مدل سازی CFD واکنش جفت شدن اکسایشی متان در مقیاس دانه ای: تعیین دمای بهینه

دراین تحقیق واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) در مقیاس دانه ای مدل سازی شده و رفتار دانه کاتالیست در راکتور بستر ثابت از دو دیدگاه آزمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرارگرفته است. مدل سازی عددی دانه کاتالیست توسط نرم افزار FLUENT انجام شده و برای ارائه یک مدل جامع و دقیق، این نرم افزار به دو زیر برنامه متصل شده است. نقطه عطف این مدل سازی، اجرای موفق این دو زیر برنامه در نرم افزار می باشد که منجر به مزدوج قرار گرفتن واکنش و نفوذ در داخل دانه می شود. شرایط ورودی مدل منطبق بر شرایط آزمایشگاهی است. دانه کاتالیست با اندازه مش ۸- ۷ در داخل راکتور دیفرانسیلی بستر ثابت با قطر mm ۱۲ در نظر گرفته شده و دماهای عملیاتی ۱۰۲۳، ۱۰۴۸ و K ۱۰۷۳ و ترکیب خوراک (نسبت مولی متان به اکیسژن) ۲ اعمال شده است. کلیه آزمایشات در فشار اتمسفریک و GHSV ثابت برابر -۱ h ۱۲۰۰۰ انجام گرفته است. با بررسی اثر دما بر رفتار کاتالیست در ترم های درصد تبدیل متان و گزینش پذیری و بازده C۲، دمای بهینه در این محدوده عملیاتی برای کاتالیست تیتانیت پروسکایت K ۱۰۴۸ پیشنهاد شده است. دراین دما، کاتالیست بیشترین گزینش پذیری و راندمان برای محصولات مطلوب C۲ را خواهد داشت. پروفایل دمایی در داخل دانه از دیگر نتایج این مدل سازی به شمار می آید. مقایسه نتایج مدل سازی و داده های تجربی تطابق نسبتا خوبی را نشان می دهد.