30399

شبيه سازي CFD راكتورهاي بستر متحرك جهت احياي كاتاليست

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1400

1402/9/22

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

كاتاليست‌ها موادي هستند كه روي سطح آنها واكنش انجام مي‌شود و در بيشتر فرايندهاي شيميايي از آنها استفاده مي‌شود. برخي از كاتاليست‌ها قابليت احيا و استفاده‌ي مجدد در فرايند را دارند و از آنجايي كه اين مواد قيمت بالايي دارند احياي آنها و استفاده مجدد از آنها بطور چشمگيري باعث كاهش هزينه‌هاي عملياتي مي‌شود. حين انجام واكنش روي كاتاليست‌ها تركيباتي از قبيل كربن، هيدروژن و در برخي موارد نيتروژن تشكيل مي‌شود كه ديگر به كاتاليست اجازه انجام واكنش را نمي‌دهد. اين كاتاليست‌ها به سمت راكتور احيا هدايت مي‌شوند تا با اكسيژن واكنش دهد و كك روي سطح آن بسوزد و قابليت استفاده مجدد پيدا كند. از طرفي با توجه به اينكه دماي فرايندها بالا است اگر ميزان اكسيژن كنترل نشود كك به‌صورت انفجاري مي-سوزد. در اين حالت كاتاليست خاصيت خود را از دست مي¬دهد. از طرف ديگر اگر توزيع جريان در راكتور مناسب نباشد كاتاليست به‌خوبي احيا نشده و بازدهي فرايند كاهش مي¬يابد. نحوه توزيع اكسيژن مهم ترين پارامتر در اين راكتور مي‌باشد كه در اين پژوهش با استفاده از شبيه سازي CFD رفتارگاز احيا كننده در حالت 3 بعدي مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. براي اعتبار سنجي از يك پژوهش شبيه‌سازي CFD و نتايج آزمايشگاهي استفاده شد. سپس راكتور از نظر دمايي و هيدروديناميكي تجزيه تحليل شده است. با بررسي نتايج شبيه‌سازي ديده شد كه آرايش نازلهاي ورودي و خروجي براي راكتور مناسب نيست و محل قرارگيري نازل ورودي به راكتور به علت اينكه حجم راكتور بسيار بزرگ است، جاي مناسبي نيست و همين امر باعث آسيب به راكتور و پايين آمدن بازدهي كك سوزي مي‌شود. جهت غلبه كردن بر اين مشكل ناحيه بيروني راكتور متخلخل در نظر گرفته شد و پارامتر غير يكنواختي بررسي شد و مقدار آن از 0.54 به 0.35 كاهش يافت كه نشان از بهبود توزيع جريان مي‌باشد.

1402/11/01

CFD Simulation of Moving Bed Reactors For Catalyst Regeneration

1/1/1900 12:00:00 AM

Catalysts are substances on the surface of which reactions are carried out and are used in most chemical processes. Some catalysts have the ability to be regenerated and reused in the process, and since these materials have a high price, their regeneration and reuse significantly reduces operating costs. During the reaction on the catalysts, compounds such as carbon, hydrogen and in some cases nitrogen are formed, which no longer allow the catalyst to perform the reaction. These catalysts are directed to the reduction reactor to react with oxygen and burn the coke on its surface and become reusable. On the other hand, considering that the temperature of the processes is high, if the amount of oxygen is not controlled, the coke will burn explosively. In this case, the catalyst loses its properties. On the other hand, if the flow distribution in the reactor is not appropriate, the catalyst is not well regenerated and the efficiency of the process decreases. The way of oxygen distribution is the most important parameter in this reactor, which has been discussed and investigated in this research using CFD simulation of the regenerative gas behavior in 3D mode. For validation, a study with a geometry similar to our target reactor was used. Then the reactor was analyzed in terms of temperature and hydrodynamics and by checking the simulation results it was seen that the existing flow arrangement is not suitable for the reactor and the location of the inlet nozzle to the reactor is not a suitable place because the volume of the reactor is very large and this causes damage to the reactor and the reduction of coke burning efficiency.

راكتور احيا , شبيه سازي CFD , كك سوزي , بستر متخلخل , واحد CCR

Regeneration Reactor , CFD Simulation , Coke Combustion , Porous bed , CCR unit

Mahdi Naeimi

Seyed Hasan Hashemabadi