Поява методів фракінгу та горизонтального буріння в США підняла привид технологій для перетворення легких алканів у олефіни [[1], [2], [3], [4]]. Одним із таких процесів є окисне дегідрування (ODH) етану до етилену [[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]]. Екзотермічність Ethane ODH забезпечує відмічену перевагу перед рівноважним обмеженим ендотермічним етановим парним розтріскуванням [[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]]. З іншого боку, Ethane ODH страждає від зменшення врожайності етилену через конкуруючі шляхи окислення до СО та СО2 (КоX) і небажані кисневі, такі як оцтова кислота, ускладнюючи поділ нижче [[7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14]]. Це спонукало до безлічі досліджень, які мають намір досягти більш високої селективності та/або виходу, орієнтованого на поліпшені каталізатори [[15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31]]або нові конструкції реакторів та експлуатаційні схеми [[32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45]]. Однією з інтересів є примусова динамічна робота (FDO), яка передбачає навмисну модуляцію складу подачі [[45], [46], [47], [48], [49], [50]]. Це здійснюється шляхом циркуляції каталізатора між окисленням та зонами відновлення або перемиканням корму між декількома паралельними ліжками каталізатора. Ці схеми були застосовані до ряду селективних окислів з метою використання різних каталітичних видів кисню [46,[52], [53], [54], [55], [56]].
C і C
C зв’язки під час ODH, тоді як електрофільний хемосорбований кисень призводить до розщеплення електронно-щільних зв’язків, утворюючи небажані СОX [37,39,[42], [43], [44]51,[56], [57], [58]]. Деякі дослідження показали, що FDO може досягти більш високої селективності продукту, ніж досягнуто за допомогою SSO для Ethane ODH та пов'язаних з ними систем реакцій [37,45,47,48,51]. Однак розподіл етану та кисню для поліпшення селективності приходить за рахунок перетворення етану, що становить компроміс між обома показниками ефективності (тобто селективності та конверсії). Наприклад, Luongo та ін. Продемонстровано значно нижчі перетворення етану при зменшенні MovtenboX Каталізатори за відсутності газоподібного кисню, які можна покращити, включивши носії кисню, включаючи SR0,8Стадія0,2Фео3 і нано3-SR0,8Стадія0,2Фео3 в загальний матеріал (тобто збільшує ємність зберігання кисню) [39]. МовтенбоX Каталізатори також обмежені деактивацією (через вилуговування ТЕ) при більш високих температурах та формуванні оцтової кислоти, що ускладнює поділ нижче за течією [59,60]. Аналогічно Skyfa et et al. Показати перебіг ODH над NNBOX Каталізатори значно зменшуються при відсутності газоподібного кисню, тим самим вимагаючи спільної кількості кисню поряд з етаном, який спонукало до використання мембрани/ розподіленого корму на відміну від хімічного петлі реактора [7]. Як показали Skoufa et al. та інші в літературі, цей компроміс із перетворенням селективності спостерігається також за допомогою мембранних реакторів під час їх впровадження в процесах селективного окислення [7,35,42,61,62]. У промисловій практиці селективність бажаного олефіну обмежується обмеженнями масової передачі, що виникають у каталізаторах розміром міліметра (> 2,0 мм), які необхідні для зменшення падіння тиску енергозахисту через реактор [36,57,[63], [64], [65], [66], [67]]. Однак довші довжини дифузії в межах великих гранул каталізатора збільшують ймовірність переокислення етилену до СОX Перш ніж він зможе дифундувати з гранул, подальше зменшення селективності процесу [36,57,[63], [64], [65], [66], [67]]. Наша попередня робота показала, що FDO може перевершити звичайну стаціонарну роботу (SSO) при використанні промислово розміром (> 1,9 мм) VOX гранули каталізатора [68]. Зокрема, було виявлено, що FDO зменшує втрати селективності в межах дифузійних гранул каталізатора за рахунок зниження неселективного хемосорбованого кисню та згодом швидкості етилену перенапруження [68].Хоча показано, що FDO посилює бажану вибірковість продукту та врожайність у селективних процесах окислення, динамічна робота передбачає кілька параметрів, що ускладнює оптимізацію реактора. Ролі параметрів модуляції, таких як частота, амплітуда та робочий цикл на продуктивності реактора, не повністю вивчені, особливо під час багатовимірної модуляції [[69], [70], [71], [72], [73], [74], [75], [76], [77], [78], [79], [80], [81], [82]]. Ряд робіт намагався розробити математичні методи для виявлення регіонів посилення FDO, але обмежуються системами кількох реакцій та елементарної кінетики [[69], [70], [71], [72], [73], [74], [75], [76], [77], [78], [79], [80], [81], [82]].
Це комбіноване експериментальне та моделювальне дослідження досліджує вплив цих параметрів під час етану ODH над промисловим розміром VOX Каталізатори та окреслить методи експериментально виявити їх оптимальні значення. Показано, що систематична настройка параметрів FDO для посилення вищезазначеної компроміси селективності та може бути налаштована на досягнення врожайності FDO навіть за межі оптимуму SSO. Взаємозв'язок між показниками продуктивності (селективність та конверсія) та параметрами FDO демонструють схожість між частотою модуляції та часом перебування, яка спостерігалася над іншими каталізаторами під час етану ODH [83].
