مدل سازی فرایند تبدیل مستقیم و بدون کاتالیست متان به فرمالدهید با استفاده از ریزراکتورها

فناوری مرسوم برای تبدیل متان به فرمالدهید شامل سه مرحله هزینه بر، شلوغ و پیچیده تبدیل متان به گاز سنتز، تبدیل گاز سنتز به متانول و درنهایت اکسایش متانول به فرمالدهید است. این فناوری دستخوش نیاز شدید به کاتالیست و مرحله حد واسط پرهزینه و انرژی بر تولید گاز سنتز است و پیاده سازی واحدهای عملیاتی آن نیز تنها در مقیاس های بزرگ گاز طبیعی توجیه اقتصادی دارد. درحالی که تعداد زیادی منابع گاز طبیعی با ظرفیت بسیار کوچک در مناطق دور افتاده و متروک نیز یافت می شوند که می توانند به کمک فناوری های مبتنی بر گاز سنتز به کار افتند. تبدیل مستقیم و بدون کاتالیست متان به فرمالدهید، گزینه ممکن و امیدوارکننده برای به کارگیری دارای توجیه اقتصادی و یکپارچه منابع گاز طبیعی به خصوص منابع گازی در مقیاس های کوچک به شمار می رود. در این مطالعه، تبدیل مستقیم و بدون کاتالیست متان به فرمالدهید در ریزراکتور حلقوی به کمک روش عنصر محدود مدل سازی و اثر پارامترهای مختلف عملیاتی شامل دما، زمان ماند، نسبت اکسیژن به متان و درصد غلظت NO2، به صورت جامع بررسی و تحلیل شد. برای شبیه سازی فرایند، سازوکار بسط داده شده از سینتیک واکنشی GRI-Mech 3. 0 به عنوان سینتیک واکنشی مبنا انتخاب و تطابق نسبتا خوبی بین نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی در اجزای مختلف تبدیل متان و غلظت فرمالدهید برقرار شد. یکی از دستاوردهای این مطالعه، دستیابی به و ایجاد یک مدل ریاضی معتبر و منعطف برای پیش بینی رفتار سینتیک های واکنشی پیچیده بوده است. دستیابی به بازدهی تک پاس 10% از فرمالدهید نیز از نتایج امیدوار کننده این مطالعه به شمار می رود.