مدل سازی آماری و بهینه سازی فرآیند هیدروژن زدایی اکسایشی دما پایین پروپان با استفاده از کاتالیست منگنز بر پایه چارچوب فلزی آلی CuBTC

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 هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان جهت تولید پروپیلن استفاده شده است.

بارگذاری اکسید فلزی منگنز بر روی پایه CuBTC به روش تلقیح تر انجام گرفت. به منظور شناسایی و مشخصه یابی 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 سانتی گراد و نسبت پروپان به اکسیژن در محدوده 3-1 به عنوان متغیرهای ورودی به طراحی آزمایش وارد شدند.

پس از انجام آزمون های راکتوری و تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده 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 هیدروژن زدایی اکسایشی با مقدار بیشینه 9/4 با درصد تبدیل 38/28، درصد گزینش پذیری 14/18 در دمای 278 درجه سانتی گراد، 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.