ナノ医療および生物療法発見ジャーナル
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概要

メタンからエチレンを製造する反応器のモデリング

NI ファイズラエフ

この研究では、メタンの触媒酸素化とエチレン生産プロセスにおけるさまざまな要因の影響について研究しました。得られた結果に基づいて、最適な条件と触媒の構造が選択されました：(Mn2O3)x ∙ (Na2MoO4)y ∙ (ZrO2)z。メタンからエチレンを抽出するための最も適切な技術を得るために、プロセスを熱力学的に評価し、リアクターの数学的モデリングのための主な特性に対するさまざまな技術パラメータの影響を調査しました。

ウズベキスタンには、石油と天然ガスの膨大な埋蔵量があります。天然ガスと石油は、再生不可能で限られた原材料の埋蔵量であることが知られています。石油とガスの合理的な使用は、化学産業をより高いレベルで発展させるのに役立ちます。石油と天然ガスを効率的に使用するために、高効率、低廃棄物、経済的、環境に優しい技術と環境保護の使用に特に注意が払われています。上記に基づいて、世界の科学者が直面している主な課題の1つは、同期を生成する新しい方法の導入です。地元の原材料と産業廃棄物に基づいて輸入された製品を置き換えることができ、無駄がなく、環境に優しく、高品質で競争力のある、国家経済にとって重要な戦術材料。新しい技術の開発、同時に、天然ガスを処理する唯一の合理的な方法は、酸素化によるものです。このプロセスは、1つの段階で大気圧で発生します。このプロセスは、エタンを通過し、エタンはエチレン生成とともに脱水されます。物質全体を考慮すると、次の一連の反応を書くことができます。

反応のガス状生成物は、以下のサーモスタットを使用した「Gazokhrom3101」熱化学検出器で分析されました。サーモスタット温度は100° С 、輸送ガス（空気）の流量は35 ml /分、活性炭を充填したカラムの長さは1m、内径は3mmです。定量分析は絶対評価法で実施しました。 メタン酸素化反応について、10種類以上の触媒の触媒活性をテストしました。ご存知のように、マンガンベースの触媒は、メタンによるエチレン酸化プロセスにおいて高い触媒活性と選択性を備えています。したがって、マンガンベースの触媒はさまざまな化合物の促進特性であることがわかりました。

ZrO2触媒の導入は、その活性化にプラスの効果をもたらしました。ZrO2触媒を追加すると、エチレンの効率は32.9％から42.8％に、エチレンの選択性は76.5％から81.4％にそれぞれ増加しました。最適な触媒を使用したさらなる実験が行われました。メタンの変換は、C2炭化水素プロセスに依存し、使用する触媒組成に依存しますが、反応条件（温度、メタン、空気、特定のバルク速度）にも依存します。このようにして、さまざまな要因が反応速度に与える影響を学びました。バルク速度は、温度800°C、CH4：空気= 1：2の比率で調査されました。バルク速度の変更は、反応器に適用する必要がある触媒のサイズを変更することによって達成されました。最初のメタンと空気の混合物が継続的に送り出されました。

しかし、追加の生成物（エチレンの分解）が形成されることが確認されました。バルク速度の最適値は1000 h -1、エチレンの値は42.8％、選択性は81.4％です。メタン酸化反応に対する温度の影響は、一定のバルク速度（1000 h-1）およびメタン：空気＝1：2で、600～850℃の間隔で50℃の範囲で最適組成の触媒の存在下で調査されました。エチレンの生成は600℃で始まります。最高のエチレン収率は800℃で観察されました。最適温度から温度を上げると、プロセスが低下する可能性があります。したがって、エチレン含有量と選択性が低下します。

メタンの影響: 温度 800°C、バルク速度 1000 h-1 の空気。メタン酸化反応の運動学的規則性を調べるために、メタンと酸素の分圧が、温度 700 ÷ 800°C、バルク速度 600 ÷ 1200 h-1 でのエチレンの生成速度に与える影響を調べました。反応物の分圧がプロセス フロー法則に与える影響を調べる際に、ガスの分圧を変え、ガスの分圧は変えませんでした。線形速度を変えないように、必要な量のアルゴン ガスを反応ゾーンに送りました。触媒のサイズは、永久保存用の特定の速度テスト条件に合わせて調整しました。