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

فناوری مرسوم برای تبدیل متان به فرمالدهید شامل سه مرحله هزینه‌بر، 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 پیاده‌سازی واحدهای عملیاتی آن نیز تنها در مقیاس‌های 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 می‌شوند که می‌توانندبه کمک فناوری‌های مبتنی بر گاز سنتز به‌کار 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 مقیاس‌های کوچک به شمار می‌رود. در این مطالعه، تبدیل مستقیم و بدون کاتالیست متان به فرمالدهید در ریزراکتور حلقوی به کمک روش عنصر محدود مدل‌سازی 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 grimech 3.0 به‌عنوان سینتیک واکنشی مبنا انتخاب و تطابق نسبتاً خوبی بین نتایج شبیه‌سازی 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 سینتیک‌های واکنشی پیچیده بوده است. دستیابی به بازدهی تک پاس 10% از فرمالدهید نیز از نتایج امیدوار‌کننده این مطالعه به شمار می‌رود.