افزايش آبگيري از متانول در توليد دي متيل اتر از گاز سنتز در راكتور بستر سيال غشايي دوگانه

ترموسينتيك و كاتاليست

10/20/2025 12:00:00 AM

از منظر علمي، اين پژوهش دانش طراحي راكتورهاي بستر سيال غشايي را ارتقا مي‌دهد. از منظر صنعتي، با كاهش هزينه‌هاي عملياتي و افزايش پايداري زيست‌محيطي، پتانسيل بالايي براي كاربرد در صنايع را دارد. اين پژوهش بر روش غيرمستقيم توليد DME از گاز سنتز تمركز دارد كه شامل سنتز متانول و سپس آبگيري آن به DME و جا به جايي آب و گاز است. چالش اصلي، حضور آب به‌عنوان محصول جانبي است كه تعادل واكنش را به سمت معكوس سوق داده و راندمان تبديل را كاهش مي‌دهد. براي رفع اين چالش‌ها اين مطالعه راكتور بستر سيال غشايي دوگانه نوين پيشنهاد مي‌دهد كه مزاياي راكتور بستر سيال را با غشاهاي انتخابي تركيب مي‌كند. پيكر بندي پيشنهادي شامل دو راكتور است كه راكتور اول از دو لوله هم مركز ساخته شده و جنس ديواره داخلي از غشا انتخابگر هيدروژن مي باشد. راكتور دوم از سه لايه تشكيل شده با اين تفاوت كه جنس ديواره ي داخلي راكتور، غشا انتخابگر آب قرار داده شده است. ابتدا گاز سنتز با نسبت هيدروژن به منوكسيد كربن يك وارد پوسته راكتور اول، مي شود. در حالي كه لوله داخلي حاوي كاتاليست بوده و بخش اصلي راكتور اول را تشكيل مي‌دهد. هيدروژن از پوسته بوسيله ي غشا انتخابگر هيدروژن به درون لوله (قسمت اصلي راكتور اول) وارد مي‌كند و هر سه واكنش(سنتز متانول، آب گيري متانول و تبديل به دي متيل اتر و جابه جايي آب با گاز ) همزمان شروع به پيشروي ميكنند. خروجي پوسته راكتور اول بعد از تزريق و تامين هيدروژن مصرفي (به دليل نفوذ در راكتور اول) وارد پوسته راكتور دوم كه يك فضاي حلقوي مشابه راكتور اول است، مي‌شود. هيدروژن از غشا انتخابگر هيدروژن عبور كرده و هيدروژن لازم واكنش در راكتور دوم را تامين ميكند. خروجي اين جريان پوسته(راكتور دوم) به عنوان خوراك راكتور اول استفاده مي‌شود. خروجي قسمت اصلي راكتور اول وارد راكتور دوم شده محصول نهايي را درپي دارد. آب توليدي واكنش در راكتور دوم نيز پس از عبور از ديواره داخلي (غشا انتخابگر آب) به لايه مركزي راكتور دوم نفوذ كرده و به همراه گاز جاروب (نيتروژن) خارج ميشود.خروج آب از محيط واكنش باعث افزايش توليد دي متيل اتر ميگردد. روش‌شناسي پژوهش شامل مدل‌سازي دوفازي (حباب و چگال)، شبيه‌سازي با نرم‌افزار MATLAB و بهينه‌سازي پارامترهاي عملياتي (دماي، فشار و نسبت H₂/CO) با استفاده از روش نلدر-ميد است. تحليل تغييرات فشار، دما، نسبت H₂/CO و كسر مولي محصول در طول راكتورها نشان داد كه نفوذ هيدروژن و حذف آب، تعادل حرارتي را بهبود بخشيده و از تشكيل نقاط داغ جلوگيري مي‌كند و نتايج نشان‌دهنده دستيابي به تبديل بالاي مونوكسيد كربن، افزايش انتخاب‌پذيري، افزايش بازده و بهره‌وري است كه در مقياس ﺻﻨﻌﺘﯽ و ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺑﺎﻻي ﮔﺎز ﺧﻮراك ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﮐﻤﮏ زﯾﺎدي ﺑﻪ ﺣﺬف آﻻﯾﻨﺪه ﻣﻮﻧﻮﮐﺴﯿﺪ ﮐﺮﺑﻦ و افزايش توليد دي متيل اتر كند.

236820

دانشگاه اردكان

امامي ميبدي مجيد emami meibodi majid , صادقي روح الله sadeghi ruhollah