13306

13306

مدل‌سازي و شبيه سازي ديناميكي ستون استخراج كوهني

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي ، شبيه سازي و كنترل فرآيند

پاييز 1393

پاييز 1393

دكتر منصور شيرواني

دكتر احد قائمي

چكيده در اين تحقيق، فرآيند استخراج مايع- مايع در يك ستون استخراج كوهني مدل‌سازي و شبيه‌سازي شده است. يك مدل ديناميكي غير تعادلي براي مدل‌سازي فرآيند ارائه شده است. معادلات مدل شامل مجموعه معادلات ديفرانسيل پاره‌اي بوده كه با استفاده از روش تفاضل محدود و روش خطوط به صورت عددي حل شده‌اند. از يك ستون استخراج كوهني نيمه‌صنعتي براي ارزيابي نتايج مدل استفاده شده است. براي داده‌هاي تجربي از دو سامانه شيميائي آب - بوتيل استات، آب - تولوئن استفاده گرديده شده است كه در اين دو سيستم‌ آب به‌عنوان فاز پيوسته است. معادلات حاصل از مدل¬سازي فرآيند شامل معادلات ديفرانسيل جزئي بوده كه در جهت محور ستون گسسته سازي شده و به‌صورت همزمان توسط روش خطوط در محيط نرم-افزاريحل‌شده‌اند. براي مدل¬سازي هيدروديناميكي ستون ( محاسبه توزيع اندازه قطرات، موجودي فاز پراكنده، توزيع حجمي قطرات و ...) از مدل موازنه جمعيت استفاده‌شده است كه در اين مدل اثرات شكست و ائتلاف قطرات به‌طور همزمان در معادلات گنجانده شده است. خطاي قطر ميانگين ساتر و موجودي فاز پراكنده محاسبه‌شده با استفاده از اين مدل براي شرايط عملياتي مختلف به ترتيب كمتر از 2% و 4% رسيده است. با تركيب معادلات ديناميك غير تعادلي با معادلات موازنه جمعيت تأثير قطر قطرات در انتقال جرم مورد ارزيابي قرار گرفت.مقايسه نتايج تجربي با نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه مدل ارائه‌شده با دقت بالا مي‌تواند رفتار فرايند را پيش‌بيني نمايد. واژه‌هاي كليدي: استخراج مايع – مايع، ‌ستون‌ استخراج كوهني، موازنه جمعيت، مدل اختلاط پيشرو