مهندسيايران

ارزيابي کارايي مدل سينتيکي گودينز در پيشبيني غيرفعالشدن کاتاليست هيدروژناسيون انتخابي استيلن

سپيده ولیپور، سمانه کميلی
تهران، دانشگاه علم و صنعت ايران، گروه مهندسی شيمی، صندوق پستی 361 ـ 36761

مريم تخت روانچی
تهران، شرکت پژوهش و فناوری پتروشيمی، گروه پژوهشی کاتاليست، صندوق پستی 11733 ـ 31111

عباس طائب*+
تهران، دانشگاه علم و صنعت ايران، گروه مهندسی شيمی، صندوق پستی 361 ـ 36761

چكيده: در اين مقاله غيرفعال شدن کاتاليست پالاديم ـ نقره بر پايه آلومينا در هيدروژناسيون انتخابی استيلن بررسی شده است. بدين منظور از مدل سينتيکی گودينز و دادههای تجربی به دست آمده از بررسی عملکرد کاتاليست صنعتی استفاده شده است. با فرض درجهی مناسب برای غيرفعال شدن، ثابت سينتيکی غيرفعال شدن کاتاليست محاسبه و روند تغيير فعاليت با زمان برای واکنش اصلی و جانبی بررسی شده است. با فرض درجه اول و دوم برای غيرفعال شدن ،کاهش فعاليت بهترتيب 09 و 3 درصد به دست آمده است. در مورد بيشتر بودن افت فعاليت و مقدار ثابت غيرفعال شدن واکنش جانبی با پيشبينی غيرفعال شدن درجه اول نسبت به غيرفعال شدن درجه دوم میتوان گفت کاهش درجه ،موجب تسريع غيرفعال شدن بوده است. بنابراينبا توجه به افت فعاليت شديد واکنش جانبی با فرض درجه اول، درجهی دوم برای غيرفعال شدن بهجهت بهبود افت فعاليت پيشنهاد شده است. همچنين در اين مقاله اثر افزايش دما بر افت فعاليت واکنش تبديل استيلن بررسی شده است.

واژههاي كليدي: هيدروژناسيون انتخابی استيلن؛ غيرفعالشدن؛ کاتاليست؛ 3Pd-Ag/α-Al2O .
KEYWORDS: Acetylene selective hydrogenation; Deactivation; Catalyst; Pd-Ag/α-Al2O3.
مقدمه
روش معمولي که در صنعت براي حذف ناخالصي هااي اسايلن آلکل ها با آن روبهرو هسيند، رخداد يک واکنش جانبي اسات کاهموجاود در خاورا هااي الفلناي ماورد اسايفاد قارار ماي گلارد ،در آن با ميصا دادن اتال هاا و ديانهاا در دارايط عمن لااتي فرايندکاتاللسيي هلدروژناسلون گزينشي اسيلن است [3 ا 1]. ترکلبهايي به نام روغ سبز تشکل دد که سبب غلر فعاا دادن مسئنه مهما ي کاه کاتال ل ساتهااي ه لدروژناسا لون گزينشا ي تااادريجي کاتاللسااات هلدروژناسااالون مااايداااود و فعاللااات

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
35
و گزينشپذيري را کاهش ميدهد. در درايط حادتر امکان تشکل کک نل ز وجااود دارد [4]. بااا توجااه بااه اياا کااه عمنلاااق ناااق در راکيور هلدروژناسلون اسيلن منجر به از دسات رفاي سارمايهبسلاري در واحدهاي پيرودلمي ميدود، اهملت بررسي سالنيلکغلرفعا ددن امري مهم بهنظر ميرسد [5].
پژوهشاااران بااا بررسااي تشااکل و تااأثلر کااک باار رويگزينشپذيري در هلدروژناسلون اسايلن روي کاتاللسات پاامديم به اي نيلجه رسلد اناد کاه ماادار کا کاک باه تاور مسايالم به افزايش تشکل اتاان م رباو نلسات. پژوهشااران گونااگوني گزارش کرد اند که غنظت کک با افزايش فشار هلدروژن کاهش يافياه و با کاهش نسبت هلدروژن به اسيلن افزايش مييابد [6،7].
مسيوفي و همکاران ]8[ در سا 5005 مللادي هلدروژناسالون انيخابي اسيلن در خورا اتلن بر روي کاتاللست صنعيي G58B را م ورد بررس ي ق رار دادن د. آن ه ا ب ا اس يفاد از م د ب ا و منشچلکوو ثابت غلرفعا ددن واکنش اصني را با فرض درجهي ياکبااراي غلرفعااا داادن 1-h11/0 و افاات فعاللاات را 00 درصااد بهدست آوردند.
در اي پژوهش براي تعلل سلنيلک غلر فعاا دادن مناساب با اسيفاد از معادلهي سلنيلکي گودينز)1( بهعنات اسايفاد از پاياهکاتاللست همانناد باا کاتاللسات ماورد اسايفاد در ايا پاژوهش )آلفاآلوملنا( و فرض درجهي مناسب براي معادلهي غلر فعا ددن ،مطابات آن با نيلجههاي تجربي بررسي دد است.
دايان ذکر است سلنيلک غلرفعا ددن با فرض درجاه او و دومبراي غلرفعا ددن بهدست آمد است. درجاه ياک ياا بالشتار براي غلرفعا ددن نشاندهند رخ دادن پدياد غلرفعاا دادن به تور کام ، در زمان نامحدود و تومني است در نيلجه تاو عمار بلشتري براي کاتاللست پلشبلني خواهد دد [10،0].

