ارزیابی فرآیند تولید متانول از متان به روش بیولوژیکی در بیوراکتور ایرلیفت
[پایاننامه]
/محمدعلی قازجهانیان
: مهندسی شیمی
، ۱۳۹۲
۹۵ ص
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
کارشناسی ارشد
بیوتکنولوژی
۱۳۹۲/۱۰/۰۰
صنعتی سهند
متانول به عنوان یک ماده اصلی ,در تولید بسیاری از مواد پتروشیمی ,مطرح است همچنین این ماده به عنوان یک سوخت مایع تمیز مورد استفاده وسایل نقلیه نیز قرار می گیرد .گاز طبیعی مهمترین منبع تولید متانول در جهان به شمار می رود .با توجه به اینکه ایران به عنوان بزرگترین دارنده منابع گازی دنیاست ,لذا تولید آن ارزش افزوده بالایی برای کشور به همراه دارد .روش بیولوژیک تولید متانول از متان به دلیل انجام گرفتن در شرایط دما و فشار محیط ,عدم استفاده از کاتالیست و هزینه های مربوطه ,حائز اهمیت است .در این تحقیق ,بهینه سازی فرایند بیولوژیکی بر روی باکتری های متانوتروف جداشده از لجن فعال ,در بیوراکتور ایرلیفت با جریان خارجی ,دارای حجم کاری ۱ لیتر و با هوادهی پیوسته ,صورت گرفت .همچنین یک اشباع ساز جداگانه برای انحلال متان در محیط کشت طراحی شد؛ و متان ,تحت فشار هیدرولیکی و به کمک همزن مغناطیسی در محیط کشت حل شده و سپس توسط پمپ به داخل بیوراکتور تزریق شد. ضرایب انتقال جرم برای اکسیژن در بیوراکتور۹۳/۱۶ h-۱ و برای اشباع ساز ۵۰/۴ h-۱ بدست آمد .همچنین ضریب انتقال جرم متان نیز براساس مقدار بدست آمده برای اکسیژن ,در داخل اشباع ساز با استفاده از معادلات تجربی ۴۳/۰۹ h-۱ تخمین زده شد .سرعت بیشینه رشد برای باکتری موجود در صورتی که از متان به عنوان منبع کربن استفاده شود برابر با۰/۰۶۱ h-۱ و در صورتیکه از متانول به عنوان منبع کربن استفاده شود برابر با۰/۰۹۳ h-۱ بدست آمد .برای راه اندازی فرایند , محیط کشت ,NMS در دمای ۲۸ درجه و با منبع نیترات به کار گرفته شد .نتایج حاصل از راه اندازی راکتور به صورت ناپیوسته نشان داد؛ در طی ۳/۵ ساعت نخست فرایند ,غلظت متانول در محیط به حداکثر مقدار خود یعنی ppm ۱۶۰۰ رسید و سپس نرخ مصرف آن در راکتور نسبت به تولید آن بیشتر شد .در طول فرایند ,باکتری ها به هم دیگر چسبیده و تشکیل لخته دادند .محاسبات انجام گرفته نشان داد در سیستم طراحی شده ۶۲/۶ ,از متان موجود در اشباع ساز ,در محیط کشت حل شده است .از این میزان حدود ۵۳ آن در جهت سنتز متانول اکسید شده است .با توجه به اینکه حداکثر متانول تجمع یافته در فاز تاخیر صورت گرفت؛ لذا در مرحله تکمیلی آزمایش ,به منظور افزایش فاز تاخیر و در نتیجه افزایش بازه ی تولید متانول ,از فرایند نیمه پیوسته استفاده شد .که در طول آن پایداری لخته های تشکیل شده افزایش یافت .نتایج حاصل برای این تحقیق نشان داد که سیستم طراحی شده به لحاظ صرفه اقتصادی ,رعایت ایمنی فرایند و بازدهی مناسب به عنوان یک روش جایگزین از پتانسیل توسعه پذیری خوبی برای تولید متانول برخوردار است