بررسی مکانیسم و مدل سازی سینتیکی واکنش سنتز فیشر تروپش بر روی کاتالیست آهن-نیکل در راکتور بستر ثابت

امروزه، افزایش قیمت نفت سبب ایجاد رویکردی جدی در ایجاد یک تکنولوژی جایگزین برای تولید سوخت های قابل حمل شده است. فرایند تبدیل گاز به مایع میتواند یک گزینه مناسب برای کاهش بحران جاری نفت باشد. در قلب این طرح جدید فرآیندی به نام سنتز فیشر تروپش که نزدیک به نه دهه پیش اختراع شده است، میباشد. از آنجا که تفسیر کیفی نتایج تجربی برای تشریح یک مکانیسم جامع معمولا محدود میباشد، مدل سازی سینتیکی ابزاری قدرتمند برای تشریح مجموعه واکنش های شیمیایی انجام شده بر سطح کاتالیست می باشد. در این تحقیق، یک مطالعه تجربی بر روی کاتالیست 40%fe/60%ni/10wt%la2o3 در یک میکرو راکتور بستر ثابت جهت توسعه یک معادله سینتیکی ماکرو برای واکنش سنتز فیشر تروپش در شرایط عملیاتی: دما برابر با 260-220 درجه سانتیگراد، فشار: 12-1 بار، نسبت h2/co ورودی به راکتور برابر با 2-1 (مول/مول) و در سرعت فضایی ثابت 4500 (بر ساعت) انجام گرفته شد. تمامی آزمایشات در شرایط عدم وجود مقاومت های انتقال جرمی-فیلمی انجام شده است. این نتیجه بدست آمد که دو معادله نیمه تجربی بر معادلات سرعت دو پارامتری بر اساس دیدگاه لانگمویر-هینشلوود-هوگن-واتسون ارجحیت دارند. همچنین با در نظر گرفتن تاثیر آب بر سینتیک واکنش، این نتیجه بدست آمد که داده های آزمایشگاهی این مطالعه به خوبی با یک معادله تجربی قانون توانی به شکل تطبیق داده می شود. اما یک مکانیسم دقیق بر اساس مکانیسم های پذیرفته شده در سنتز فیشر تروپش برای سیستم مورد بررسی پیش بینی نشد. پارامترهای سینتیکی با استفاده از روش لوونبرگ-مارکوارد تعیین شد و توسط تحلیل آماری اعتبار دهی شده است و انرژی فعال سازی ظاهری در گستره 63-53 کیلو ژول بدست آمد. در پایان نیز تاثیر اهداف مختلف بر روی ناحیه عملکرد بهینه راکتور و مفاهیم آن بر طراحی فرایند بررسی شده است.