[ ترمودینامیک ، سنتیک و راکتور ، کاتالیست ]

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
با سلام خدمت همه دوستان عزیز.
از این به بعد تمام مقالاتی که در این مورد هستند فقط در این تاپیک قرار میگیرند.
لطفا در این تاپیک درخواست ندید و درخواستهای خودتون رو توی قسمت مقالات درخواستی مطرح کنید. همچنین برای تشکر فقط از کلید تشکر استفاده کنید و از ایجاد پستهای اضافی که فقط تاپیک رو شلوغ میکنه خودداری کنید.
ممنون




این یک مقاله فارسی در مورد نانو کاتالیست ها می باشد.
 

پیوست ها

  • nanocatalist.pdf
    209.9 کیلوبایت · بازدیدها: 0
آخرین ویرایش توسط مدیر:

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
در سال هاي اخير توجه زيادي به توليد نانو ذرات نقره جهت کاربرد در صنايع مختلف از جمله الکتروني ک، مکاني ... شده است . دليل اين توجه ، خواص منحصر به فرد نقره مانند هدايت گرمايي بالا، هدايت الکتريکي زياد، بالا بودن خواص اپت يک در ا ين ماده و ... مي باشد. روش هاي فيزيکي و شيميايي مختلفي براي توليد نانوذرات نقره وجود دارد که از بين آنها روش واکنش اح ياء ش يميايي محلول ن يترات نقره با مواد کاهنده متفاوت ارجحيت بيشتري دارد. عوامل موثر در تولید محيط واکنش و زمان می باشند. pH ، نانوذرات نقره در اين روش غلظت محلول نيترات نقره، اندازه سطح مس به کار رفته نانوذرات نقره به دست آمده در ا ين تحقيق در حدود ۴۰ نانومتر و توزيع اندازه اين ذرات نيز مناسب مي باشد. از آنجا يي که در ا ين تحق يق کليه آزمايش ها در دماي اتاق و فشار اتمسفريک انجام گرفته اند، اين روش مي تواند جهت تول ي د نانوذرات نقره با هزينه کم و بازدهي بالا به کار گرفته شود.
نانوذرات به دليل قابليت شان در صنايع اپتيک، مکانيک و الکترونيک در سال هاي اخير مورد توجه قرار گرفته اند دراين ميان نانوذرات فلزي کاربردهاي مهمي در صنايع الکترونيک، دندانپزشکي و شيميايي دارند خواص شيميايي، ترموديناميکي و الکتريکي اين نانوذرات به سايز و شکل آنها وابسته است بنابراين کنترل سايز و مورفولوژي اين ذرات مهمترين هدف مي محيط واکنش و ديگر عوامل موثر در توليد اين نانوذرات مي توان به pH باشد. به طور کلي با تغيير روش توليد، نوع ماده کاهنده و اين هدف دست يافت از ميان نانوذرات فلزي، نانوذرات نقره به دليل خواص منحصر به فردشان مثل هدايت گرمايي، مقاومت زياد نقره در برابر اکسيد شدن و فعاليت باکتري کشي آنها به طور گسترده اي مورد توجه قرار گرفته اند اخيراً از روش هاي متعددي براي توليد نانوذرات نقره استفاده شده است؛ مثل: فرايندهاي فيزيکي نظير اتميزه کردن و آسياب کردن، فرايندهاي شيميايي نظير تجزيه حرارتي و واکنش هاي احياء شيميايي، فرايندهاي الکتروشيميايي و روش براي توليد نانوذرات نقره، روش واکنش احياء شيميايي محلول هاي آبي ارجحيت دارد. هدف - توليد توسط مايکروويو اصلي در اين روش، توليد ذرات با شکل و سايز مناسب با بازدهي بالا و قيمت توليد کم است. در توليد نانوذرات نقره از طريق واکنش احياء، فاکتورهاي متعددي موثر مي باشند. خواص نانوذرات به دست آمده از اين روش به شدت تحت تأثير محيط واکنش، نوع ماده کاهنده و زمان مي باشد.
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
راکتورهای با نوترون سریع، راکتورهای زاینده

راکتورهای با نوترون سریع، راکتورهای زاینده

یک راکتور هستهای گرمایی تولید میکند که منشأ آن در شکافت دو هسته قابل شکافت ۲۳۵U یا ۲۳۹Pu قرار دارد. تنها ماده موجود قابل کشافت در طبیعت، ۲۳۵U است که ۱.۱۴۰ اورانیوم طبیعی را تشیل میدهد و بقیه اساسا ۲۳۸U غیر شکافتی است. هر شکافت اتم اورانیوم در اثر یک نوترون، ۲ تا ۳ نوترون با انرژی بالا (بطور متوسط ۲Mev) یعنی نوترونهای سریع (۲۰۰۰۰Km/s) را تولید میکند.این نوترونها به نوبه خود میتوانند با سایر هستههای اورانیوم شکافت انجام دهند که نوترونهای گسیل شده شکافتهای دیگری را تولید میکنند و به این ترتیب واکنش زنجیرهای ایجاد میشود. اگر قطعه ماده قابل شکافت به حد کافی بزرگ باشد، تولید نوترونها تقویت شده و سبب انفجار میشود: این اساس بمب اتمی است. در یک راکتور هستهای یک عده پدیدههای دیگر را برای انجام واکنش مورد نظر قرار میدهند: تعدادی از نوترونها در اورانیوم بویژه در ۲۳۸U بدون تولید شکافت، تعدادی دیگر توسط مواد ساختاری جذب میشوند و بالاخره عده دیگری به بیرون مغز راکتور فرار میکنند و ناپدید میشوند.

شرایط ایجاد شکافت زنجیری
یک راکتور فقط با یک حجم معین که کمترین ماده قابل شکافت را داشته باشد، میتواند کار کند: کمترین مقدار ماده قابل شکافت را جرم بحرانی مینامند. در یک قطعه اورانیوم طبیعی، هر چه قدر بزرگ هم باشد، واکنش زنجیرهای غیر ممکن است: مقدار ماده قابل شکافت (۲۳۵U) بسیار کم است و اکثریت نوترونهای جذب شده با ۲۳۸U تلف میشوند. بنابراین باید بطور مصنوعی شکافتها را در مقابل جذبهای بدون شکافت در شرایط مساعدی قرار داد. دو راه امکان پذیر است:
یا بطور قابل ملاحظهای مقدار ماده قابل شکافت را افزایش میدهند (اورانیوم را با ۲۳۵U غنی کرد یا به آن ۲۳۹Pu افزود)، یا انرژی نوترونها را توسط کند کننده کاهش میدهند و آن نقش ۲۳۵U را (مقطع شکافت ۲۳۵U) در مقابل ۲۳۵۸U (مقطع جذب ۲۳۸U) تقویت میکند. به این ترتیب دو دسته راکتور شکل میگیرند.

انواع راکتور شکافتی
از یک طرف راکتورهایی که بطور مستقیم نوترونهایی با انرژی زیاد ناشی از شکافت را مورد استفاده قرار میدهد و این راکتورها به راکتورهای با نوترونهای سریع معروفند که ماده قابل احتراق آنها شامل یک نسبت زیادی از ماده شکافتی (در راکتورهای بزرگ ۱۵%) است، از طرف دیگر راکتورهایی که کند کنندهها را مورد استفاده قرار میدهند (راکتورهای با نوترونهای حرارتی) و ماده قابل احتراق آن میتواند اورانیوم طبیعی باشد.لازم به یادآوری است که در راکتورهای با نوترونهای حرارتی نمیتوان اورانیوم طبیعی را مورد استفاده قرار داد، مگر آنکه مواد ساختاری و سیال خنک کننده که گرمای تولیدی را برای راه اندازی توربین آلترناتور انتقال میدهد، جذبهای اتلافی بسیار زیادی را سبب نشوند. در بسیاری از راکتورهای حرارتی نوع ماده ساختاری و سیال خنک کننده، یک غنای سبک (در حدود ۳ درصد) از ماده قابل احتراق را الزام میدارد.

