Dergiler / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2016 / Cilt: 31 - Sayı: 3
İzobütan dehidrojenasyonu için reaksiyon hız ifadesinin geliştirilmesi ve membran reaktör modellemesi
- Sayfa
- 791–798
- DOI
- —
Özet
Bu çalışmada, hidrotermal olarak sentezi gerçekleştirilen Cr-MCM-41 (%3 Cr kütlece) katalizörü üzerinde izobütan dehidrojenasyonu için reaksiyon hız ifadesi geliştirilmiştir. Reaksiyon hızı belirleme çalışmaları diferansiyel reaktör şartlarında, sabit katalizör miktarı (0,05g) üzerinden, farklı izobütan başlangıç konsantrasyonlarında (0,002-0,01mol/L) ve farklı sıcaklıklarda (723K-873K) gerçekleştirilmiştir. CrMCM-41 katalizörü üzerinde yürütülen reaksiyon için aktivasyon enerjisi 55 kJ/mol olarak belirlenmiştir. Ticari olarak temin edilen Pd membran reaktör sisteminde 823K ve 873K sıcaklıklarda izobütan dehidrojenasyonu incelenmiştir. Reaksiyon uygulamalarının gerçekleştirildiği membran reaktör sistemi modellenmiştir. Model denkliklerinin oluşturulmasında izotermal reaktör ve yatışkın durum kabulleri yapılmıştır. Model denkliklerinin çözümünde MATLAB R2011a/ODE45 programından yararlanılmıştır. 823K'de membran reaktörde deneysel belirlenen dönüşüm değerlerinin model sonuçları ile uyum gösterdiği tespit edilmiştir. 873K'de model sonuçları ile deneysel sonuçlar arasındaki farklılık ise membranın 873K'de yan reaksiyonlar için aktif hale gelmesi ile açıklanmıştır
Abstract
In this study, reaction rate expression for isobutane dehydrogenation was derivated on the Cr-MCM-41 catalyst (3% wt. Cr) synthesized by hydrothermal method. The study on derivation of reaction rate expression was performed under differential reactor conditions, with fixed amount of catalyst (0.05 g), at different initial concentration of isobutane (0.002-0.01mol / L) and at different temperatures (723K-873K). Activation energy for the reaction carried out over Cr-MCM-41 catalyst was determined as 55 kJ /mol. Isobutane dehydrogenation was investigated at 823K and 873K in a Pd membrane reactor obtained commercially. Isothermal reactor and the steady-state assumptions were made in derivation of model equations. MATLAB R2011 / ODE45 program was used to solve the model equations. It was predicted that there was a consistence between the conversion value determined from modelling and conversion obtained experimentally for reaction application at 823K. The difference between the experimental and the model results for reactor temperature of 873K was explained by activity of membrane for side reactions.