منجر شده که برای تولید پروپیلن مقرون به صرفه باشند. فرآیند هیدورژن زدایی اکسایشی پروپان یک روش قابل اطمینان برای تولید پروپیلن است که هیچ کدام از معایب فرآیندهای اخیر تولید پروپیلن را ندارد. با این حال، کنترل گزینش پذیری تنها چالش اصلی پیش روی صنعتی شدن این فرآیند است، زیرا پروپان و پروپیلن می توانند به اکسیدهای کربن و دیگر محصولات تبدیل شوند. در این پژوهش، کاتالیست دوفلزی وانادیوم-نیکل برپایه ترکیبی تیتانیا-سیلیکا به روش ترکیبی سل-ژل و تلقیح مرطوب تهیه و عمل کرد آن در واکنش هیدورژن زدایی اکسایشی پروپان بررسی شد. مشخصات کاتالیست ها با آزمون های XRDا، BETا، FT-IR و SEM تعیین شدند. واکنش های هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان در یک راکتور بستر ثابت انجام و تمام نمونه های ساخته شده در بازه دمایی C° 550-350 با گام دمایی C° 50 بررسی شدند. بهترین عمل کرد برای نمونه کاتالیستی (1: 1)Si: Ti/اV %5/7-Ni %5/7 با بازده 33/14 % با مقدار تبدیل 84/41% به دست آمد.

موضوع تحقیق: در سال های اخیر تولید پروپیلن با مقیاس صنعتی مبتنی بر روش اکسایشی هیدروژن زدایی پروپان  به دلیل عدم محدودیت های ترمودینامیکی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. دراین راستا،   به کارگیری زئولیت های طبیعی با فراوانی بالا و قیمت پایین از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده است. در این مقاله زئولیت طبیعی پرلیت به عنوان پایه کاتالیستی اصلاح شد و سپس عملکرد کاتالیست های سنتزی با فلز فعال وانادیوم در فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان در راستای تولید پروپیلن بررسی‎شد. در این فرایند خوراک مخلوط از پروپان و هوا با دبیh-1  40000  (GHSV)، تحت فشار اتمسفریک و دمای 500 درجه سانتی گراد در یک راکتور کوارتزی بستر ثابت مورد استفاده قرار گرفت. روش تحقیق: در این پژوهش پایه پرلیت طبیعی به عنوان منبعی از آلومینیوم اکسید (Al2O3) و سیلیس (SiO2)  توسط محلول یک مولار آمونیوم نیترات (NH4NO3) مورد تعویض یونی قرار گرفت(PERLIT-I). در ادامه به منظور بررسی تاثیر آلومنیوم زدایی پایه، غلظت های مختلف اسیدی از اسید نیتریک (HNO3) برابر با 0. 75، 1. 5، و 2. 25 مولار، مورد استفاده قرار گرفت (PERLIT-IA). به منظور سنتز کاتالیست های 8% وزنی، چهار پایه سنتزشده توسط وانادیوم به عنوان فلز فعال به روش تلقیح خشک نشانده شدند. به منظور تعیین دقیق ساختار و ارزیابی ویژگی های کاتالیست، آنالیز های پراش اشعه ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترون روبشی (FE-SEM)، و برنامه دمایی واجذب آمونیاک (NH3-TPD) مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج اصلی: نتایج نشان داد میزان غلظت اسید مورد استفاده،  پارامتری تاثیرگذار بر میزان درصد تبدیل و گزینش پذیری کاتالیست ها می باشد. در مقایسه، فعالیت متفاوت قابل توجهی بین عملکرد نمونه V/PERLIT-I نسبت به نمونه های V/PERLIT-IA مشاهده شد. مقدار بیشینه گزینش پذیری برای V/PERL-IA(2. 25) برابر با 74 درصد نشان داده شد. با توجه به نتایج، پایه اصلاح شده پرلیت با گزینش پذیری مناسب می توانند در مطالعات بکارگیری به عنوان پایه صنعتی مورد توجه قرار گیرند.

