دانلود پایان نامه : مدلسازي، شبیه سازی و بهینه سازی رآکتور بسترچکه-ای پتروشیمی جم به منظور هیدروژناسیون 1و3-بوتادین

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی

عنوان : مدلسازي، شبیه سازی و بهینه سازی رآکتور بسترچکه­ای پتروشیمی جم به منظور هیدروژناسیون 1و3-بوتادین

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته

مهندسی شیمی بدون گرایش

 

مدلسازي، شبیه سازی و بهینه سازی رآکتور بسترچکه­ای پتروشیمی جم به منظور هیدروژناسیون 1و3-بوتادین

 

استاد راهنما

دکتر محمد رضا رحیم پور

 

 

آذر ماه 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

این نوشتار به بررسی یک رآکتور بستر چکه ای صنعتی هیدروژناسون بوتادین پرداخته است. از این رو،یک مدل سینتیکی مناسب به عنوان ساختاری پایه ای برای مدلسازی رآکتور انتخاب گردیده است و پس از آن مدل ارایه گردیده به منظور همخوانی با موازنه مولی داده های صنعتی توسعه یافته است. همچنین تلاش های زیادی به منظور ایجاد یک مدل دقیق و در عین حال ساده ریاضی صورت پذیرفت و نتایج مدلسازی با خروجی های واحد صنعتی مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت نتایج توانستند به خوبی داده های صنعتی را  با خطای نسبی کل برابر با 1/0 پوشش دهند. به علاوه، رفتار پارامترهای مختلفی از جمله دما و شدت جریان مولی در طول رآکتور مورد مطالعه قرار گرفت. گذشته از آن، تاثیر دمای ورودی بر رفتار رآکتور بستر چکه ای مورد مطالعه قرار گرفت. در پایان، بازده رآکتور سه فازی بستر چکه ای تحت شرایط عملیاتی مختلف سیال ورودی بررسی گردید.

کلمات کلیدی: رآکتور بستر چکه ای، هیدروژناسیون بوتادین، مدلسازی ریاضی، مدل سینتیکی

 

 

 

فهرست مطالب

1-1معرفی مجتمع پتروشیمی جم  2

1-1-1واحد كراكينگ   6

1-1-2قسمت گـــــرم  8

1-1-3كمپرسور 9

1-1-4متان زدايي  12

1-1-5اتان زدايي  13

1-1-6جدا سازي برش سه كربني  13

1-1-7جدا سازي برش چهار كربني  14

1-2مقدمه ای  بر رآکتورهای بستر چکه­ای  18

1-2-1مقایسه با سایر رآکتورهای سه فازی  22

2-1مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه­ی مدلسازی رآکتور بستر چکه­ای  31

2-2مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه­ی سینتیک هیدروژناسیون بوتادین  33

3-1شرح مدل ریاضی  37

3-1-1مراحل انتقال جرم و فرضیات حاکم  37

3-1-2معادلات جرم و انرژی  39

3-2خواص فیزیکی  40

3-3معادلات سینتیکی  43

3-3-1کاتالیست   45

3-4حل عددی و روش بهینه سازی  46

4-1ارزیابی مدل  49

4-2نتایج  51

4-2-1پروفیل دما در طول رآکتور 55

4-2-2توزیع شدت جریان مولی اجزای موجود در فاز مایع  56

4-2-3توزیع شدت جریان مولی هیدروژن فاز گازی در طول رآکتور 62

4-2-4توزیع مشخصه­های فیزیکی در طول رآکتور 63

4-2-5بررسی تأثیرات تغییر دمای ورودی  65

4-2-6تغییرات درصد تبدیل و بازده تحت تأثیر دما و شدت جریان ورودی  68

5نتیجه گیری و پیشنهادات   70

 

 

فهرست جداول

 

 

شماره صفحه عنوان
19 جدول 1- شرایط عملیاتی و ترکیب نسبی اجزاء در ورودی رآکتور
36 جدول2خلاصه­ای از مقالات منتشر شده با موضوع مدلسازی سینتیکی هیدروژناسیون 1و3-بوتادین
42 جدول3- روابط فیزیکی مورد استفاده در مدلسازی رآکتور
47 جدول4- مشخصات کاتالیست پوسته-تخم مرغی مورد استفاده
51 جدول 5- مقادیر متوسط Keq و ΔG° در طول رآکتور برای واکنش­های پیشنهادی
51 جدول 6- مقایسه بین نتایج مدلسازی و نتایج رآکتور صنعتی
54 جدول 7- ثوابت سرعت و عبارات دقیق سینتیکی به کار گرفته شده

 

 

 

فهرست شکل­ها و نمودارها

 

 

شماره صفحه عنوان
6 تصویر1- نمودار کنده­ای واحد الفین دهم
16 تصویر 2- شمایی از نمودار جریان فرآیند واحد بوتان زدایی
18 تصویر 3- نمودار جریان فرآیند واحد هیدروژناسیون
22 تصویر 4- شمایی از یک رآکتور بستر چکه­ای
24 تصویر 5- شمایی از یک رآکتور دوغابی ]17[
27 تصویر 6- شمایی از یک رآکتور ستون حبابی بستر آکنده ]17[
39 تصویر7- مراحل انتقال جرم برای المانی از رآکتور به طول ΔZ
44 تصویر8- شبکه­ی واکنش­های هیدروژناسیون 1و3-بوتادین
47 تصویر9- شمایی از کاتالیست پوسته-تخم مرغی
53 تصویر10- میانگین سرعت واکنش­ها
56 تصویر 11- پروفایل دما  در طول رآکتور
57 تصویر12- تغییرات شدت جریان مولی بوتادین نسبت به طول بدون بعد رآکتور
58 تصویر13- تغییرات شدت جریان مولی 1BE نسبت به طول بدون بعد رآکتور
59 تصویر 14- تغییرات سرعت واکنش­های r9 و r7 و r1 در طول رآکتور
60 تصویر15- تغییرات شدت جریان مولی نرمال بوتان نسبت به طول بدون بعد رآکتور
61 تصویر 16- تغییرات سرعت واکنش­های r11 و r10 و r9 و r8 در طول رآکتور
62 تصویر17- تغییرات شدت جریان مولی IB نسبت به طول بدون بعد رآکتور
63 تصویر18- تغییرات شدت جریان مولی IBA نسبت به طول بدون بعد رآکتور
64 تصویر19- تغییرات شدت جریان مولی هیدروژن گازی نسبت به طول بدون بعد رآکتور
65 تصویر20- تغییرات نفوذپذیری هیدروژن در طول رآکتور
65 تصویر21- تغییرات ویسکوزیته فاز مایع در طول رآکتور
66 تصویر 22- تأثیر دمای ورودی بر دمای سیستم در طول بدون بعد رآکتور
67 تصویر 23- تأثیر دمای ورودی بر شدت جریان مولی BD در طول بدون بعد رآکتور
68 تصویر 24- تأثیر دمای ورودی بر شدت جریان مولی نرمال بوتان در طول بدون بعد رآکتور
70 تصویر25- شمای سه بعدی از درصد تبدیل BD به عنوان تابعی از دما و شدت جریان مولی ورودی
71 تصویر26- شمای سه بعدی از بازده BA به عنوان تابعی از دما و شدت جریان مولی ورودی

 


 

 

 

 

فهرست نشانه­های اختصاری

 

 

نشانه تعریف واحد
سطح مقطع رآکتور m2
غلظت مولی mol.m-3
ظرفیت گرمایی استاندارد جزئ iام در دمای استاندارد j.mol-1.k-1
قطر ذره­ی کاتالیستی m
قطر رآکتور m
نفوذپذیری هیدروژن در فاز مایع m2.s-1
انرژی فعالسازی j.mol-1
شدت جریان مولی mol.s-1
انرژی آزاد گیبس جزئ i ام در فشار استاندارد j.mol-1
انرژی استاندارد آزاد گیبس جزئ i ام در دمای استاندارد j.mol-1
ثابت هنری pa.m3.mol-1
آنتالپی استاندارد تولید جزء i ام در دمای استاندارد j.mol-1
ضریب نوسان مراجعه به جدول 8
ضریب حجمی انتقال جرم گاز-مایع s-1
ضریب حجمی انتقال جرم مایع-جامد s-1
ثابت تعادلی
ضریب نوسان در دمای مرجع مراجعه به جدول 8
وزن مولکولی gr.mol-1
فشار کاهش یافته
ثابت جهانی گازها J.mol-1.K-1
عدد رینولدز
سرعت واکنش mol.s-1.kgcat-1
عدد اشمیت
ضریب شکل
دما K
دمای کاهش یافته
دمای مرجع K
دمای استاندارد K15/298
سرعت ظاهری m.s-1
حجم مولی گاز هیدروژن در شرایط استاندارد m3.mol-1
طول دیفرانسیلی رآکتور m

 


 

 

 

نشانه­های اختصاری یونانی

 

 

نشانه تعریف واحد
تغییر انرژی آزاد گیبس در شرایط فشار استاندارد j.mol-1
گرمای واکنش j ام j.mol-1
گرمای تبخیر j.mol-1
ماندگی مایع
عدد استوکیومتری جزء iام
دانسیته­ی بستر کاتالیستی kgcat.m3
ویسکوزیته kg.m-1.s-1
حلالیت هیدروژن در مخلوطی از هیدروکربن­ها m3.kg-1.pa-1
دانسیته­ی فاز مایع در شرایط عملیاتی kg.m-3
دانسیته­ی فاز مایع در دمای 20 درجه سانتیگراد kg.m-3
پارامتر همبستگی
حجم مولی در نقطه­ی جوش نرمال m3.mol-1

 

 

 

زیرنویس­ها و بالانویس­ها

 

 

i شمارنده­ی اجزای شیمیایی
ig گاز ایده­آل
j شمارنده­ی واکنش­ها
g گاز
l مایع
S جامد
T کل
1        مقدمه

1-1     معرفی مجتمع پتروشیمی جم

       صنعت پتروشيمي در ايران تحولات ودگرگوني هاي فراواني داشته است . تحولاتي كه اين صنعت عظيم را رفته رفته به صنعت اول كشور تبديل مي­كند. صنعت پتروشيمي به عنوان يكي از منابع تامين نيازهاي بسياري از صنايع داخلي ، صدور وتوليد فرآورده­هاي خود و منبع مهم ارزآوري و اشتغال­زايي براي كشور ، از جايگاه ويژه­اي برخوردار است . براين اساس در چهار چوب برنامه سوم توسعه اقتصادي كشور، طرح­هاي پتروشيمي در منطقه ويژه اقتصادي انرژي پارس جنوبي پيش بيني شده است. طرح مجتمع الفين دهم (پتروشيمي جم) يكي از طرح­هاي برنامه استراتژيك توسعه صنايع پتروشيمي كشور مي باشد.

اين مجتمع كه در منطقه ويژه اقتصادي انرژي پارس جنوبي قرار دارد شامل واحد هاي الفين، پلي اتيلن سبك خطي، پلي اتيلن سنگين، پلي پروپيلن هر كدام به ظرفيت 300 هزار تن در سال، واحد منواتيلن گلايكول  به ظرفيت 400 هزار تن در سال و دي تري اتيلن گلايكول، جمعاً به ميزان 43 هزار تن در سال مي باشد.

ضمناً واحدهاي آلفا الفين به ظرفيت 200 هزار تن و واحد بوتادين به ظرفيت 130 هزار تن در سال، واحدهاي ديگر اين مجتمع مي باشد.

واحد الفين مجتمع پتروشيمي جم، با ظرفيت يك ميليون و320 هزار تن در سال اتيلن، در حال حاضر بزگ­ترين واحد الفين جهان است. اين واحد كه به واحد كراكينگ نيز معروف مي­باشد از قسمت­هاي مختلفي تشكيل يافته است كه عبارتند از:

  • كوره هاي كراكينگ
  • قسمت گرم
  • كمپسور گاز، شستشو با كاستيك وخشك كردن
  • بازيابي اتيلن و متان زدايي
  • جداسازي برش دوکربنه
  • جداسازي برش سه کربنه
  • جداسازي برش چهار کربنه
  • سيستم­هاي تبريد
  • سيستم­هاي كمكي
  • مخازن محصول

خوراك واحد از قسمت­هاي مختلف تهيه مي­شود كه از طريق چندين خط لوله به واحد ارسال مي­شود كه به سه دسته تقسيم مي گردد:

  • خوراك مايع از پنج خط تشكيل شده شامل:
  • رافینیت[1] برشC5 ازمجتمع آروماتيك چهارم در دمای 45 درجه سانتیگراد و فشار 6 بار
  • C5+از مجتمع الفين نهم در دماي 50 درجه سانتیگراد و مينيموم فشار لازم 11 بار
  • LPG[2] از آروماتيك چهارم در دماي 45 درجه سانتیگراد و فشار 16 بار
  • دو خط اتان يكي اتان تازه از پتروشيمي پارس (واحد استحصال اتان) وديگري از فازهاي 4و5 كه تحت فاز گازي مي­باشد .اين خوراك به كوره­هاي گازي ارسال مي­شود . دماي مورد نظر 35 درجه سانتیگراد و فشارمينيموم حدود 17 بار می­باشد.
  • يك جريان برش C3+از الفين نهم وارد مي­گردد اين خوراك به قسمت جداسازي واقع در منطقه كمپرسور ارسال مي­گردد. دماي مورد نظر 45 درجه سانتیگراد ومينيمم فشار 16 بار مي­باشد.

خوراک­هاي مايع از آروماتيک چهار با هم مخلوط شده و به ظرف ذخيره خوراک مايع ارسال مي­شود. اين مخلوط بوسيله پمپ و پس از مخلوط شدن با پروپان برگشتي وبرش­هاي چهار کربنه وLPG  به پيش­گرم­کن خوراک مايع رفته و سپس به کوره ها ارسال مي­شود.

پیش از توضیح واحدهای مختلف موجود در الفین دهم نمودار کنده­ای[3] این مجتمع به منظور درک بهتر توضیحات پیش­رو ارائه می­گردد (تصویر1).

تعداد صفحه : 96

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --