بهینه‌سازی فرایند جفت‌شدن اکسایشی متان (OCM) با کاتالیست پروسکایت و مدل‌سازیسینتیکی سطرجدید فرایند توسط الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

2 پردیس دانشکده های فنی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تهران

چکیده

در تحقیق حاضر سینتیک فرایند جفت شده اکسایشی متان در یک ریزواکنشگر بستر ثابت و با استفاده از کاتالیست پروسکای، با خوراکی شامل متان و اکسیژن و با نسبت های مختلف بررسی گردید. شرایط بهینه فرایند، دمای $750-785^\c‌i‌r‌c C$،نسبت متان به اکسیژن: ۲ و سرعت فضایی گاز در دبی خوراک m‌l/M‌i‌n۱۶۰m‌i‌n$^{-1}$:۱۰۰ به‌دست آمد. همچنین مدل‌های سینتیکی کلی این فرایند بررسی و پارامترهای بهینه آن با کمک الگوریتم ژنتیک، تعیین شدند. در مقاله حاضر از میان مدل‌های سینتیکی کلی فرایند، شش مدل انتخاب و توسط الگوریتم ژنتیک در برازش با نتایج آزمایشی به‌دست آمده از سیستم آزمایشگاهی در شرایط مختلف فرایندی تحلیل و پارامترهای بهینه تعیین شدند. در میان این مدل‌ها، مدل سانتاماریا با دقت بالاتری بر روی نتایج آزمایش برازش شده است. همچنین الگوریتم لونبرگ ــ مارکوارت نیز در تحلیل و مقایسه با الگوریتم ژنتیک مورد استفاده قرار گرفت که نتایج حاصل نشان می دهند در الگوریتم مذکور برخلاف الگوریتم ژنتیک، امکان گرفتار شدن در دام کمینه نسبی وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

OPTIMIZATION OF OXIDATIVE COUPLING OF METHANE OVER PEROVSKITE CATALYST AND OCM KINETICS MODELING BY GENETIC ALGORITH

نویسندگان [English]

  • Sh. Mokhtari 1
  • A. Vatani 2
  • N.R. Farooji 2
  • V. Eslamimanesh 1
1 Iran Polymer & Petrochemical Institute
2 Dept. of Chemical Engineering Tehran University
چکیده [English]

In recent years, there is a strong incentive to study and develop processes that would convert methane into more valuable chemical & petrochemical products. To this end, in this research, kinetic studies on the oxidative coupling of methane at temperatures of 725, 750, 775, 785°C and a methane/oxygen ratio of 2, 3, 3.5, 4 and 4.5, have been conducted in a tubular fixed bed reaction, using perovskite titanate as the reaction catalysts; optimum operating conditions have been proposed. Correlation of the kinetic data has been performed with the models proposed and their parameters have been optimized. Modeling is based on random searching algorithms, of which GA is one. Six models have been selected among the common kinetic models; then, the selected models have been regressed with experimental data obtained from the ‍‍Catatest system by GA, in order to obtain optimized parameters. One of the selected models (Santamaria) had good agreement with experimental data. The Arrhenius parameters of this model have been obtained by linear regression. The Marquardt algorithm has also been used in this research and its results compared with GA. It should be noted that the Marquardt algorithm is sensitive to first guesses and there is a possibility of trapping in the relative minimum.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic Algorithm
  • OCM kinetic
  • perovskite