پروپیلن یکی از فراورده های کلیدی پتروشیمی است که به عنوان خوراک برای تولید پلیمرهای گوناگون و فراورده های میانی به کار می رود. در این مطالعه فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی برای تولید پروپیلن از پروپان به کار گرفته شد و از اکسیژن به عنوان اکسنده استفاده شد. برای اولین بار در فرایند یادشده کاتالیست مولیبدن با درصد وزنی 5، 10 و 15 از مولیبدن اکسید بر پایه نانولوله تیتانیت تهیه شدند. کاتالیست مولیبدن با درصد وزنی برابر 5 از مولیبدن اکسید بر پایه تیتانیای تجاری نیز تهیه شد تا برای مقایسه به کار برده شود. از روش تلقیح برای ساخت کاتالیست ها استفاده شد. همه ی کاتالیست ها در دمای °, C500 در هوا کلسینه شدند. تحلیل های FT-IR، XRD، Raman، BET، TEM و TPR H2-انجام گرفت. بررسی های XRD حضور فاز H2Ti5O11. H2O را تأیید می کند. در تحلیل رامان نانولوله تهیه شده اثری از باند Na-O-Ti دیده نشد. پیوند Ti-O-H توسط رامان مشخص شد. تحلیل TEM ساختار لایه ای نانولوله ها را تأیید می کند. در کاتالیست مولیبدن 5 درصد وزنی بر پایه تجاری و 15 درصد وزنی فاز روتیل در کنار آناتاز هم دیده می شود. افزایش بارگذاری مولیبدن باعث جابه جایی پیک بیشینه ی احیا در تحلیل H2-TPR می شود. درصد همانندی از مولیبدن بر پایه تیتانیای صنعتی و بر پایه نانو لوله تیتانیت بیانگر برتری نانو لوله ی تیتانیت هم از نظر کارایی کاتالیستی و هم طول عمر آن است. کاتالیست دارای10 درصد وزنی از مولیبدن بالاترین میزان بازدهی را در حدود 7/6% و گزینش پذیری در حدود31% و درصد تبدیل 4/21% داشت.

هیدروژن زدایی از آلکان به جهت تولید آلکن یک فرایند کلیدی و مهم در صنایع پتروشیمی است. پروپیلن درواقع واسطه تولید بسیاری از پلیمرهای صنعتی به شمار می رود. در تحقیق پیشرو از CO2 به عنوان اکسنده برای تولید پروپیلن از روش هیدروژن زدایی اکسایشی استفاده گردید. نتایج به دست آمده با تحلیل های XRD، Raman، TEM، BET موردمطالعه قرار گرفت. آزمون های رامان و XRD وجود فاز آناتاز، تشکیل نانولوله های تیتانیا و پخش مناسب گونه های فعال وانادیوم را نشان دادند. آزمون TEM، ساختار نانولوله ای پایه و عدم وجود ناخالصی در آن را تائید کرد. کاتالیست وانادیم به روش تلقیح مرطوب با 5 درصد وزنی از اکسید وانادیم بر پایه ی نانولوله ی تیتانیا تهیه شد. حضور سیلیسیم در ساختار نانولوله تیتانیوم موجب افزایش پایداری حرارتی کاتالیست گردید. کاتالیست حاوی 5 درصد وزنی وانادیم و سیلیسیم توانست به درصد تبدیل %31/28 و گزینش پذیری پروپیلن برابر با 51% در دمای oC 550 دست یابد. این بهبودی و راندمان بالا می تواند به خاطر سطح ویژه بالاتر و پخش بهتر وانادیم بر روی نمونه با پایه تیتانیای اصلاح شده باشد.

