیعی و محدودیت های انتقال آن سبب شده است تا استفاده بهینه از گاز طبیعی ضروری باشد. سنتز فیشر-تروپش فرآیندی است که طی آن گاز سنتز (مخلوط مونوکسید کربن و هیدروژن) حاصل از گاز طبیعی یا زغال سنگ به طیف وسیعی از هیدروکربن ها تبدیل می گردد. در این پایان نامه مکانیسم و سینتیک حاکم بر سنتز فیشر- تروپش بر روی کاتالیست همرسوبی 80% آهن-20% سریم مورد مطالعه قرار می گیرد و بهترین معادله سرعت ذاتی برای واکنش هیدروژناسیون مونوکسیدکربن بدست می آید. بهترین گزینش پذیری محصولات الفینی در دمای 553 کلوین و فشار 14 اتمسفر می باشد. آزمایش ها در میکرو راکتور دیفرانسیلی بستر ثابت در شرایط عدم کاهش فعالیت، درصد تبدیل های پایین و دما ثابت می-باشد بنابراین از محدودیت های نفوذی، مقاومت های انتقال جرم و حرارت صرفنظر می گردد. چهل داده سینتیکی در فشار کل 6-14 اتمسفر و محدوده دمایی 543-573 کلوین و نسبت هیدروژن به مونوکسید کربن 5/1-2 و سرعت فضایی hr-1 4200، با حداقل 2 بار تکرارپذیری بدست آمده است. بر اساس دیدگاه مکانیسمی و تئوری جذب لانگمویر-هینشلود-هوگن-واتسن، در واکنش های کاتالیستی معادله های سرعت مصرف شدن مونوکسیدکربن توسط چهار مکانیسم کاربید، انول، ترکیبی انول-کاربید و موازی انول-کاربید تعریف می گردد. این مکانیسم ها مجموعه ای از واکنش های ابتدایی پشت سر هم است که هر کدام با سرعت مربوط به خود پیشرفت می کنند. با در نظر گرفتن هر یک از این مرحله ها به عنوان کندترین مرحله موجود در واکنش کلی، 12 مدل سینتیکی ارائه شده است. بهترین مدل با استفاده از آنالیز رگرسیون غیر خطی و روش لونبرگ-مارکوات در نرم افزار پلی مث گزینش گردید. بهترین مدل نشان می دهد که مکانیسم حاکم بر واکنش، کاربید-انول با مرحله تعیین کننده هیدروژناسیونco جذب سطحی شده می باشد. در انتها به منظور بدست آوردن پارامترهای سینتیکی و تایید روش لونبرگ-مارکوات از الگوریتم ژنتیک با تابع هدف مجموع مربع های خطا استفاده شد. انرژی فعالسازی و آنتاپی جذب به ترتیب برابر 53/56 کیلوژول بر مول، 73/25- کیلوژول بر مول محاسبه گردید.