مدل‌سازي فرايند تبديل مستقيم و بدون كاتاليست متان به فرمالدهيد با استفاده از ريزراكتورها

فناوري مرسوم براي تبديل متان به فرمالدهيد شامل سه مرحله هزينه‌بر، شلوغ و پيچيده تبديل متان به گاز سنتز، تبديل گاز سنتز به متانول و درنهايت اكسايش متانول به فرمالدهيد است. اين فناوري دستخوش نياز شديد به كاتاليست و مرحله حد واسط پرهزينه و انرژي بر توليد گاز سنتز است و پياده‌سازي واحدهاي عملياتي آن نيز تنها در مقياس‌هاي بزرگ گاز طبيعي توجيه اقتصادي دارد. درحالي كه تعداد زيادي منابع گاز طبيعي با ظرفيت بسيار كوچك در مناطق دور افتاده و متروك نيز يافت مي‌شوند كه مي‌توانند به كمك فناوري‌هاي مبتني بر گاز سنتز به‌كار افتند. تبديل مستقيم و بدون كاتاليست متان به فرمالدهيد، گزينه ممكن و اميدواركننده براي به كارگيري داراي توجيه اقتصادي و يكپارچه منابع گاز طبيعي به خصوص منابع گازي در مقياس‌هاي كوچك به شمار مي‌رود. در اين مطالعه، تبديل مستقيم و بدون كاتاليست متان به فرمالدهيد در ريزراكتور حلقوي به كمك روش عنصر محدود مدل‌سازي و اثر پارامترهاي مختلف عملياتي شامل دما، زمان ماند، نسبت اكسيژن به متان و درصد غلظت NO2، به صورت جامع بررسي و تحليل شد. براي شبيه سازي فرايند، سازوكار بسط داده شده از سينتيك واكنشي GRIMech 3.0 به‌عنوان سينتيك واكنشي مبنا انتخاب و تطابق نسبتاً خوبي بين نتايج شبيه‌سازي با داده هاي آزمايشگاهي در اجزاي مختلف تبديل متان و غلظت فرمالدهيد برقرار شد. يكي از دستاوردهاي اين مطالعه، دستيابي به و ايجاد يك مدل رياضي معتبر و منعطف براي پيش بيني رفتار سينتيك‌هاي واكنشي پيچيده بوده است. دستيابي به بازدهي تك پاس 10% از فرمالدهيد نيز از نتايج اميدوار‌كننده اين مطالعه به شمار مي‌رود.