7973

7973

مدلسازي دو بعدي رآكتوربسترثابت درفرآيند GTL

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي شبيه سازي و كنترل فرآيندها

١٣٨٩

١٣٨٩

دكتر شاهرخ شاه حسيني

چكيده به فرايندي اطلاق مي شود كه طي آن گاز طبيعي، ابتدا به گازسنتز (GTL) فرآيند گاز به مايع و سپس به محصولات مايع با ارزش چون بنزين، گازوئيل، نفت سفيد و غيره تبديل مي شود. يكي از سنتز فيشر- تروپش مي باشد. GTL مهم ترين فرآيندهاي تكنولوژي در اين پروژه شبيه سازي راكتور بستر ثابت تبديل گاز سنتز به بنزين مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور موازنه جرم، انرژي و مومنتوم به صورت معادلات ديفرانسيل غير خطي (پاره اي بدست آمده از نوع ODE براي شبيه سازي دو بعدي) براي توده سيال نوشته و حل شدند. معادلات حل گرديد. مقايسه نتايج اين مدلسازي با اطلاعات موجود TR-BDF سخت بودند كه توسط روش 2 تطابق بسيار خوبي را نشان داد. تاثير انواع پارامترهاي عملياتي مختلف بر روي عملكرد راكتور از قبيل نسبت هيدروژن به منواكسيد كربن، دماي خوراك ورودي، فشار عملياتي راكتور و دماي پوسته مورد بررسي قرار گرفتند. مقايسه ميزان تبديل و مسايل پايداري حرارتي راكتور (فرار گرما) در دو مدل يك بعدي و دو بعدي نشان داد كه شبيه سازي دقيق راكتور الزاما بايستي به صورت دو بعدي انجام شود و شبيه سازي يك بعدي در پيش بيني مسايل حرارتي راكتور نتايج غير قابل اعتمادي دارد. هنگام واكنش در سطح كاتاليست چند فرايند ديگر همزمان رخ مي دهد كه سبب كاهش توانايي سطح كاتاليست براي انجام واكنش مي گردد. اين فرايند عموما غير فعال شدن كاتاليست ناميده مي شود و از چند پديده متفاوت و مجزا تشكيل شده است. تنها تعداد محدودي تحقيقات در زمينه سينتيك غير فعال شدن كاتاليست پايه آهن در فرايند فيشر تروپش انجام شده است. لذا در تحقيق و فرمت معادلات سينتيكي Fe-HZSM حاضر با استفاده از نتايج تجربي غير فعال شدن كاتاليست 5 گزارش شده در متون علمي پارامترهاي جديدي با استفاده از روش هاي بهينه سازي بدست آورده شد. در اين كار فرض بر اين بود كه تنها عامل ناپايايي سيستم غير فعال شدن كاتاليست است. لذا معادلات در حالت شبه پايا حل شدند. براي اين منظور مدل يك بعدي شبه همگن رآكتور بستر ثابت با انواع معادلات غير فعال شدن كاتاليست حل شد. اين شبيه سازي نشان داد كه مدل غيرفعال شدن ٠/ اكسپوننشيال(تعميم يافته) بيشترين تطابق را با داده هاي تجربي دارد، و خطاي آن به ٠٠٨٣٦٠٥ در فرآيند سنتز C رسيد. در اين پروژه همچنين تاثير غير فعال شدن كاتاليست آهن روي توليد + 2 فيشر- تروپش در يك رآكتور بستر ثابت مورد بررسي قرار گرفته است، نتايج اين تحقيق نشان دادكه با نسبت به فعاليت كامل كاتاليست C كاهش ٥٠ درصدي فعاليت كاتاليست ٥١ درصد غلظت نهايي + 2 كم مي شود. واژه هاي كليدي: فرآيند فيشرتروپش، مدلسازي دوبعدي شبه همگن، شبه پايا و ناپايا، غيرفعال شدن كاتاليست