رشد شدید تقاضای جهانی برای پروپیلن، موجب مطالعات و تحقیقات گسترده ای جهت یافتن روش های جایگزین به صرفه تر و با مصرف کمتر انرژی و بازده مناسب گردیده است. در این پژوهش از گاما آلومینا به عنوان پایه ی کاتالیست های مولیبدن در فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان، جهت تولید پروپیلن استفاده شده است. کاتالیست ها به روش تلقیح مرطوب تهیه شده است. به منظور ارزیابی و تعیین دقیق مشخصات کاتالیست های ساخته شده، آنالیزهای FTIR، XRD، BET، SEM و XRF انجام گرفته است. از طراحی آزمایش به روش مرکب مرکزی برای بررسی تأثیر پارامترهای دمای واکنش، درصد بارگذاری مولیبدن، نسبت پروپان به اکسیژن و همچنین بررسی تأثیر برهمکنش بین آن ها در تولید پروپیلن طی فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان استفاده شد. برای این منظور از بارگذاری مولیبدن در محدوده 16-4 درصد وزنی، نسبت پروپان به اکسیژن در محدوده 3-1 و دما در محدوده ی 540-380 درجه سلسیوس به عنوان متغیرهای ورودی روش مرکب مرکزی استفاده شد. پس از انجام آزمون راکتوری و تحلیل نتایج توسط نرم افزار طراحی آزمایش مشاهده شد، مدل های پیش بینی شده برای درصد تبدیل پروپان، درصد گزینش پذیری پروپیلن و درصد بازده هیدروژن زدایی اکسایشی با دقت 95% موردقبول است. حالت بیشینه درصد بازده هیدروژن زدایی اکسایشی با مقدار 02/14 درصد در دمای 487 درجه سلسیوس، 22/11 درصد بارگذاری مولیبدن و نسبت پروپان به اکسیژن 5/1 به دست آمد که در حالت آزمایشگاهی توانست با دقت 94% نسبت به حالت پیشنهادی بهینه مدل طراحی آزمایش حاصل شود.

با استفاده از فرآورده های نفتی در صنعت پتروشیمی و انجام یک سری فرآیندهای شیمیایی، می توان محصولات متنوع و با ارزش افزوده به دست آورد. پروپیلن یکی از این محصولات بسیار مهم و اساسی است که می تواند برای تولید مواد مختلف مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین، در مطالعه حاضر، یک مدل پایا و دو بعدی از فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان به پروپیلن در یک راکتور میکرو کانال در شبیه ساز COMSOL انجام شد. سپس، یک بهینه سازی چند هدفه با هدف افزایش پروپیلن (افزایش تولید) و کاهش CO (جلوگیری از تشکیل کک) برای اولین بار انجام گرفت. در مرحله اول مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی خطایی حدود 7% را نشان می دهد که براساس فرضیات مدل قابل قبول است. به منظور تجزیه و تحلیل فرآیند، اثر دما، سرعت جریان خوراک، ترکیب خوراک و ضریب انتقال حرارت بر میزان تولید پروپیلن و CO بررسی شد. سپس برای بهینه سازی عملکرد راکتور و با توجه به هزینه محاسباتی مدل COMSOL و مسئله بهینه سازی، یک مدل جایگزین برای راکتور میکرو کانال براساس روش طراحی آزمایش (DOE) ارائه شد. سرانجام، با کمک مدل حاصل بهینه سازی چند هدفه فرآیند توسط روش D-optimal انجام و جبهه بهینه پرتو به دست آمد. با توجه به نتایج بهینه سازی، افزایش پروپیلن منجر به افزایش تولید CO می شود که نشان دهنده وجود تضاد بین این دو تابع هدف می باشد. پس از بهینه سازی نتایج یکی از نقاط بهینه جبهه پرتو ارائه گردید. دما و سرعت بهینه در این نقطه C° 513 و m/s 103/0 می باشد. در این شرایط، بیشترین مقدار غلظت پروپیلن و کمترین مقدار CO به ترتیب برابر با 195/0 و mol/m3 088/0 محاسبه می گردد.

موضوع تحقیق: امروزه تقاضا برای آلکن ها (الفین ها)، به ویژه اتیلن و پروپیلن، به سرعت رو به افزایش است و انتظار می رود که به طور مداوم رشد کند. آلکان ها (پارافین ها) به دلیل ارزان بودن و فراوان بودن مواد اولیه شیمیایی محبوبی هستند، به همین دلیل مطالعات زیادی جهت پیدا کردن روش جایگزین مناسب انجام گردیده است. در این کار پژوهشی از چارچوب فلزی آلی CuBTC به عنوان پایه کاتالیست مبتنی بر منگنز در فرآیند هیدروژن­زدایی اکسایشی پروپان جهت تولید پروپیلن استفاده شده است. روش تحقیق: بارگذاری اکسید فلزی منگنز بر روی پایه CuBTC به روش تلقیح­تر انجام گرفت. به منظور شناسایی و مشخصه­یابی کاتالیست­ های سنتزشده از آنالیزهای XRD، FTIR، EDX، SEM و BET بهره گرفته شد. همچنین از طراحی آزمایش به روش مرکب مرکزی به منظور بررسی فاکتورهای اساسی دما داخل راکتور، میزان بارگذاری اکسید فلزی منگنز و نسبت پروپان به اکسیژن و تاثیر متقابل این پارامترها با یکدیگر جهت تولید پروپیلن در فرآیند هیدروژن­ زدایی اکسایشی پروپان استفاده گردید. بنابراین میزان بارگذاری اکسید منگنز در محدوده 5-1 درصد وزنی منگنز، دمای داخل راکتور در بازه 280-140 درجه سانتی­گراد و نسبت پروپان به اکسیژن در محدوده 3-1 به عنوان متغیرهای ورودی به طراحی آزمایش وارد شدند. نتایج اصلی: پس از انجام آزمون­ های راکتوری و تجزیه و تحلیل نتایج به دست­آمده به وسیله نرم ­افزار طراحی آزمایش مشاهده گردید، مدل­ های آماری پیشنهادشده توسط نرم­ افزار برای درصد تبدیل، درصد گزینش ­پذیری و بازده فرآیند هیدروژن­ زدایی اکسایشی با دقت قابل قبول 95% مورد تایید قرار گرفت. بهینه­ سازی بازده فرآیند هیدروژن­زدایی اکسایشی با مقدار بیشینه 9/4 با درصد تبدیل 38/28، درصد گزینش ­پذیری 14/18 در دمای 278 درجه سانتی­گراد، بارگذاری اکسید فلزی 74/3 درصد و نسبت پروپان به اکسیژن 5/1 انجام گرفت که دقت بین داده­ آزمایشگاهی و داده پیش ­بینی شده 93% محاسبه گردید.

هیدروژن زدایی کاتالیستی پروپان جهت تولید پروپیلن به عنوان ماده اولیه در تولید پلی پروپیلن برای کاربردهای مختلف اهمیت زیادی دارد. کاتالیست صنعتی Pt-Sn/g–Al2O3 در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان بسیار فعال و گزینش پذیر عمل می کند. استفاده از راکتورهای غشایی روشی برای فائق آمدن بر محدودیت ترمودینامیکی این واکنش است. در این مطالعه، هیدروژن زدایی از پروپان در راکتور غشایی مطالعه شده است. در بخش اول این مطالعه ساخت غشاء و انجام آزمایشات مربوط به غشاء و در بخش دوم انجام واکنش هیدروژن زدایی به کمک غشاء مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بررسی مورفولوژی سطح غشاء و همچنین آزمایش XRD وجود یک فاز همگن پالادیم - نقره را در سطح غشاء تایید می کند. اثر پارامترهای مختلف مانند دما، نسبت هلیم به پروپان و دبی پروپان بر میزان تبدیل و گزینش پذیری نسبت به پروپن بررسی شده است. این واکنش در شرایط بدون استفاده از غشاء و با استفاده از غشاء انجام شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از غشاء میزان تبدیل را در محدوده 10.34-2% و گزینش پذیری نسبت به تولید محصول را در محدوده 22.61-8.44% تغییر می دهد.

1موضوع تحقیق تولید پروپیلن به دلیل فرآورده­ و مشتقات با ارزشی مانند پلیمرها، حلال ها، رنگ ها و ...  بسیار حائز اهمیت است و یکی از مهم ترین بلوک های سازنده در صنعت شیمیایی است. فرآیندهای شکست حراتی و شکست کاتالیستی علاوه بر محدودیت های گزینش پذیری پایین، مصرف بالای انرژی و انتشار قابل توجهCO2 ، نمی تواند تقاضای رو به افزایش پروپیلن را برآورده کنند. در چند دهه اخیر هیدروژن­زدایی از آلکان­های سبک، به دلیل بازده بالای پروپیلن، ایمنی و هزینه عملیاتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. کاتالیست­های Pt-Sn و CrOx که به طور گسترده در فرآیند هیدروژن زدایی پروپان(PDH)  مورد استفاده قرار می­گیرند، فعالیت هیدروژن زدایی و گزینش پذیری مطلوبی دارند؛ با این حال محدودیت های قیمت، غیر فعال شدن و مشکلات زیست محیطی جدی دارند و محققان را به بهبود پایداری در برابر کک، تف­جوشی کاتالیست های Pt و یافتن کاتالیزورهای جدید و طرفدار محیط زیست سوق داده است. روش تحقیق یکی از مسائل چالش برانگیز در فرآیند PDH دستیابی کاتالیست مناسب است. راهکارهای متعددی از جمله اصلاح پایه و معرفی مواد افزودنی برای تقویت عملکرد کاتالیستی و غلبه بر مشکلات و افزایش پایداری مقاوم کاتالیست های پلاتین و کروم پیشنهاد شده است. درک رابطه ساختار - عملکرد کاتالیست ها در طول واکنش PDH برای دستیابی به نوآوری در کاتالیست­های جدید با کارایی بالا ضروری است. نتایج اصلی این پژوهش با هدف معرفی ویژگی های واکنش هیدروژن زدایی، پیشرفت ایجاد شده در توسعه کاتالیست و چالش های موجود درک عمیقی از مکانیسم واکنش و نقش آن در توسعه و جهت های آتی کاتالیست برای توسعه کاربردی و صنعتی ارائه می دهد.

به دلیل تقاضای زیاد در صنایع پتروشیمی، در سال های اخیر، هیدروژن زدایی کاتالیستی از پارافین ها مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. مدل سازی و شبیه سازی راکتورهای جریان شعاعی هیدروژن زدایی پروپان در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته است. این فرآیند در 4 راکتور آدیاباتیک جریان شعاعی با بستر متحرک انجام می گیرد و از گرم کن های میانی، جهت تأمین گرمای واکنش، و یک مبدل حرارتی خوراک استفاده می شود. معادلات جرم و انرژی به همراه معادلات سینتیکی واکنش ها همزمان حل شد و نتایج حاصل از شبیه سازی راکتورها در نرم افزار Polymath. v6 با میانگین خطای نسبی 2/7% تطابق خوبی با داده های صنعتی دارد. همچنین میزان انتخاب پذیری پروپیلن نسبت به پروپان در راکتور چهارم 53% بدست آمد. با مدل سازی و شبیه سازی راکتورها مشخص شد که به دلیل ایجاد کک روی کاتالیست ها و افت فعالیت کاتالیست ها در هر راکتور، به تدریج میزان تبدیل و افت دما در هر راکتور کاهش یافته و میزان تبدیل پروپان در راکتور اول61%، در راکتور دوم 15%، در راکتور سوم 11% و در راکتور چهارم 5% کاهش می یابد.