ساختمان راکتور
از مجموعهای از یاختههای بنیادی که از مدادهای دراز یا سوزنهای ماده قابل احتراق تشکیل میشوند که سطح آنها توسط یک سیال خنک کننده پوشیده میشود. اگر راکتور با نوترون حرارتی باشد، این یاختهها در داخل کند کننده بطور منظم توزیع میشوند و در راکتور با نوترون سریع کند کننده وجود ندارد. این مجموعه، مغز راکتور را تشکیل میدهد و توسط بازتاب کنندهای احاطه میشود که فرار نوترونها را محدود میکند و یک محافظ بیولوژیکی (بتن) در مقابل تشعشعات دارد. در مورد راکتورهای با نوترونهای سریع منطقهای به نام غلاف و بطور مستقیم واقع در اطراف مغز، تولید تازه را امکان پذیر میسازد.قسمت اساسی یک راکتور با نوترون حرارتی (مغز) از عناصر قابل احتراق تشکیل میشود که توسط یک سیال مخصوصی که بطور منظم در کند کننده قرار دارد، سرد میشود. ماده قابل احتراق شامل ماده شکافتی (معمولا اکسید اورانیوم کم و بیش غنی شده در ایزوتوپ ۲۳۵) اغلب به صورت مدادهایی (بخ قطر حدود ۱۰ تا ۱۲ میلی متار و به ۳.۵ متر در یک راکتور بزرگ) در یک غلاف فلزی قرار داده میشود. سیال خنک کننده ممکن است آب معمولی، آب سنگین یا یک گاز باشد. کند کننده آب معمولی، آب سنگین یا گرافیت است. مغز راکتور با یک بازتاب کننده احاطه میشود که از همان ماده کند کننده تشکل میشود و فرار نوترونها را به حداقل میرساند، مجموعه در یک پوشش ضخیم بتونی قرار میگیرد تا در مقابل تشعشعات، یک حفاظ بیولوژیکی باشد.در یک راکتور با نوترونهای سریع همان تشکیل دهندههای اساسی به استثنای کند کننده وجود دارد. ماده قابل احتراق از پلوتونیم که به صورت اکسید مخلوط PUO۲ - UO۲ است. سوزنهای ظریف ماده قابل احتراق (به قطر ۶ تا ۸ میلیمتر و به طول ۰.۵ تا یک متر) با فولاد زنگ نزن پوشانده شده و توسط سدیم مذاب سرد میشوند. سایر سوزنها به نام غلاف، شامل اکسید UO۲، مغز را احاطه میکنند. آنها تولید تازه را بر اثر تبدیل ۲۳۸U به ۲۳۸Pu سبب میشوند. بازتاب کننده معمولا از قطعات فولادی تشکیل می شود.

مورد خاص راکتورهای زاینده
نوعی از این راکتورها با مقدار زیادی از سدیم مایع خنک میشوند (مانند راکتور سوپرفنیکس که در مدار اولیه آن ۱۵۰۰ تن و در مدار ثانویه ۳۵۰۰ تن سدیم در نظر گرفته شده است) . ظرفیت گرمای سدیم زیاد است و در صورت نبودن مصرف، دمای مغز راکتور بیش از چند درجه در ساعت افزایش نمییابد و آن خطر گرمی فزونی کلی را از بین میبرد و به راکتور زمان توقف بیشتری میدهد. به هنگام کار راکتور، دمای سدیم در حدود C ۴۰۰ است و از دمای جوش آن (c ۸۸۰) خیلی دور است. بنابراین، سدیم در ذخیره گرما برای کوتاه مدت نقش بسیار مؤثری دارد. زیرا در ذخیره گرما با وجود این سدیم دارای خطراتی است و احتیاطهای ویژهای را الزام میدارد و در تأسیسات کلاسیکی از آن استفاده نمیشود.
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
بحث های زیبای راکتور....

بحث های زیبای راکتور....

Center for Structural and Molecular Biology Open to Users

In a multicellular organism, such as a human, cells must communicate with one another to coordinate their activities across the entire organism. Cells send messages to each other through signaling compounds that attach themselves in lock-and-key fashion to protein receptors present both on cell surfaces and inside cells. These signaling compounds include proteins, hormones, peptides, amino acids, and even dissolved gases.
An example of a signaling compound is the hormone estrogen, which swims around in circulating blood and interacts with its receptors located on the surfaces of cells within the endocrine system. Some small signaling compounds can pass through the cell membrane to interact with a receptor inside the cell, while others remain tightly bound to the surface of one cell and interact with receptors bound to the surface of a neighboring cell. Characterizing the details of these and other types of interactions of biomolecular complexes is the chief goal of a new DOE user facility at ORNL, the Center for Structural and Molecular Biology (CSMB). Michelle Buchanan, associate director of ORNL's Life Sciences Division (LSD), also serves as director of the CSMB. The CSMB includes scientists from LSD and from ORNL's Chemical and Analytical Sciences (CASD) and Solid State divisions, as well as from Los Alamos National Laboratory (LANL).
Artist’s conception of the cold neutron source–hydrogen moderator vessel, which is being built in 2000 and will be installed in 2001 in ORNL's High Flux Isotope Reactor. Neutrons from the reactor are slowed down by frequent collisions with the moderator’s hydrogen atoms. Because the collisions heat up the hydrogen, it must be cooled down by a helium refrigerator to remain an effective neutron moderator. The moderator vessel cutaway (above) shows the temperature of representative hydrogen flow streams.

"The new center is based on our traditional strengths in neutron science, mass spectrometry, and computational sciences," Buchanan says. "Our mass spectrometry and computational sciences capabilities are now open to outside researchers."
DOE's Office of Biological and Environmental Research supports the CSBM and is providing nearly $6 million to build a biological small-angle neutron scattering (Bio-SANS) instrument, which should be functioning by June 2002. Bio-SANS will be added to the guide hall of the new cold neutron source now being constructed at ORNL's High Flux Isotope Reactor (HFIR).
"The biological SANS instrument will be designed to have both high flux and low background, which is critical to the analysis of biological materials," Buchanan says. "The upgrade of the HFIR offers a unique opportunity to provide the biological community with a SANS facility that rivals the best capabilities in the world.
"X-rays give excellent high-resolution analysis of the structure of proteins in crystals," she says. "But some very important proteins cannot be crystallized. Also, scientists use nuclear magnetic resonance (NMR) and SANS to study these proteins in their natural form, in solution. Results from the Bio-SANS will not only complement data obtained from X-ray crystallography and NMR but also will provide unique information on the interactions of biomolecules in complexes involved in the cell-signaling processes."
CASD's Organic and Biological Mass Spectrometry Group has added several new mass spectrometers to supplement its current capabilities, including a high-performance Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) instrument.
"The new FTICR is equipped with an electrospray ionization source, which will allow us to study large proteins and protein complexes," says Buchanan. "The instrument was delivered with a 7-Tesla superconducting magnet. It will be upgraded this summer with a 9.4-Tesla magnet, which will increase the performance of the instrument with respect to both mass resolution and dynamic range. We are very excited about having this instrument for biological studies."
LSD's Computational Protein Structure Group, which predicts protein folding and threading using sophisticated computer models, will assist with interpreting data on biomolecules obtained by researchers using SANS. This group will work closely with researchers at LANL to provide users with user-friendly software for the interpretation of data.
Buchanan sees a bright future ahead for the new CSMB. "We are just beginning to get the word out about the CSMB and have already had researchers from the University of Tennessee come to use the mass spectrometry resource."
Communication between scientific facilities and users may be just as important as it is between cells in multicellular organisms.​
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
ادامه...

ادامه...

Gas Cooled Fast Reactor- GFR

The Gas-Cooled Fast Reactor (GFR) system features a fast-spectrum, helium-cooled reactor and closed fuel cycle. The main characteristics of the GFR are: a self-generating core (i.e., conversion ratio = 1) with a fast neutron spectrum, robust refractory fuel, high operating temperature, direct energy conversion with a gas turbine, and full actinide recycling (possibly with an integrated, on-site fuel reprocessing facility).
Several fuel forms are candidates that hold the potential to operate at very-high temperatures and to ensure an excellent retention of fission products: composite ceramic fuel, advanced fuel particles, or ceramic clad elements of actinide compounds. Core configurations may be based on prismatic blocks, pin- or plate-based assemblies.
The GFR is primarily envisioned for missions in electricity production and actinide management, although it may be able to support hydrogen production as well. The GFR design will utilize a direct-cycle, helium turbine for electricity and process heat for production of hydrogen. Through the combination of a fast-spectrum and full recycle of actinides, the GFR minimizes the production of long-lived radioactive waste. The GFR's fast-spectrum also makes it possible to use available fissile and fertile materials (including depleted uranium) considerably more efficiently than thermal-spectrum gas reactors with once-through fuel cycles.​
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
ادامه...

ادامه...

FAST-SPECTRUM REACTORS


Gas-Cooled Fast Reactor- GFR

The Gas-Cooled Fast Reactor (GFR) system features a fast-neutron spectrum and closed fuel cycle for efficient conversion of fertile uranium and management of actinides. A full actinide recycle fuel cycle with on-site fuel cycle facilities is envisioned. The reference reactor is a 600-MWth/288-MWe helium-cooled system operating with an outlet temperature of 850°C using a direct Brayton cycle gas turbine for high thermal efficiency. Several fuel forms are being considered for their potential to operate at very high temperatures and to ensure an excellent retention of fission products: composite ceramic fuel, advanced fuel particles, or ceramic clad elements of actinide compounds. Core configurations are being considered based on pin- or plate-based fuel assemblies or prismatic blocks. The GFR is primarily envisioned for missions in electricity production and actinide management, although it may be able to also support hydrogen production

Lead-Cooled Fast Reactor- LFR

The Lead-Cooled Fast Reactor (LFR) system features a fast-neutron spectrum and a closed fuel cycle for efficient conversion of fertile uranium and management of actinides. A full actinide recycle fuel cycle with central or regional fuel cycle facilities is envisioned. The system uses a lead or lead/bismuth eutectic liquid-metal-cooled reactor. Options include a range of plant ratings, including a battery of 50-150 MWe that features a very long refueling interval, a modular system rated at 300-400 MWe, and a large monolithic plant option at 1200 MWe. The term battery refers to the long-life, factory-fabricated core and not to any provision for electrochemical energy conversion. The fuel is metal or nitride-based and would contain fertile uranium and transuranics.
The most advanced of these is the Pb/Bi battery, which employs a small size core with a very long (10-30) year core life. The reactor module is designed to be fabricated at a factory and then be transported to the plant site, rather than being manufactured at the plant site itself. The reactor is cooled by natural convection and sized between 120-400 MWth. The reactor has a nominal outlet temperature of 550°C with a possible upper limit of 800°C. The system is designed for distributed generation of electricity and other energy products, including hydrogen and potable water

Sodium-Cooled Fast Reactor- SFR

The Sodium-Cooled Fast Reactor (SFR) system features a fast-neutron spectrum and a closed fuel cycle for efficient conversion of fertile uranium and management of actinides. A full actinide recycle fuel cycle is envisioned with two options. One option is an intermediate size (150 to 500 MWe) sodium-cooled reactor with a uranium-plutonium-minor actinide-zirconium metal alloy fuel, supported by a fuel cycle based on pyrometallurgical processing in collocated facilities. The second option is a medium to large (500 to 1500 MWe) sodium-cooled fast reactor with mixed uranium-plutonium oxide fuel, supported by a fuel cycle based upon advanced aqueous processing at a central location serving a number of reactors. The outlet temperature is approximately 550°C for both reactor options. The SFR system is primarily envisioned for missions in electricity production and actinide management.​
 

mahdi.adelinasab

کاربر بیش فعال
کاربر ممتاز
آخرین ویرایش توسط مدیر:

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
بررسي اثر روش ساخت بر عملكرد كاتاليست گوگردزدايي

بررسي اثر روش ساخت بر عملكرد كاتاليست گوگردزدايي

بررسي اثر روش ساخت بر عملكرد كاتاليست گوگردزدايي

چكيده: تركيب هاي گوگرددار موجود در مشتقات نفتي باعث توليد آلاينده هاي هوا، ايجاد خوردگي در تجهيزات فلزي و مسموم شدن كاتاليست هاي پالايشگاهي مانند كاتاليست ريفرمينگ مي شود، لذا ضرورت استفاده از كاتاليست هاي گوگردزدايي (HDS) براي كاهش ميزان گوگرد موجود در برش هاي نفتي بر همه آشكار است. اين كاتاليست ها به طور عمومي شامل پوشش تك لايه و توزيع يكنواختي از اكسيد يكي از فلزهاي گروه VIB مانند موليبدن و اكسيد يكي از فلزهاي گروه VIII مانند كبالت روي پايه كاتاليستي گاما-آلومينا است. در تحقيق حاضر، پس از بررسي روش هاي ساخت كاتاليست، روش تلقيح خشك و متوالي نمك هاي آمونيم هپتاموليبدات و كبالت نيترات روي گاما- آلوميناي كروي با سطح ويژه216m2/g براي ساخت كاتاليست مورد نظر انتخاب و اثر pH محلول تلقيح، غلظت موليبدن و كبالت، سرعت خشك كردن و دبي خوراك مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين به منظور شناسايي و ارزيابي كاتاليست ها، برخي نمونه هاي ساخته شده مورد تجزيه روبشي ميكروسكوپ الكتروني و آزمون هاي پروزيمتري و راكتوري قرار گرفته است. سپس كاتالسيت5 JDS-C (يكي از كاتاليست هاي ساخته شده در اين تحقيق) در راكتور پايلوتي در دماي290 درجه سانتيگراد و فشار15bar (مشابه شرايط عملياتي واحد HDS پالايشگاه ها) مورد ارزيابي قرار گرفته كه توانايي كاهش گوگرد نفتا را از1200ppm به كم تر از1ppm نشان مي دهد. عملكرد اين كاتاليست در مقايسه با كاتاليست تجاري قابل قبول است.


به علت رشد سريع فناوري و به موازات آن بي توجهي به مسايل زيست محيطي، آلودگي در برخي موارد مانند آلودگي هوا در حال تبديل به يك بحران جهاني است. از مهمترين آلاينده هاي هوا كه عامل ايجاد باران هاي اسيدي نيز هست، مي توان اسيدهاي گوگرد و اكسيدهاي نيتروژن را نام برد. از طرف ديگر از مهمترين مبادي ورود اين آلاينده ها به هوا مي توان به انواع سوخت، به ويژه بنزين اشاره كرد كه روزانه ميليون ها ليتر آن سوزانده شده و باعث آلودگي هوا مي شود. براساس نياز پالايشگاه هاي نفت، حد مجاز ميزان گوگرد در برش سبك نفتا (كه به طور عمومي صرف تهيه بنزين مي شود) كم تر از0/5ppm است، حال آنكه اين عنصر در برخي از انواع نفتا به بيش از500ppm هم مي رسد. همچنين وجود بيش از حد مجاز گوگرد در نفتا، افزون برايجاد آلاينده هاي هوا باعث خوردگي مخازن، راكتورها، لوله ها و اتصال هاي فلزي شده و در ضمن موجب مسموميت كاتاليست هاي پايين دستي گران قيمتي مانند كاتاليست هاي ريفرمينگ مي شود. لذا سه دليل ياد شده به خوبي اهميت حذف گوگرد از برش هاي نفتي را نمايان مي سازد.
در حال حاضر حذف گوگرد از تركيب هاي نفتي با استفاده از كاتاليست هاي گوگردزدايي و مجاورت هيدروژن انجام مي شود، بدين ترتيب كه اتم گوگرد تركيبات گوگرددار در دما، فشار و نسبت معيني از هيدروژن به خوراك، در مجاورت هيدروژن به هيدروژن سولفيد تبديل مي شود:



