فرهاد رحمانی چیانه

متانول یکی از مهم ترین محصولات با ارزش حاصل از تبدیلات گاز طبیعی است و تبدیل متانول به هیدروکربن های مختلف گام مهمی در فرآیند های تبدیلات گاز طبیعی به حساب می آید. یکی از مهم ترین زیرمجموعه های این فرآیند ها تبدیل کاتالیستی متانول به آروماتیک هاست. در کار حاضر به منظور تولید آروماتیک ها از متانول، نانو زئولیت های HZSM-5 با سه نسبت سیلیس به آلومینای 50، 100 و 250 به عنوان کاتالیست مورد استفاده قرارگرفتند. آنالیزهای XRD، XRF، EDAX-Map، FESEM، FT-IR، ASAP و NH3-TPD برای شناسائی کاتالیست به کار رفتند. نتایج XRD حاکی از وجود دستگاه بلوری مونوکلینیک برای زئولیت ها دارد. آنالیزهای XRF و EDAX به خوبی نسبت سیلیسیم به آلومینیوم 50، 100 و 250 و فراوانی عناصر موجود در زئولیت ها را نشان دادند. تصاویر FESEM ساختار متخلخل کروی و بیضی شکل دانه های زئولیت را نشان داد. نتایج FT-IR نیز ساختار و پیوند های زئولیت ها را تعیین و گونه های شیمیائی آن ها را اندازه گیری کرد. آنالیز NH3-TPD میزان قدرت اسیدی زئولیت ها را بررسی کرد و نشان داد که زئولیت با نسبت سیلیسیم به آلومینیوم 50 بالاترین میزان قدرت اسیدی را نسبت به دو زئولیت دیگر دارد.آنالیز کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی از محصول مایع تولید شده، تشکیل ترکیبات آروماتیکی را تائید کرد. نتایج بررسی انتخاب بهترین کاتالیست نشان داد، بهترین نسبت سیلیسیم به آلومینیوم برای تولید بالای آروماتیک ها نسبت 50 بود. اثرات عوامل دما، مقدار کاتالیست، دبی متانول و دبی نیتروژن توسط نرم افزار طراحی آزمایش نسخه 11 بررسی و بهینه شدند. شرایط عملیاتی بهینه منتخب که به کمک این نرم افزار و خارج از محدوده طراحی آزمایش تعیین شدند و در آن دما 480 درجه سانتیگراد، مقدار کاتالیست 13/0 گرم، دبی متانول 03/0 میلی لیتر بر دقیقه، دبی نیتروژن 5/7 سانتیمتر مکعب بر دقیقه و زمان 60 دقیقه بود. نتایج نشان داد در این شرایط مقدار متانول موجود در نمونه مورد اندازه گیری محصول در کمترین مقدار 6/121 میکرومول و مقدار BTX در بالاترین مقدار 6878 میکرومول بودند. اثرات GHSV،WHSV و زمان فعالیت با روش تک عاملی بررسی شدند و نتایج آنها نشان داد که برای داشتن مقدار BTX بالا و متانول پایین GHSV و WHSV و زمان فعالیت باید در محدوده پایین قرار داشته باشند. نتایج این پژوهش میزان تولید بالای آروماتیک ها در شرایط عملیاتی بهینه را با استفاده از نانو زئولیت HZSM-5 نشان داد.