مدل سازی گزینش پذیری واکنش فیشر تروپش بر روی کاتالیست کبالت-نیکل-زیرکونیوم دی اکسید در راکتور بستر ثابت

در این تحقیق به بررسی گزینش پذیری محصولات سنتز فیشر-تروپش بر روی کاتالیست کبالت-نیکل-زیرکونیوم دی اکسید به منظور بدست آوردن معادله ریاضی مناسب برای آن پرداخته شده است. همچنین بررسی و مدل سازی ترمودینامیکی واکنش فوق و اثر شرایط عملیاتی بر روی گزینش پذیری بر اساس تعداد متوسط کربن و توزیع پراکندگی و چولگی مورد مطالعه قرار گرفت. متغیرهای فرآیندی دما و سرعت فضایی به ترتیب در محدوده 513-533 درجه کلوین و 5-25 (h-1) در فشار 1 اتمسفر جهت مدل سازی گزینش پذیری در نظر گرفته شد. از شبکه های عصبی مصنوعی و آموزش شبکه گزینش پذیری هر یک از محصولات با هدف استخراج خروجی های متناظر با طرح آزمایش صورت گرفته، استفاده گردید. بررسی های ترمودینامیکی نشان می دهد متان تمایل تولید بیشتر نسبت به هیدروکربن‎ های سنگین دارد که بسیار نامطلوب می باشد. حال با توجه به نتایج بدست آمده از کمینه سازی با انرژی آزاد گیبس و مقایسه آن با داده های مقاله مرجع، این نتیجه حاصل می شود که شرایط عملیاتی و کاتالیست انتخاب شده در برای تولید اولفین های سبک، حالت بهینه می باشد. نتایج حاصل از بررسی اثر شرایط عملیاتی بر روی گزینش پذیری بر اساس تعداد متوسط کربن، توزیع پراکندگی و چولگی نشان داد که سیستم می تواند نسبت به تعداد بیشتر تعداد متوسط کربن، به حالت بهینه خود برسد که شرایط آن در فشار 1 اتمسفر و دمای 523 درجه کلوین می باشد. تجزیه و تحلیل پراکندگی توزیع نشان دهنده ی باریک بودن توزیع محصول در حداکثر مقدار تعداد متوسط کربن می باشد. همچنین انحراف توزیع نشان می دهد که توزیع به خوبی متمرکز شده است. در این پژوهش از روشی ترکیبی جهت مدل سازی گزینش پذیری محصولات استفاده شد. در این روش، ابتدا با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی رفتار سیستم کاتالیستی مورد نظر شبیه سازی گردید. سپس با انجام یک طرح آزمایش در نرم افزار design expert و گرفتن خروجی های متناظر از شبکه های عصبی مصنوعی، به بررسی و توسعه مدل آماری برای هر یک از محصولات واکنش مورد نظر پرداخته شد. با توجه به نمودارها حالت بهینه جهت تولید بیشتر اتیلن و پروپیلن، سرعت فضایی 7/86 (h-1) و دمای 530/14 درجه کلوین است. همچنین نتایج حاصل از بهینه سازی چند هدفه نشان می دهد که شرایط بهینه جهت تولید اتیلن و پروپیلن در سرعت فضایی 5 (h-1) و دمای 513 درجه کلوین و فشار 1 اتمسفر می باشد.