تاثیر پارامترهای فرآیند ساخت بر ویژگی های فیزیکی نانوفیلم کاتالیستی li2o بر پایه آلفاآلومینای متخلخل و بررسی رفتار کاتالیستی آن به عنوان یک راکتور غشایی برای واکنش زوج شدن اکسیداسیونی متان (ocm)

این پژوهش در چهار قسمت انجام شده است: ساخت پایه کاتالیست α-al2o3 ; نشاندن نانو کاتالیست 2li2o/mgo ; طراحی و ساخت راکتور ویژه دمای بالا و در نهایت آزمایش کاتالیست در راکتور ساخته شده برای واکنش کاتالیستی دمای بالای زوج شدن اکسایشی متان( ocm) . در قسمت ساخت پایه، انواع آلفا آلومیناهای تجاری با اندازه های مختلف و روشهای گوناگون تولید که در دسترس قرار داشتند، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و سپس آلفا آلومینای بهینه از نوع ذوب شده(fused) با 60و46،36mesh = با آنالیز معین انتخاب و برای مراحل بعدی آزمایشها مورد استفاده قرار گرفتند. آلومینای انتخاب شده توسط روشهای اکستروژن و پرس تک محوره شکل دهی شدند که در مراحل بعدی آزمایشها روش پرس تک محوره به دلایل مختلف، بخصوص استحکام بالای نمونه های ساخته شده با آن به روش اکستروژن ترجیح داده شد. نمونه ها در دماهای مختلف تا حداکثر °c 1475 مورد عملیات حرارتی، کلسیناسیون و تف جوشی (زینترینگ) قرار گرفتند. در مرحله اول به منظور ساخت پایه کاتالیستی مناسب، تغییرات تخلخل، استحکام فشاری، نفوذپذیری گاز نیتروژن با دمای پخت بررسی شد و پایه کاتالیستی α-al2o3 با شرایط بهینه(در محدوده عوامل و آزمایشهای انجام گرفته) با خواص ویژه برای اولین بار برای واکنش دمای بالای ocm طراحی و ساخته شد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که در مرحله ابتدایی زینترینگ یک محدوده انتقالی وجود دارد (°c 1250-900)که در انتهای آن استحکام فشاری به مقدار مناسبی می رسد. در قسمت ساخت پایه کاتالیست آلومینایی از نظر بررسی ویژیگیهای نمونه ها از روشهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ، آنالیز اشعه ایکس تفرقی(xrd)، اندازه گیری نفوذپذیری و اندازه گیری استحکام فشاری استفاده گردیده است. در مرحله دوم بر اساس بررسی و مطالعات بعمل آمده ترکیب 2li2o/mgo برای نشاندن بر پایه مذکور برای واکنش دمای بالای ocm مناسب تشخیص داده شد. برای نشاندن کاتالیزور مذکور روشهای مختلف مورد بررسی، تحقیق و آزمایش قرار گرفتند. به منظور افزایش سطح ویژه کاتالیست ، نشاندن نانوذرات کاتالیزور مذکور بر روی سطح هدف قرار گرفت. بدین منظور برای اولین بار از روش غوطه وری پایه در محلول میکروامولسیون استفاده شد. توسط روش مذکور ترکیب2 li2o/mgo بهمراه مواد افزودنی لازم با روشهای مختلف عملیات مخلوط کردن و عملیات حرارتی بعدی با مورفولوژیی قابل کنترل ذرات نانو کاتالیست به شکل نانو میله ساخته شد. در مرحله سوم راکتور کاتالیستی با طراحی ویژه جهت جریان (cross flow) برای اضافه کردن تدریجی اکسیژن به سیستم ، به صورت (shell and tube) از جنس آلیاژهای مقاوم در دمای بالا طراحی و ساخته شد. در مرحله آخر پروژه، پایه کاتالیست با شرایط بهینه تهیه و به تعداد زیاد برای انجام آزمایشها کاتالیستی، ساخته شدند. تاثیر دمای متوسط فرآیند، دبی جریان متان/آرگن و غلظت متان بر در صد تبدیل، گزینش پذیری اتان، گزینش پذیری اتیلن و بازده تولید اتان و اتیلن درسیستم راکتوری جدید مورد بررسی قرار گرفت. در شرایط بهینه، می توان به بازده 25 % برای محصولات c2+ در دمای 750 °c دست یافت.