بخش نظري
واکنش هلدروژناسلون اسيلن در حضور کاتاللست پامديم ا نار بر پايه آلوملنا به اي صورق است: واکنش )1( تبدي اسيلن به اتلن ، واکنش )5( تبدي اتلن به اتان و واکنش) 3( تشکل هلدروکرب هاي سنال از اسيلن مانند روغ سبز و کک است که اي فراورد هاي جانبي از فعاللت کاتاللست ميکاهند. در واقع واکنشهاي) 5( و) 3( واکنشهاي ناخواسيه هسيند که بايد از انجام آنها جنوگلري کرد [11].
38
-3468020424

201136519533

C H2 2 H2 C H2 4  H 172 kJ mol )1( C H2 4 H2 C H2 6  H 137 kJ mol )5(
nC H22 mH2 Green oil H309 kJ mol )3(
معادلههاي سلنيلکي گودينز بر اسا قانون تواني و دام دو معادله سرعت تبدي اسيلن و توللد اتان به صورق معادلههاي
)4( و) 5( است [15]:
race   k1Pace m1 PH m2 )4(
retha   k2 Pethy m3 PH m4 )5(

غيرفعال شدن از درجهي اول
معادله غلر فعا ددن بهتور عمومي و مسيا از غنظت به صورق معادله )7( خواهد دد که d درجه غلرفعا ددن ميبادد [13].
55674-28132

)7( dtda k Cd ln ad  k ad d رابطه درجه او براي غلرفعا ددن کاتاللست با فرض اي که فعاللت اولله برابر واحد بادد )1 = 0a( بهصورق معادله) 6( خواهد دد که در اي معادله t معرف زمان تي دد از کار کاتاللست است [13].
)6( dadt k ad a t  dk td

گودينز درجههاي واکنش را بهصورق زير درنظر گرفت [15]:
31855041046

)8( 1m1  , m2  بنابراي سرعت واکنش تبدي اسيلن به صورق معادله )0( است [15]:
rC H2 2  k1 PC H2 2 m1 PH2 m2  rC H2 2  k P1 H2 )0(
براي محاسبه ثابت غلرفعا ددن واکنش تبدي اسيلن از رابطه سرعت و درصد تبدي با ددق مولي و جرم کاتاللست راکيور پلاگ بهصورق معادله) 10( اسيفاد دد [13].
52439107794

)10( dwFA  dxri با درنظر گرفي A براي اسيلن و همچنل فرض درجهي غلرفعا ددن برابر يک و جاگذاري معادله سلنيلکي در معادله) 0(،
)3( Godinez
معادله) 11( بهدست خواهد آمد که از رسم سمت راست معادله) 11( بر حسب زمان از دلب خط، ثابت غلرفعا ددن واکنش او به دست خواهد آمد.:

103550499051

k td1 lnk WRTC1FAA  ln00108 15/ / x1 )11(
ln / x104/  /098 15گودينز درجههاي واکنش را بهصورق زير در نظر گرفت:
46629640898

)15( 3m2  , m4  معادلهي سرعت توللد اتان مد گودينز بهصورق معادله) 13( است [15].
rC H2 6  k2 PC H24 m3 PH2 m4  )13(
3rC H2 6  k2 PH2 mباا جاگاذاري معادل ه سارعت مصارف اس يلن و توللاد ات ان در معادلههاي راکيور پلاگ و درنظر گرفي غلرفعا دادن از درجاهي او و اسيفاد از قانون ميب نليس [14] معادله) 14( باه دسات آماد اسات که با جاگذاري ثابت غلرفعا ددن واکانش او و حاد و خطاا از رس م سامت ع ل معادل اه )14( بار حس ب زماان از د ل ب ، ثابت غلرفعا ددن واکنش دوم بهدست خواهد آمد.
 1out dx2out kd1 kd2   ln x2 dt 2   )14(
360369-320085

151/ xout1out  1out dx1out 

 x x2dt 
k2 RTCA 2
kd1 kd2t lnk1

غيرفعال شدن از درجهي دوم
رابطه درجه دوم براي غلرفعا ددن کاتاللست با فرض اي که فعاللت اولله برابار واحاد باداد) 1 = oa( باه صاورق معادلاه )15( خواهد دد [13].
118016883224

dadt k ad1 2  ak td111 )15(
براي محاسبه ثابت غلرفعا ددن واکنش تبدي اسيلن با جاگذاري معادله سرعت تبدي اسيلن در معادله )10(، معادله) 17( بهدست ميآيد:
5577429511

00108 15/ / x10981/ln15/ x104/  )17(
k td11
25229-138831

 wk RTC1FAA      wk RTC1FAA 
ب راي محاس به ثاب ت غلرفع ا د دن واک نش تولل د ات ان ، با جاگذاري معادله سرعت تبدي اسيلن و توللد اتان در معادلههاايراکياور پ لاگ و اسايفاد از قاانون مياب نلايس معادلاه) 16( بهدست آمد است:
4404049501




out
d
A
/
out
dx
kk
dx
dt
dt

1
2
2
1
12
1
2

out

d

A

/

out

dx

kk



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید