بررسی عملکرد نانو کاتالیستهای زئولیتی اصلاح شده درفرآیند تبدیل متانول به پروپیلن(mtp)

در صنعت پتروشیمی مدرن، از پروپیلن به طور وسیعی برای تولید پلی پروپیلن، اکریلونیتریل، اکرولین، کیومن و اکریلیک اسید استفاده می گردد. همچنین پلاستیک های مختلفی که از پروپیلن تولید می شوند می توانند جایگزین موا غیر پلاستیکی مانند: کاغذ، چوب و استیل شوند. از این رو بازار تقاضا برای پروپیلن به طور پیوسته در حال افزایش است. در حال حاضر پروپیلن به عنوان محصول جانبی در طی فرآیند تولید اتیلن از طریق کراکینگ بخار نفتا و کراکینگ کاتالیستی سیال (fcc) تولید می گردد. اما با توجه به بحران های نفتی و همچنین کمبود منابع نفتی در آینده، یافتن روشی جدید، که دارای درصد محصول بالایی از پروپیلن باشد، مورد نیاز است. . نظر به اینکه متانول می تواند به آسانی از طریق گاز طبیعی، ذغال سنگ و بیومس تولید گردد از این رو در چندین سال اخیر فرآیند تبدیل متانول به پروپیلن (mtp) به عنوان روشی جدید در تولید پروپیلن مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته است. تحقیقات نشان داده است که انتخاب گری پروپیلن می تواند با اصلاح کاتالیست zsm-5 افزایش یابد. در این کار پژوهشی، از شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم های ژنتیکی در طراحی کاتالیست های h-zsm-5 اصلاح شده به صورت دو فلزی با چهار فلز نیکل، کرم، سریم و آهن برای افزایش انتخاب پذیری پروپیلن در فرآیند تبدیل کاتالیتیکی متانول به پروپیلن استفاده شد. برای این منظور در ابتدا کاتالیست hzsm-5 با فلزات واسطه مختلف در فرایند mtp مورد ارزیابی قرار گرفت و نهایتاً کاتالیست mn-zsm-5 به عنوان بهترین کاتالیست پایه یرای کاتالیست های دوفلزی انتخاب گردید. سپس مقدار بهینه بارگذاری منگنز تعیین شد. از روش رویه پاسخ برای تولید پایگاه داده ها با سه فاکتور (مقدار بارگذاری فلز دوم، دمای کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون) استفاده گردید. برای مدل سازی از شبکه عصبی سه لایه ای استفاده شد و توصیف گرهای اتمی برای تمایز فلز ها از هم بکار رفتند. برای دست یابی به مدل بهینه، شبکه های با تعداد نرون متفاوت در لایه مخفی بررسی شد. مدل با r2 بالا به عنوان مدل بهینه انتخاب شد و برای تعریف تابع برازندگی بکار رفت. از الگوریتم ژنتیکی برای یافتن کاتالیست مطلوب استفاده شد. در نهایت کاتالیست cr2.46-mn-zsm-5 به عنوان کاتالیست بهینه معرفی گردید. دمای کلسیناسیون مطلوبc°486 و زمان کلسیناسیون مطلوب 4 ساعت است. با مقایسه کارایی کاتالیست hzsm-5 با کاتالیست بهینه معرفی شده مشاهده گردید که انتخاب پذیری نسبت به پروپیلن به اندازه 18% افزایش یافته است. همچنین شناسایی کاتالیست پایه با تکنیک های xrd, sem, tem انجام گرفت.