25071

تعميم ماتريس جداسازي-واكنش به فرآيندهاي پيچيده با راكتورهاي متعدد مطالعه موردي: فرآيند تبديل استيلن

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- طراحي فرايند

1396

1399/11/29

دكتر نورالله كثيري- دكتر جواد ايوك پور

دكتر اميرحسين خليلي گركاني

مهندسي شيمي نفت و گاز

در جهت يافتن بهترين طراحي و سنتز فرآيند، يكي از روش¬هاي مورداستفاده، روش الگوريتمي ماتريس جداسازي است. اين روش قابليت دسترسي به انواع چيدمان¬ها و انتخاب ميان گزينه¬ها را به‌راحتي ميسر كرده است. به همين ترتيب در ماتريس جداسازي-واكنش با ديدي جامع و توجه ويژه به هر دو حوزه واكنش و جداسازي، به بررسي همه مسيرها و گزينه‌هاي ممكن در طراحي يك فرآيند جداسازي همراه با راكتورهاي واكنشي مي¬پردازد. در اين تحقيق به‌واسطه توسعه ماتريس جداسازي-واكنش، يك الگوريتم باقابليت جستجوي كامل ايجادشده است تا بتوان به نحوه تأثير وقوع واكنش به‌واسطه جايگشت و چيدمان بيش از يك راكتور، در بين چيدمان برجهي جداسازي پرداخت. اين الگوريتم، تحت عنوان الگوريتم ماتريس جداسازي-واكنش نسخه سوم، توسعه داده‌شده است و در بستر بررسي مطالعه موردي فرآيند تبديل استيلن و ام-استيلن به بيان چالش¬ها و نحوه توسعه الگوريتم مي¬پردازد. ازجمله تغييرات نسخه سوم نسبت به نسخه قبلي آن 1) اضافه شدن واكنش¬هاي يك¬طرفه در سيستم؛ 2) بسط ماتريس؛ كه به‌موجب انعطاف¬پذيري آن در مواجه با حذف واكنش¬دهنده و يا توليد محصول جديد امكان‌پذير شده است.همچنين به‌وسيله تغيير و اصلاح تعريف¬ها ازجمله تعريف ارائه واكنشي و نحوه ورود اطلاعات اوليه به سيستم، الگوريتم كامل¬تري براي ماتريس جداسازي-واكنش شكل‌گرفته است. مي‌توان با بهره¬گيري از اين فضاي جستجو ارائه‌شده كه هم‌زمان متأثر از هر دو حوزه جداسازي (تقطير) واكنش است، به پردازش مسيرهاي ممكن طراحي با دقت بيشتري دنبال كرد. در اين تحقيق شبيه¬سازي حذف استيلن¬ها در واحد توليدي الفين، بر اساس الگوريتم به‌دست‌آمده، تحت تأثير دو راكتور در چيدمان‌هاي جداسازي بررسي‌شده است. نتايج شبيه¬سازي اين مطالعه فرآيندي و تأثير عملكرد چينش راكتور در بين چينش برجهي جداسازي، با استفاده از يك شبكه چيدماني كه شامل 32 چيدمان حاصل از الگوريتم نسخه سوم ماتريس جداسازي-واكنش سه‌جزئي، به بحث گذاشته‌شده است. با استفاده از تحليلگر اقتصادي نرم‌افزار مورداستفاده درنهايت نشان داده‌شده است كه هزينه سرمايه¬گذاري كدام چيدمان¬ها قابل‌قبول است. به‌طوركلي چيدماني كه با شاخصه تفكيك دو جريان استيلن و ام-استيلن به‌صورت كاملاً جدا همراه¬بري مي¬كنند، فرآيند حذف در راكتورهاي موردنظر، باقيمت تمام¬شده كمتري انجام مي‌شود. دو چيدمان SM7 و SM26 به ترتيب چيدمان‌هاي بهينه اين نتايج معرفي شدند.

1400/05/03

Development of the Reaction-Separation Matrix to Complex Processes with multiple reactors; A Case Study: Process of Acetylene Conversion

2/18/2022 12:00:00 AM

In order to find the best design and process synthesis, one method is using algorithmic method of Separation Matrix. This method makes it easy to access a variety of distillation column configurations and choose between options the best routes. Similarly, in the Reaction-Separation Matrix, with a comprehensive view and special attention to both reaction and separation areas, it examines all possible paths and options in designing a separation process with reactors. With the development of the reaction-separation matrix, the algorithm has created a complete search space to understand how the permutation and arrangement of reactors interact between the configurations of separation columns. In this research, an attempt has been made to develop this algorithm, called the Third Version of reaction -separation matrix algorithm, as a step for a five-component matrix, to express all the challenges, to develop the range of reactions affected by this algorithm has been provided. Among the changes of the third version compared to the previous version include the addition of one-side reactions in the system, the expansion of the matrix due to its flexibility to remove the reactant or producing a new product. By changing and modifying the definitions, including the definition of the reaction array and how the initial information is entered into the system, a more complete algorithm for the separation-reaction matrix has been formed. Also, by using this search space presented in this research, which is simultaneously affected by both separation (distillation) and reaction, it is possible to follow the processing of possible design paths more accurately. In this research, the effect of two reactors on separation arrangements was investigated by selecting a suitable case study, simulation of removing Acetylenes in olefin process units. The simulation results of this case study and the effect of reactor arrangement performance between separation colounms arrangements are discussed using a configurations network consisting of 32 matrix arrangements (derived from the third version of the separation-three-component matrix algorithm). In general, the arrangement, which is accompanied by the separation characteristic of two streams of Acetylene and M-acetylene in a completely separate manner, the removal process is performed in the desired reactors with a lower total annual cost (TAC). SM7 and SM26 layouts were introduced as the optimal layouts of these results, respectively.

توسعه الگوريتم ماتريس جداسازي-واكنش , فرآيند حذف استيلن¬ها , چيدمان برجهاي جداسازي , چيدمان راكتورها

Development of reaction-separation matrix algorithm , Acetylene removal process , Arrangement of separation columns , Arrangement of reactors