كاتاليست هاي HDS در صنعت نفت، حكم كاتاليست هاي فداشونده را دارند، زيرا با جذب سمومي چون تركيب هاي گوگرددار، نيتروژن دار و فلزهاي سنگيني مانند سرب، ارسنيك، واناديم و نيكل، استهلاك كاتاليست هاي گران قيمتي چون ريفرمينگ و كراكينگ را به تأخير مي اندازند.
اين كاتاليست ها به طور عمومي به روش تلقيح ساخته مي شوند كه خود بردو نوع است. در نوع اول، حجمي از محلول آبي نمك هاي موليبدن و كبالت معادل حجم حفره هاي پايه با غلظت معين در دماي مشخصي روي پايه پاشيده مي شود(تلقيح خشك)و در نوع دوم، پايه كاتاليست در حجم زيادي از محلول تلقيح غوطه ور مي شود.(تلقيح تر)


بخش تجربي
در اين تحقيق، روش تلقيح خشك و متوالي محلول نمك هاي آمونيم هپتاموليبدات چهار آبه (Art 1182)Merck و كبالت نيترات شش آبه (Cod.141258) Panareac روي پايه گاما- آلوميناي كروي(1/8/210) Sasol با قطر1/8 ميلي متر انتخاب شد. سپس چند نمونه از اين كاتاليست با تغيير پارامترهاي pH محلول تلقيح، غلظت موليبدن و كبالت در كاتاليست نهايي و سرعت خشك كردن كاتاليست ساخته شد و مورد آزمون هاي تجربه روبشي ميكروسكوپ الكتروني
(840 JXA)، سطح (Quantochrome Quantasorb) ، پروزيته(ASAP 2010 Micromeritis) و آزمون راكتوري قرار گرفت.
به منظور بررسي رفتار كاتاليست ها در شرايط حاد، در همه آزمون هاي راكتوري، از يك نوع خوراك سنتزي نفتا با محتواي گوگرد بالا استفاده شد كه ويژگي هاي آن در جدول1 ارايه شده است.

روش ساخت نمونه ها
ابتدا نمك آمونيوم هپتاموليبدات در حجمي از آب معادل حجم حفره هاي پايه كاتاليست(0/76cm3/g ) حل شده و به آرامي روي پايه پاشيده مي شود. حين پاشيدن محلول، پايه هم زده مي شود تا محلول به طور يكنواخت به همه دانه هاي پايه برسد. مدت6 ساعت پايه تلقيح شده در يك استوانه دوار با دماي25 تا30 درجه سانتيگراد و18 ساعت ديگر نيز در همان دما بدون چرخش نگهداري شده تا بخشي از آب آن به آرامي خشك شود. سپس دماي خشك كن با برنامه10OC/30min تا دماي120 درجه سانتيگراد افزايش يافته و نمونه3 ساعت نيز در اين دما خشك مي شود و در نهايت نمونه با برنام50OC/15min تا دماي600 درجه سانتيگراد و6 ساعت نيز در اين دما كلسينه مي شود. در مرحله بعد با استفاده از محلول كبالت نيترات به همين روش عمل تلقيح كبالت روي پايه تلقيح شده به وسيله موليبدن انجام و نمونه خشك و كلسينه مي شود. به طور خلاصه مي توان شرايط ساخت5 نمونه كاتاليست ساخته شده در اين تحقيق را به شرح جدول2 بيان كرد.
اثر pH محلول تلقيح دو نمونه JDS-C1 و JDS-C2 با شرايط مشابه ولي به ترتيب با pH محلول هاي تلقيح4 و7 ساخته شد كه pH محلول دوم با استفاده از محلول آمونياك به7 رسانده شد. نمونه هاي به دست آمده هر دوبا غلظت نهايي Mo برابر8/6 درصد پس از كلسينه شدن مورد تجزيه روبشي ميكروسكوپ الكتروني قرار گرفت و غلظت موليبدن آن در قطر ذره ها بررسي شد. توضيح اينكه اين دو نمونه مورد تلقيح كبالت قرار نگرفته، لذا آزمون هاي سطح، پروزيته و راكتوري روي آنها انجام نشده است.



اثر غلظت موليبدن و كبالت
دوكاتاليست JDS-C3 و JDS-C4 با شرايط مشابه ولي غلظت هاي نهايي Mo و Co متفاوت به شرح جدول3 ساخته شد. اين دونمونه مورد تجزيه SEM ، پروزيمتري نيتروژن و آزمون راكتوري قرار گرفت.


اثر سرعت خشك كردن
براي بررسي اثر سرعت خشك كردن بر توزيع موليبدن و كبالت در كاتاليست نهايي، نمونه JDS-C5 مشابه نمونه JDS-C3 ساخته شد با اين تفاوت كه در آن، عمليات خشك كردن با سرعتي پايين تر صورت گرفت. جدول2 برنامه دمايي عمليات خشك كردن دونمونه را نشان مي دهد.

اثر دبي خوراك
براي بررسي ميزان مشكل نفوذ مولكول هاي خوراك به حفره هاي كاتاليست، آزمون راكتوري كاتاليست JDS-C3 در دو دبي متفاوت خوراك انجام شد كه نتيجه آن در جدول6 آورده شده است.


نتيجه و بحث
با مقايسه توزيع موليبدن در نمونه هاي JDS-C1 و JDS-C2 مي توان ديد كه توزيع موليبدن در نمونه دوم، به ويژه در گستره200 تا1200 ميكرون راستاي قطر دانه يكنواخت تر بوده و به عبارت ديگر ميزان تخم مرغي بودن آن كمتر است. اين مسأله با توجه به پايداري گونه هاي متنوع اكسي آنيون هاي موليبدن در pH هاي متفاوت قابل توجيه است. براين اساس گونه هاي اكسي آنيوني موليبدن با درجه پليمريزه شدن بالا مانند-Mo8O264 و-Mo7O246 در pH هاي اسيدي و گونه هاي با درجه پليمريزه شدن پايين مانند-Mo2O74 و -MoO42 در pH هاي خثني و قليايي پايداري بيشتري دارند و لذا مي توان گفت كه در pH=7 گونه هاي با اندازه كوچك تر غالب بوده كه به راحتي مي توانند در همه حفره هاي پايه نفوذ كرده و توزيع مناسب تري از موليبدن در كاتاليست حاصل شود. از طرف ديگر ثابت شده است كه هر چه ميزان يكنواختي در توزيع موليبدن و كبالت (به ويژه موليبدن) در كاتاليست نهايي بيشتر باشد، كاتاليست بهتري حاصل مي شود. لذا pH محلول تلقيح موليبدن كاتاليست هاي بعدي برابر7 در نظر گرفته شد.
با توجه به اين كه موليبدن فاز اصلي كاتاليتيكي بوده و كبالت نقش ارتقا دهنده كاتاليست را دارد و با مقايسه نتيجه هاي آزمون هاي راكتوري دوكاتاليست JDS-C3 و JDS-C4 مي توان غلظت مناسب اين دو عنصر را تعيين كرد. همان گونه كه جدول5 نشان مي دهد، با كمي تفاوت، كيفيت كاتاليست JDS-C3 از كاتاليست JDS-C4 بهتر است كه اين مطلب را مي توان با توجه به نتيجه جدول4 توجيه كرد.
همانگونه كه ديده مي شود از يك طرف توزيع موليبدن و كبالت در كاتاليست JDS-C3 يكنواخت تر بوده و از طرف ديگر سطح ويژه BET آن نيز بيشتر است. علت اين پديده را نيز مي توان مربوط به غلظت پايين تر Mo و Co در كاتاليست JDS-C3 دانست، چرا كه در غلظت هاي پايين تر، سطح پايه به صورت تك لايه (به جاي چند لايه) به وسيله اكسيدهاي موليبدن و كبالت پوشيده شده و در نتيجه سطح كاتاليست بيشتر و توزيع گونه هاي كاتاليتيكي يكنواخت تر است كه به بهبود كيفيت كاتاليست كمك مي كند.



سرعت خشك كردن كاتاليست هاي HDS به دليل عدم بر هم كنش فاز كاتاليتيكي با پايه و در نتيجه مهاجرت نمك تلقيح شده به واسطه جابجايي آب(حين خشك كردن) از مركز دانه ها به سمت محيط آنها، اهميت بالايي دارد. همانطور كه جدول5 نشان مي دهد، كاتاليست JDS-C5 داراي كيفيت بهتري نسبت به كاتاليست JDS-C3 بوده كه آن را مي توان به كندتر شدن برنامه دمايي خشك كردن(جدول2)، كاهش مهاجرت گونه هاي كاتاليتيكي به سمت محيط دانه ها و در نتيجه يكنواخت تر شدن توزيع آنها در كاتاليست نهايي نسبت داد.
مشخص شده هرچه زمان تماس خوراك با كاتاليست بيشتر باشد، ميزان گوگردزدايي نيز بيشتر مي شود و هرچه اندازه حفره هاي كاتاليست كوچك تر يا اندازه مولكول هاي خوراك بزرگ تر باشد، اثر زمان تماس بر ميزان گوگردزدايي مشهودتر خواهد بود.


براي بررسي اين موضوع، كاتاليست JDS-C3 در دماي290 درجه سانتيگراد(دماي عملياتي گوگردزدايي در پالايشگاه ها) تحت دو شرايط مشابه ولي با دو دبي خوراك و هيدروژن متفاوت يعني يكي شبيه به شرايط عملياتي پالايشگاه ها و ديگري با20 درصد كاهش، مورد آزمايش راكتوري قرار گرفت. همانطور كه جدول6 نشان مي دهد، كاهش20 درصدي دبي خوراك و هيدروژن در فشار ثابت، باعث كاهش گوگرد باقي مانده در فرآورده از3/5ppm به2/8ppm مي شود. اين پديده مؤيد آن است كه هرچه دبي خوراك كمتر يا به عبارتي زمان تماس آن با كاتاليست بيشتر باشد، امكان نفوذ خوراك حفره هاي كاتاليست و برهم كنش با سطح فعال آن بيشتر خواهد بود.
در نهايت كاتاليست JDS-C5 به موازات يك كاتاليست تجاري براي مقايسه عملكرد، تحت شرايط مشابه پالايشگاه و در راكتور پايلوتي (100 ميلي ليتري) مورد ارزيابي راكتوري قرار گرفت كه نتيجه هاي حاصل در جدول7 آورده شده است. همانطور كه از جدول مي توان استنباط كرد، كاتاليست JDS-C5 در حد راكتور پايلوتي نيز نتايج قابل قبول و تا حدودي بهتر از كاتاليست تجاري نشان مي دهد.


نتيجه گيري نهايي
همانگونه كه نتيجه هاي اين تحقيق نشان مي دهد، مي توان بيان كرد كه عامل هاي pH محلول تلقيح، غلظت عنصرهاي كاتاليتيكي و سرعت خشك كردن نمونه ها از جمله عامل هاي مهم و مؤثر بركيفيت كاتاليست نهايي بوده كه با كنترل آنها مي توان به كاتاليستي با بازده كاتاليز بالا در فرآيند گوگردزدايي دست يافت.

مؤلفان: محمد عابدي، غلامرضا وحداني، خورشيد مقدم
مأخذ: نشريه شيمي و مهندسي شيمي ايران، دوره26، شماره2،
 

phalagh

مدیر بازنشسته
بررسي سينتيكي و مقايسه فعاليت كاتاليستهاي هيدروتريتينگ در فرايند گوگرد زدايي تيوفن در گازوئيل

بررسي سينتيكي و مقايسه فعاليت كاتاليستهاي هيدروتريتينگ در فرايند گوگرد زدايي تيوفن در گازوئيل

در مقاله حاضر، نتايج بررسي فرآيند گوگرد زدايي توسط هيدروژن بر روي دو نوع كاتاليست هيدروتريتينگ، در شرايط مشابه با شرايط عملياتي، ارايه شده و مورد مقايسه قرار گرفته است. فعاليت دو نوع كاتاليست تجارتي كه تفاوت قابل ملاحظه اي از نظر خواص فيزيكي ساختار داخلي شامل سطح مخصوص و حجم حفرات، اندازه و شكل ظاهري، دارند در دماهاي مختلف و فشارهاي بالا به منظور گوگرد زدايي از گازوئيل بررسي شده است. كاتاليست (A) از نوع كاتاليستهاي حفره ريز و كاتاليست (U) از نوع كاتاليستهاي حفره متوسط مي باشد.
در اين تحقيق، مدل سرعت ذاتي واكنش گوگردزدايي در يك راكتور انتگرالي در شرايط بستر جويباري بدست آمده است. اين مدل بصورت يك مدل تجربي قابل انطباق با شرايط عملي در فشارهاي بالاتر از 1.2 MPa، در دماهاي بالاتر از 250 °C و در سرعتهاي فضايي 4 hr-1 تا 7.5 استخراج شده است. به منظور تعيين ضريب پيچش كاتاليست، فعاليت كاتاليستهاي مورد نظر در واكنش گوگردزدايي با توجه به اندازه و شكل دانه ها در شرايط وجود مقاومت نفوذي مجددا در راكتور انتگرالي مورد بررسي قرار گرفته است و پس از تعيين درصد تبديل، با كمك ارايه يك مدل رياضي قابل انطباق با شرايط آزمايش، ضريب تاثيرپذيري، مدول تيل، ضريب نفوذ موثر و در نتيجه ضريب پيچش كاتاليستها تعيين شده است و در دو نوع كاتاليست مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفته است. به نظر مي رسد از پارامترهاي حاصل در اين تحقيق بتوان در مدلسازي و طراحي راكتورهاي بستر جويباري در فرآيند گوگرد زدايي استفاده كرد.
كليد واژه: گوگردزدايي، سينتيک واكنش، گازوئيل، كاتاليست نيكل و موليبدن، ضريب پيچش
 

پیوست ها

  • Gas_oil.pdf
    422.9 کیلوبایت · بازدیدها: 3

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
بررسي رژيمهاي جريان حبابي در بيوراكتور ايرليفت

بررسي رژيمهاي جريان حبابي در بيوراكتور ايرليفت

بررسي رژيمهاي جريان حبابي در بيوراكتور ايرليفت حاوي محيط مدل فرآيند گوگرد زدايي زيستي
دانلود
 

نازنین

عضو جدید
کاربر ممتاز
مقايسه انواع متفاوت كاتاليستهاي اكسيدكروم در هيدروژن زدايي پروپان

مقايسه انواع متفاوت كاتاليستهاي اكسيدكروم در هيدروژن زدايي پروپان

مقايسه انواع متفاوت كاتاليستهاي اكسيدكروم در هيدروژن زدايي پروپان
 

پیوست ها

  • 13c15f997c76e015.pdf
    476.4 کیلوبایت · بازدیدها: 0

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
بررسي و مقايسه مشخصات سيستمهاي تجاري شده بيوراكتورهاي غشايي

بررسي و مقايسه مشخصات سيستمهاي تجاري شده بيوراكتورهاي غشايي

بررسي و مقايسه مشخصات سيستمهاي تجاري شده بيوراكتورهاي غشايي

دانلود
 

سرمد حیدری

مدیر تالارهای مهندسی شیمی و نفت
مدیر تالار
فرآيند كراكينگ كاتاليستي بستر سيال- اتمايزيشن- اتمايزرهاي دوفازي

فرآيند كراكينگ كاتاليستي بستر سيال- اتمايزيشن- اتمايزرهاي دوفازي

فرآيند كراكينگ كاتاليستي بستر سيال- اتمايزيشن- اتمايزرهاي دوفازي
 

پیوست ها

  • 01143.pdf
    408.5 کیلوبایت · بازدیدها: 0

davood petro

عضو جدید
جداسازی ترکیبات گوگردی موجوددر بنزین توسط کاتالیست برپایه نانو لوله های کربنی

جداسازی ترکیبات گوگردی موجوددر بنزین توسط کاتالیست برپایه نانو لوله های کربنی

جداسازی ترکیبات گوگردی موجوددر بنزین توسط کاتالیست برپایه نانو لوله های کربنی
 

پیوست ها

  • 102.pdf
    381.5 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
تعيين سينتيک واکنش سنتز فيشر- تروپش روي کاتاليست بر اساس کبالت

تعيين سينتيک واکنش سنتز فيشر- تروپش روي کاتاليست بر اساس کبالت

[FONT=Nazanin,Bold]تعيين سينتيک واکنش سنتز فيشر- تروپش روي کاتاليست بر اساس کبالت
[/FONT]
 

پیوست ها

  • 03134.pdf
    305 کیلوبایت · بازدیدها: 3

hadi18

کاربر فعال
مطالعه جفت شدن اكسايشي متان توسط كاتاليست تقويت شده با ليتيم (Mn+W)/SiO2

مطالعه جفت شدن اكسايشي متان توسط كاتاليست تقويت شده با ليتيم (Mn+W)/SiO2

مطالعه جفت شدن اكسايشي متان توسط كاتاليست تقويت شده با ليتيم (Mn+W)/SiO2
 

پیوست ها

  • 03104.pdf
    320.1 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
توليد ايزوپروپيل الکل از استن در رآکتور دوغابی با کاتاليست اوروشيبارا نيکل در فاز مايع

توليد ايزوپروپيل الکل از استن در رآکتور دوغابی با کاتاليست اوروشيبارا نيکل در فاز مايع

[FONT=Nazanin,Bold]
توليد ايزوپروپيل الکل از استن در رآکتور دوغابی با کاتاليست​
اوروشيبارا نيکل در فاز مايع
[/FONT]
 

پیوست ها

  • 03121.pdf
    220.1 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
افت فعاليت کاتاليست در راکتور دومرحله ای متانول

افت فعاليت کاتاليست در راکتور دومرحله ای متانول

افت فعاليت کاتاليست در راکتور دومرحله ای متانول
 

پیوست ها

  • 03115.pdf
    254.2 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
روشي جديد براي تهيه كاتاليست هاي دوكاره توليد مستقيم دی متيل اتر از گاز سنتز

روشي جديد براي تهيه كاتاليست هاي دوكاره توليد مستقيم دی متيل اتر از گاز سنتز

روشي جديد براي تهيه كاتاليست هاي دوكاره توليد مستقيم دی متيل اتر از گاز سنتز
 

پیوست ها

  • 03111.pdf
    347.6 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
ساخت و ارزيابي کاتاليست بهينه نيکل-کيزلقور براي هيدروژناسيون روغنهاي گياهي

ساخت و ارزيابي کاتاليست بهينه نيکل-کيزلقور براي هيدروژناسيون روغنهاي گياهي

[FONT=Nazanin,Bold]
ساخت و ارزيابي کاتاليست بهينه نيکل-کيزلقور براي هيدروژناسيون روغنهاي گياهي​
[/FONT]
 

پیوست ها

  • 03117.pdf
    292 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
مطالعه تجربي نقش بهبوددهنده هاي Zn و Mg ،Alبر فعاليت و گزينش پذيري کاتاليست نيکل-کيزلقور در هيدروژناسيون روغنهاي گياهي

مطالعه تجربي نقش بهبوددهنده هاي Zn و Mg ،Alبر فعاليت و گزينش پذيري کاتاليست نيکل-کيزلقور در هيدروژناسيون روغنهاي گياهي

مطالعه تجربي نقش بهبوددهنده هاي Zn و Mg ،Alبر فعاليت و گزينش پذيري کاتاليست نيکل-کيزلقور در هيدروژناسيون روغنهاي گياهي
 

پیوست ها

  • 03118.pdf
    238.3 کیلوبایت · بازدیدها: 0

hadi18

کاربر فعال
ساخت کاتاليست مناسب جهت هيدروژناسيون استن در فاز مايع در رآکتور دوغابی

ساخت کاتاليست مناسب جهت هيدروژناسيون استن در فاز مايع در رآکتور دوغابی

[FONT=Nazanin,Bold]
ساخت کاتاليست مناسب جهت هيدروژناسيون استن در فاز مايع در رآکتور دوغابی​
[/FONT]
 

پیوست ها

  • 03122.pdf
    168.9 کیلوبایت · بازدیدها: 0

سرمد حیدری

مدیر تالارهای مهندسی شیمی و نفت
مدیر تالار
سینتیک شیمیایی

سینتیک شیمیایی

سینتیک شیمیایی

در حالت کلی سینتیک شیمیایی را می‌توان علم مطالعه سیستمهای ناظر بر تجزیه شیمیایی و یا تغییر حالت مولکولها دانست. به عبارت دیگر سینتیک را می‌توان علم مکمل ترمودینامیک دانسته و سیستمهایی را که توزیع انرژی آنها با زمان تغییر می‌نماید مطالعه کرد. نظریه‌هایی که اثرات متقابل شیمیایی را توجیه می‌کنند بطور گسترده‌ای بر اساس نتایج تجربی پایه گذاری شده‌اند که با روشهای ترمودینامیکی و سینتیکی به دست می‌آیند.

نگاه اجمالی
با یک نگرش سطحی می‌توان مشاهده نمود که برخی از واکنشهای شیمیایی آنی بوده و تعدادی کند یا بی‌نهایت کند هستند. همچنین شدت بعضی از واکنشها در آغاز زیاد است، رفته رفته آهسته می‌گردند، برعکس برخی از واکنشها به کندی شروع شده و سپس شتاب می‌گیرند، سینتیک عامل زمان را در واکنشهای شیمیایی مطرح و مورد بحث قرار می‌دهد.

تاریخچه
از نظر تاریخی مطالعه سرعت واکنشها یکی از قدیمی‌ترین موضوعات شیمی فیزیک بوده است. و نزل در سال 1777 سرعت انحلال فلزات در اسیدها را مطالعه کرد. ویلهمی در سال 1850 هیدرولیز بوسیله اسیدها را مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که سرعت واکنش هیدرولیز ساکاروز متناسب با غلظت ساکاروز تجزیه نشده است.
ویلهمی را می‌توان پایه گذار سینتیک نامید. درسال 1862 برتلو و سن ژیل نیز نتایج مشابهی روی هیدرولیز استرها در محیط اسیدی داشتند، سرانجام درسال 1863 گولدبرگ و واگ نتایج فوق را تعمیم داده و به صورت قانون اثر غلظت‌ها بیان کردند.

مطالعات اولیه سینتیک
اولین مطالعات در سینتیک شیمیایی مربوط به اندازه گیری سرعت واکنشها بوده و برای رسیدن به هدف اصلی با توجیه این سرعتها به شناخت مکانیسم کامل واکنش مورد مطالعه پی می‌بریم. البته از آنجا که سرعت اندازه گیری شده یک حالت آماری متوسط مولکولهای شرکت کننده در واکنش می‌باشد، سینتیک شیمیایی اطلاعی از حالت انرژیتیکی یا وضع فضایی مولکولها را بطور جداگانه ارائه نمی‌دهد ولی با این وصف مطالعه جنبشی واکنشهای شیمیایی در تفکیک مکانیسمهای پیچیده به مراحل ساده ، دارای توانایی و قدرت قابل توجهی می‌باشد.
مکانیسم کلی واکنشهای پیچیده‌ای که واکنشگرها تغییرات مرحله‌ای انجام می‌دهند، تنها با مطالعه سینتیکی سرعت یعنی فرایند حاکم بر واکنش از طریق مطالعه سینتیکی قابل تشریح می‌باشد.

استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی
ترمودینامیک شیمیایی هم مانند سینتیک شیمیایی شاخه مهمی از شیمی فیزیک است. در ترمودینامیک عامل زمان ، در کار نیست و در آن از تعادل و حالت ابتدایی و انتهایی سیستم بحث می‌شود. بی آنکه از سرعت رسیدن به تعادل سخن گفته شود. در بیشتر موارد عملی اکثر اطلاعات مورد نیاز با استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی بدست می‌آید. برای مثال در فرایندهای برای تهیه آمونیاک داریم:
زمانی که واکنش گرمازا باشد طبق اصل لوشاتلیه تهیه آمونیاک در فشار بالا و دمای پایین امکانپذیر است. ولی عملا در دمای سرعت واکنش به اندازه‌ای کند است که به عنوان یک فرایند صنعتی مقرون به صرفه نمی‌باشد. لذا اگر چه در فرایند‌ هابر با استفاده از فشارهای زیاد تعادل در جهت تولید آمونیاک پیشرفت می‌کند، عملا در حضور کاتالیزور و دمای (عوامل ترمودینامیکی) سرعت رسیدن به تعادل به مراتب افزایش می‌یابد. در نتیجه برای مشخص نمودن شرایط انجام این واکنش از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی استفاده می‌شود.

تفاوتهای سینتیک و ترمودینامیک
علم ترمودینامیک بیشتر مبتنی بر تغییر انرژی و آنتروپی است که معمولا همراه با تغییر در سیستم می‌باشد و با استفاده از انرژی آزاد یک واکنش و همچنین ثابت تعادل آن امکان انجام یا عدم انجام یک واکنش شیمیایی را پیش‌بینی می‌کند. اما نتایج ترمودینامیکی به هیچ وجه نمی‌تواند سرعت تغییرات شیمیایی و یا مکانیسم تبدیل واکنش دهنده‌ها اطلاعاتی به ما بدهد. به عنوان مثال اکسیژن و نیتروژن موجود در جو زمین می‌توانند با آب اقیانوسها وارد واکنش شده و اسید نیتریک رقیق تولید کنند.
بر اساس اطلاعات ترمودینامیکی ، این واکنش به صورت خودبه‌خودی می‌تواند انجام شود. اما طبق اطلاعات سینتیکی خوشبختانه سرعت آن خیلی کم می‌باشد. تفاوت مهم دیگر بین سینتیک و ترمودینامیک این است که طبق اصول اساسی ترمودینامیک مقدار ثابت تعادل برای واکنشها مستقل از مسیری است که واکنش دهنده‌ها را به فراورده تبدیل می‌کند اما در سینتیک مسیر واکنش بسیار اهمیت دارد، زیرا کلیه مراحل و مکانیسم واکنشهای شیمیایی را تشکیل می‌دهد.
 

احمد رضا مطلق

عضو جدید
سینتیک شیمیایی

سینتیک شیمیایی

نگاه اجمالی

با یک نگرش سطحی می‌توان مشاهده نمود که برخی از واکنشهای شیمیایی آنی بوده و تعدادی کند یا بی‌نهایت کند هستند. همچنین شدت بعضی از واکنشها در آغاز زیاد است، رفته رفته آهسته می‌گردند، برعکس برخی از واکنشها به کندی شروع شده و سپس شتاب می‌گیرند، سینتیک عامل زمان را در واکنشهای شیمیایی مطرح و مورد بحث قرار می‌دهد.

تاریخچه

از نظر تاریخی مطالعه سرعت واکنشها یکی از قدیمی‌ترین موضوعات شیمی فیزیک بوده است. و نزل در سال 1777 سرعت انحلال فلزات در اسیدها را مطالعه کرد. ویلهمی در سال 1850 هیدرولیز بوسیله اسیدها را مورد بررسی قرار داد و به این نتیجه رسید که سرعت واکنش هیدرولیز ساکاروز متناسب با غلظت ساکاروز تجزیه نشده است.
ویلهمی را می‌توان پایه گذار سینتیک نامید. درسال 1862 برتلو و سن ژیل نیز نتایج مشابهی روی هیدرولیز استرها در محیط اسیدی داشتند، سرانجام درسال 1863 گولدبرگ و واگ نتایج فوق را تعمیم داده و به صورت قانون اثر غلظت‌ها بیان کردند.

مطالعات اولیه سینتیک

اولین مطالعات در سینتیک شیمیایی مربوط به اندازه گیری سرعت واکنشها بوده و برای رسیدن به هدف اصلی با توجیه این سرعتها به شناخت مکانیسم کامل واکنش مورد مطالعه پی می‌بریم. البته از آنجا که سرعت اندازه گیری شده یک حالت آماری متوسط مولکولهای شرکت کننده در واکنش می‌باشد، سینتیک شیمیایی اطلاعی از حالت انرژیتیکی یا وضع فضایی مولکولها را بطور جداگانه ارائه نمی‌دهد ولی با این وصف مطالعه جنبشی واکنشهای شیمیایی در تفکیک مکانیسمهای پیچیده به مراحل ساده ، دارای توانایی و قدرت قابل توجهی می‌باشد.
مکانیسم کلی واکنشهای پیچیده‌ای که واکنشگرها تغییرات مرحله‌ای انجام می‌دهند، تنها با مطالعه سینتیکی سرعت یعنی فرایند حاکم بر واکنش از طریق مطالعه سینتیکی قابل تشریح می‌باشد.
استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی

ترمودینامیک شیمیایی هم مانند سینتیک شیمیایی شاخه مهمی از شیمی فیزیک است. در ترمودینامیک عامل زمان ، در کار نیست و در آن از تعادل و حالت ابتدایی و انتهایی سیستم بحث می‌شود. بی آنکه از سرعت رسیدن به تعادل سخن گفته شود. در بیشتر موارد عملی اکثر اطلاعات مورد نیاز با استفاده همزمان از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی بدست می‌آید. برای مثال در فرایندهای برای تهیه آمونیاک داریم:

زمانی که واکنش گرمازا باشد طبق اصل لوشاتلیه تهیه آمونیاک در فشار بالا و دمای پایین امکانپذیر است. ولی عملا در دمای سرعت واکنش به اندازه‌ای کند است که به عنوان یک فرایند صنعتی مقرون به صرفه نمی‌باشد. لذا اگر چه در فرایند‌ هابر با استفاده از فشارهای زیاد تعادل در جهت تولید آمونیاک پیشرفت می‌کند، عملا در حضور کاتالیزور و دمای (عوامل ترمودینامیکی) سرعت رسیدن به تعادل به مراتب افزایش می‌یابد. در نتیجه برای مشخص نمودن شرایط انجام این واکنش از عوامل ترمودینامیکی و سینتیکی استفاده می‌شود.

تفاوتهای سینتیک و ترمودینامیک




علم ترمودینامیک بیشتر مبتنی بر تغییر انرژی و آنتروپی است که معمولا همراه با تغییر در سیستم می‌باشد و با استفاده از انرژی آزاد یک واکنش و همچنین ثابت تعادل آن امکان انجام یا عدم انجام یک واکنش شیمیایی را پیش‌بینی می‌کند. اما نتایج ترمودینامیکی به هیچ وجه نمی‌تواند سرعت تغییرات شیمیایی و یا مکانیسم تبدیل واکنش دهنده‌ها اطلاعاتی به ما بدهد. به عنوان مثال اکسیژن و نیتروژن موجود در جو زمین می‌توانند با آب اقیانوسها وارد واکنش شده و اسید نیتریک رقیق تولید کنند.
بر اساس اطلاعات ترمودینامیکی ، این واکنش به صورت خودبه‌خودی می‌تواند انجام شود. اما طبق اطلاعات سینتیکی خوشبختانه سرعت آن خیلی کم می‌باشد. تفاوت مهم دیگر بین سینتیک و ترمودینامیک این است که طبق اصول اساسی ترمودینامیک مقدار ثابت تعادل برای واکنشها مستقل از مسیری است که واکنش دهنده‌ها را به فراورده تبدیل می‌کند اما در سینتیک مسیر واکنش بسیار اهمیت دارد، زیرا کلیه مراحل و مکانیسم واکنشهای شیمیایی را تشکیل می‌دهد.
 

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
تکنولوژي هاي کاتاليستي جديد در صنايع نفت و پتروشيمي

تکنولوژي هاي کاتاليستي جديد در صنايع نفت و پتروشيمي

تکنولوژي هاي کاتاليستي جديد در صنايع نفت و پتروشيمي
 

پیوست ها

  • catalist.pdf
    357.8 کیلوبایت · بازدیدها: 1

پیرجو

مدیر ارشد
مدیر کل سایت
مدیر ارشد
بررسی ايزومری شدن آنزيمی گلوكز به فروكتوز در يك جت راكتور با جريان پائين رونده

بررسی ايزومری شدن آنزيمی گلوكز به فروكتوز در يك جت راكتور با جريان پائين رونده

بررسی ايزومری شدن آنزيمی گلوكز به فروكتوز در يك جت راكتور با جريان پائين رونده
 

پیوست ها

  • edited-fa-EN118.pdf
    309.2 کیلوبایت · بازدیدها: 0

yareza2006

عضو جدید
تهيه نانولوله هاي كربني با استفاده از كاتاليست CaCo با پايه 3 Fe/Co به روش CVD

تهيه نانولوله هاي كربني با استفاده از كاتاليست CaCo با پايه 3 Fe/Co به روش CVD

تهيه نانولوله هاي كربني با استفاده از كاتاليست CaCo با پايه 3 Fe/Co به روش CVD
 

پیوست ها

  • 1-2-3.pdf
    220.6 کیلوبایت · بازدیدها: 0

حــامد

مدیر بازنشسته
کاربر ممتاز
شکست کاتالیستی سیال

شکست کاتالیستی سیال

مقدمه
شکست کاتالیزی در بستر سیال یکی از مهمترین واحدها و فرآیندهای تبدیل کاتالیستی در جهان محسوب می‌شودکه مواد سنگین و کم ارزش نفتی را به مواد سبکتر و با ارزش تر تبدیل می‌کند. امروزه به دلیل افزایش مصرف سوخت در جهان ونیاز به تبدیل مواد سنگین به مواد سوختنی سبک نیاز به این فرآیند بیش از پیش احساس می‌شود. از میان سه نوع واحد شکست کاتالیستی(بستر ثابت, بستر متحرک, بسترسیال) تکنولوژی‌های مبتنی بر بستر سیال از لحاظ عملیاتی پیچیده تر و از مزایای ویژه نسبت به به روشهای بستر ثابت و بستر متحرک برخوردار است. از مزایای روش بستر سیال نسبت به روش بستر ثابت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- فعالیت یکنواخت کاتالیست‌ها و مداوم بودن عملیات احیاء
- تولید گرمای لازم برای واکنش هیدرو کراکینگ بوسیلهٔ احتراق کک در قسمت محفظه احیاء
- تجهیزات سیالات ساده با تعداد کمی از اجزای متحرک و کنترل مداوم جریان کاتالیست
از زمان تاسیس اولین واحد تجاری FCC این تکنولوژی به عنوان رایج ترین تکنولوژی جهت شکست مولکولهای سنگین نفتی و تولید محصولات با ارزش در پالایشگاههای دنیا به طور گسترده مورد استفاده قرار دارد.
در این فرآیند برشهای سنگین در مجاورت کاتالیست به محصولات سبک وکک تبدیل می‌شودکه کک موجود بر سطح کاتالیست رسوب کرده و در قسمت احیا سوزانده می‌شودو بخشی از انرژی مورد نیاز فرآیند را تامین می‌کند. در فرآیند FCC علاوه بر بنزین محصولات دیگری نظیر گازهای سبک متان و اتان و همچنین ترکیباتی به سنگینی ماده اولیه پدید می‌آید که میزان تولید هر یک از این محصولات تا حدی بستگی به شرایط عملیاتی دارد(خصوصا درصد تبدیل خوراک) اگر این واحد در درصدهای تبدیل کم کار کند محصولات اصلی آن سوخت دیزل,در درصدهای تبدیل متوسط محصول اصلی آن بنزین و در درصدهای تبدیل بالا محصول اصلی آن گازهای الفینی سبک خواهد بود.



اولین واحد شکست کاتالیستی در سال ۱۹۳۶ میلادی توسط Hordry ارائه و ساخته شد. این واحد با بستر ثابت طراحی شده بود. واحدهای بستر سیال از نوع FCC برای اولین بار در سال ۱۹۴۲ توسط شرکت Exxon در طول جنگ جهانی برای تولید بنزین با اکتان بالا و تولید محصولات جانبی نظیر بوتیلن برای فرآیند الکیلاسیون به صورت صنعتی در آمد. از آنجاییکه بنزین تولید شده در این واحد از نظر کیفی و کمی به مراتب بهتر از بنزین تولید شده در واحدهای شکست حرارتی و گازوئیلی بود, این واحدها با استقبال بسیار قابل توجهی روبرو شدند.
پیش از دهه ۸۰ میلادی واحدهای FCC , Hydrocracking از یک طرف و واحدهای Coking و Visbreaking از طرف دیگر از واحدهای مطرح جهت ارتقاء برشهای سنگین نفتی در پالایشگاههای نفت به شمار می‌آمدند. بعد از دهه ۸۰ با افزایش قیمت نفت استفاده از واحدهای FCC و Hydrocracking مقرون به صرفه شد. از این زمان واحدهای FCC و Hydrocracking به صورت رقبای سرسختی برای واحدهای Coking و Visbreaking در آمدند و به نظر می‌رسد که واحدهای Coking و Visbreaking نهایتا مغلوب FCC و Hydrocracking شوند. FCC و Hydrocracking هیچ کدام مطلقا نتوانسته‌اند بر هم غالب شوند. در دهه ۸۰ به دلیل اختلاف قیمت شدید gasoline و fuel oil گرایش به Hydrocracking بیشتر بوده زیرا بازدهی محصولات سبک در این واحد بیشتر از FCC بوده‌است.
در حال حاضر با توجه به عدم ثبات قیمت نفت و همچنین هزینه سرمایه گذاری و عملیاتی کمتر و انعطاف پذیری نوع خوراک و محصولات, تمایل بیشتر به ایجاد واحد FCC وجود دارد.  اهمیت تکنولوژی FCC برای کشور ایران
از جمله دلایل استقبال از تکنولوژی FCC در صنعت نفت ایران می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱- بنزین از نظر حجم تولید مقام اول را نسبت به سایر محصولات پالایشگاه داراست.
۲- سنگین تر شدن تدریجی نفت خام لزوم استفاده بیشتر از واحدهای شکست FCC را به همراه دارد.
۳- با توجه به عدم ثبات قیمت نفت و همچنین هزینه سرمایه گذاری و عملیاتی کمتر و انعطاف
پذیری نوع خوراک(خصوصا لزوم بر حداکثر تبدیل برش‌ها و باقیمانده‌های سنگین نفتی در پالایشگاههای نفت) و محصولات, ایجاد واحد FCCضرورت بیشتری می‌یابد.

شرکت‌های دارنده تکنولوژی یا دانش فنی FCC
تا کنون بالغ بر ۳۵۰ واحد شکست کاتالیستی بستر سیال در دنیا وجود دارد که طراحی و یا اصلاح اغلب واحدهای FCC موجود بطور عمده توسط شش شرکت صاحب نام به شرح ذیل انجام گرفته‌است: ۱)ABB Lummus Global
۲) Exxon Research and Engineering (ER&E)
۳) Kellogg Brown & Rout-KR (Formaly+ HEM.W. Kellogg Company)
۴) Shell Oil Company
۵) Stone & Webster Engineering Corporation (SWEC)/ IFP
۶) UOP (Universal Oil Products)
هر کدام از شرکت‌ها برای کسب تکنولوژی سالهای زیادی را صرف تحقیق و توسعه نموده‌اند و کماکان تحقیقات و فعالیتهای گسترده‌ای در راستای به روز نگه داشتن تکنولوژی, ایجاد نوآوری در راستای کسب موفقیت جهانی و حفظ موقعیت رقابتی خود انجام می‌دهند.
 

Similar threads

بالا