پایان نامه ارشد با موضوع درجه حرارت و اکسیداسیون

دانلود پایان نامه
هنگامی که سادگی سیستم مهم بوده و عملکرد متعادل قابل قبول است از تراسترهای تکپیشرانه هیدرازین استفاده میشود. آنها دود غیر سمی، پاک و تمیز دارند. تقریبا تمام راکتهای کنترل موقعیت تکپیشرانه هیدرازین، از ایریدیوم پراکنده شده ریز یا کبالت قرار گرفته روی دانههای بستر سرامیکی( اکسید آلومینیوم )متخلخل با قطر ۱/۵-۳ میلیمتر به عنوان کاتالیست استفاده میکنند[۷].
۱-۲-۱-مکانیسم تجزیه تکپیشرانه هیدرازین
وقتی شیر کنترل پیشرانه در حالت باز است، N2H4 مایع تحت فشار بدرون بستر کاتالیستی تزریق میشود و فورا در تماس با کاتالیست، طبق واکنش شیمیایی زیر تجزیه میشود[۹]:
= -36360.71 Cal 3N2H4 4NH3 + N2
بخشی از آمونیاک(NH3)اضافی بوسیلهی واکنش شیمیایی زیر تجزیه میشود:
4NH3 2N2 +6H2 = +19956.81 cal
مقدار تجزیهی آمونیاک باید با طراحی بستر کاتالیستی و محفظه تجزیهاش، کنترل شود. تجزیه آمونیاک پایینتر با حداکثر ایمپالس ویژه به دست میآید. در حالیکه تجزیه آمونیاک بالا که در عملکردهای تولید گاز، مفید است، وزن مولکولی محصولات گازی را کاهش میدهد. از آنجا که واکنش دوم منجر به درجه حرارت عملیاتی پایینتر، که باعث کاهش عملکرد کلی تراستر میشود، طراحی بستر کاتالیست در کاهش اثر واکنش دوم، نقش خواهد داشت. طول بستر کاتالیستی برای تراستر، طبق معیار پایداری تعیین میگردد نه طبق معیار عملکرد. با توجه به این نکته، تبدیل آمونیاک نزدیک %۵۵ است[۹].
پس به طور کلی وقتیN2H4 با یک بستر کاتالیست برخورد میکند، با یک واکنش گرمازا به آمونیاک و نیتروژن تجزیه میشود و اگر اجازهی ادامهی واکنش داده شود، آمونیاک در یک واکنش گرماگیر تجزیه میشود[۹]. در مورد میزان تجزیه هیدرازین(راندمان مرحله اول) گزارشی نشده است. اما طبق مطالعات باید این مرحله به طور کامل انجام گیرد و راندمان ۱۰۰ درصد در تجزیه هیدرازین داشته باشیم.
مرحلهی اول مکانیسم تجزیه فقط به تعداد اتمهای ایریدیوم سطح بستگی دارد، در حالیکه مرحلهی دوم یک واکنش حساس ساختاری است[۲]. بعبارتی میتوان اینگونه توضیح داد که سرعت و توزیع محصول واکنشهای شیمیایی کاتالیز شده با فلزات به اندازه ذره کاتالیستهای پایهدار، میتواند بستگی داشته باشد.
از میان راکتورها میتوان از راکتورهای بستر ثابت برای تجزیه هیدرازین استفاده نمود. که قلب راکتور نیز، همان بستر کاتالیستی است.
۳-۱- مقدمات عمومی کاتالیستها
کاتالیست مادهای است که با کاهش انرژی فعالسازی سرعت واکنش را افزایش میدهد ولی خود مصرف نمیشود. کاتالیست موقعیت تعادل را در یک واکنش تحت تأثیر قرار نمیدهد. کاتالیست با ارائهی مسیرهای جدید، با انرژی آزاد گیبس فعالسازی) ( کم تر سرعت فرآیندها را افزایش میدهد. یک کاتالیست ) انرژی آزاد گیبس واکنش کلی )را تغییر نمیدهد. زیرا یک تابع حالت است و به مسیر بستگی ندارد. بنابراین نمیتوان واکنشهایی را که از نظر ترمودینامیکی نامساعدند به وسیلهی کاتالیست مساعد کرد[۱۰].
4-1-خواص کاتالیستها
در ادامه خواص کاتالیستها مانند: فعالیت، انتخابگری و طول عمر (پایداری) آورده شده است.
فعالیت
کاتالیست بسیار فعال، یعنی کاتالیستی که حتّی در غلظتهای پایین نیز سبب انجام سریع واکنش میشود. چنین کاتالیستی، دارای فراوانی تبدیل بالایی است. فراوانی تبدیل، از نسبت سرعت واکنش به غلظت
کاتالیست مشخص می شود.
انتخابگری
کاتالیست انتخابگر، درصد بالایی از محصول مورد نظر و کم ترین مقدار محصولات جانبی را تولید می کند. در صنعت، انگیزههای اقتصادی قابل توجهی برای دستیابی به کاتالیستهای انتخابگر وجود دارد.
طول عمر
زمانی کاتالیست، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است که مقدار کمی از آن در تعداد زیادی چرخه دوام بیاورد. البته ممکن است که یک کاتالیست، توسط واکنشهای جانبی مربوط به چرخه کاتالیتیکی اصلی و یا حضور مقادیر جزئی ناخالصی در مادهی اولیه(مواد خام) غیر فعال شود[۱۱و۱۰].
۱-۵- ساخت کاتالیزورهای صنعتی
کاتالیزور ممکن است از یک فاز شیمیایی ساده تشکیل شده باشد، مانند آلومینا (برای دهیدروژناسیون)یا یک سیم پلاتینی (برای اکسیداسیون غیر انتخابی)، امّا این حالت بندرت پیش میآید. در کاتالیزورهای صنعتی علاوه بر فاز فعال، ترکیبات دیگری نیز مانند ارتقاء دهنده و پایه به دلایل مختلف حضور دارند[۱۲].
فاز فعال
فاز فعال مسئول فعالیت کاتالیزور بوده واهمیت ویژه ای دارد.
ارتقاءدهنده