متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی

با عنوان : اکسایش زوجی متان در راکتور پلاسمای پالسی با فرکانس بالا

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- طراحی فرآیند
عنوان :
اكسایش زوجی متان در راكتور پلاسمای پالسی با فركانس بالا

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده:

در این پایان نا مه ، اكسیداسیون زوجی متان در رآكتور پلاسمای هاله (كرونای ) پالسی در فشار و دمای اتمسفریك بررسی شده است. تخلیه الكتریكی كرونای پالسی با اتصال ده الكترود نقطه ای و یك الكترود صفحه ای به دستگاه مولد پالس ولتاژ فركانس بالا در یك رآكتور استوانه ای شیشه ای از جنس كوارتز تشكیل شد . تاكنون عوامل متعددی برروی درصد تبدیل متان ، گزینش پذیری محصولات C2 و بازدهی محصولات C2 خروجی از رآکتور، موثر شناخته شده است. در این پژوهش، اثر پنج پارامتر كلیدی با سطوح ذكر شده ، نسبت متا ن به اكسیژن در خوراك ورودی (4:1، 5/5، 7/5، 9:1) شدت جریان خوراک (100، 200، 300، 400 میلی لیتر بر دقیقه)، ولتاژ اعمال شده به رآکتور (10، 14، 16 و 18 کیلوولت) فاصله بین الکترودها (7، 10، 12 و 15 میلی متر) و فرکانس پالس (2000، 3000، 4000 و 5000 هرتز) بر درصد تبدیل متان و گزینش پذیری محصولات C2 بررسی شده است. به منظور بهینه سازی شرایط فرآیند تولید محصولات C2، از یك روش طراحی آماری به نام روش تاگوچی استفاده شده است . با بهره گرفتن از روش تاگوچی (آرایه L16) در چهار سطح و نتایج به دست آمده از آن بیشترین درصد تبدیل متان و بازدهی محصولات C2 به ترتیب 35/4% و 23/64% بود که در حد پایین CH4/O2=4:1 و دبی جریان 100 میلی لیتر و حد بالای ولتاژ 18 کیلوولت و فاصله الکترود 7 میلی متر و فرکانش پالس بالای 5000 هرتز به دست آمد. در ضمن بالاترین درصد گزینش پذیری محصولات C2 در حد بالای کلیه پارامترها به دست آمد.

مقدمه

برای تبدیل موثر منابع انرژی معمولاً از متان برای تولید مواد واسطه یا محصولات با ارزشی از قبیل گاز سنتز (H2+CO) و اتیلن (C2H4) متانول (CH3OH) و فرمالدهید (CH2O) استفاده می گردد . گاز طبیعی به دلیل گستردگی و مقادیر زیاد آن در دنیا در حال حاضر یكی از مهمترین منابع انرژی در جهان است. با این وجود 60 – 90% از مخازن گاز که تاکنون کشف شده اند، زودتر از مكان های مورد نی از برای مصرف هستند . با وجود اینكه امكان مایع كردن این گاز و تبدیل آن به مواد شیمیایی به منظور انتقال آسان از طریق خطوط لوله به مصرف كنندگان وجود دارد ، هنوز از این منبع عظیم انرژی بطور كامل استفاده نشده است . روش های زیادی برای تبدیل متان مهمترین جز گاز طبیعی به سوخت مایع و سایر مواد شیمیایی با ارزش وجود دارد . در كل متان به دو روش مستقیم و غیر مستقیم تبدیل می شود. محققان تلاش های گسترده ای از مطالعات عملی تا كاربردهای صنعتی در این زمینه انجام داده اند ولی بدلیل پایداری زیاد متان، هنوز مشكلات زیادی برای تبدیل آن وجود دارد. گاز طبیعی بصورت غیرمستقیم و از طریق گاز سنتز به سوخت مایع و سایر مواد شیمیایی تبدیل و یا مستقیماً تبدیل به هیدروکربن های C2 و یا متانول می شود. در بیشتر فرایندهای اقتصادی، متان را از طریق تبدیل با بخار تبدیل به گاز سنتز کرده و سپس از این گاز میانی برای تولید سایر مواد شیمیایی استفاده می کنند. تخمین زده شده است که تقریبا 60 – 70% هزینه های صرف شده در واکنش های تبدیل متان به تهیه گاز سنتز اختصاص داده شده است. همچنین فرآیند تولید گاز سنتز از گاز طبیعی فرآیند بسیاری گرماگیری است که به انرژی و دمای بسیار زیادی نیاز دارد. برای غلبه بر این مشکلات تمایل زیادی برای تبدیل مستقیم متان وجود دارد . اكسیداسیون زوجی، زوج شدن حرارتی ، پلاسما و غیره روش هایی هستند كه تاكنون برای تبدیل مستقیم متان از آنها استفاده شده است . واكنش اكسیداسیون زوجی، متان را مستقیماً و با بهره گرفتن از كاتالیست به اتان و اتیلن تبدیل كرده و سپس هیدروكربن های C2 را به سوخت مایع و بنزین تبدیل می كند.

از اكسیژن و یا دی اكسید كربن برای اكسیداسیون زوجی استفاده می شود. در این حالت تمایل زیادی برای احتراق وجود دارد كه برای حل این مشكل وجود یك كاتالیست برای افزایش واكنش های زوجی شدن ضروری است. با وجود اینكه كاتالیست های زیادی تاكنون بكار برده شده است، ولی هیچگاه بازده به بیش از 25% نرسیده است. بعلاوه هنوز عیب واکنش در دماهای بالاتر از 600 درجه سانتیگراد برای دستیابی به درصد تبدیل و گزینش پذ یری مطلوب وجود دارد . زوج شدن حرارتی هم در دماهای بسیار بالا برای تبدیل به هیدروكربن های C2 انجام می شود. با کنترل زمان اقامت در راكتور می توان محصولاتی به غیر از هیدروژن و كربن بدست آورد . اخیراً مطالعات بر روی سنتز همزمان اتیلن و استیلن تمركز یافته است . تبدیل متان به وسیله پلاسما بعنوان روش دیگر برای غلبه بر مشکلات موجود مورد بررسی قرار گرفته است.

در پلاسما انرژی الكتریكی با ایجاد تخلیه الكتریكی در گاز ذرات بسیار فعالی از جمله الكترون ها، یون ها، اتم ها، رادیكال ها و مولكول های برانگیخته بوجود می آور د كه بعنوان كاتالیست برای تولید محصولات عمل می كنند.

در میان انواع پلاسما ، پلاسمای سرد با توجه به ویژگی غیرتعادلی بودن و شرایط عملكردی ساده ای كه دارد یعنی فشار اتمسفری و دمای محیط ابزار بسیار مناسبی برای شروع واكنش است. با توجه به رفتار عملیاتی و شكل الكترودها پلاسمای سرد به انواع مختلفی تقسیم می شود كه عبارتند از : راكتورهای پلاسمای تابشی ، آرام ، هاله ، رادیوفركانسی و مایكروویو. تخلیه تابشی یك تخلیه الكتریكی فشار پایین است كه بین دو الكترود تخت ایجاد می شود و تخلیه الكتریكی هاله یك تخلیه الكتریكی ناهمگن است كه با بهره گرفتن از دو الكترود غیر همگن در فشار اتمسفریك بوجود می آید. تخلیه الكتریكی آرام مجموعه ای از تخلیه هاله و تابشی است و تخلیه الكتریكی رادیوفركانسی و مایكروویو توسط تولید كننده های این تشعشعات به درون محفظه راكتور القا می شوند. بزرگترین عیب راكتورهای پلاسما مصرف انرژی الكتریكی توسط آنهاست، اما با توجه به بازده بالای انرژی الكتریكی در این راكتورها و همچنین مناسب بودن آن از نظر زیست محیطی، در صورت در دسترس بودن انرژی الكتریكی استفاده از تكنولوژی پلاسما بسیار مطلوب به نظر می رسد.

در این پایان نامه ابتدا مروری بر مطالعات انجام شده برای واكنش های اكسیداسیون زوجی در راكتور پلاسما داریم، سپس به توضیح پلاسما و انواع راكتورهای پلاسما می پردازیم.

معرفی سیستم آزمایشگاهی طراحی شده برای انجام این آزمایشها، نحوه طراحی آزمایشها، آزمایشهای انجام شده و بحث درباره تاثیر شرایط مختلف عملیاتی در بخشهای بعدی بترتیب مورد بررسی قرار می گیرد.

تعداد صفحه : 148

قیمت : 14700 تومان

 

—-

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com


1 دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید