پايان نامه كارشناسی ارشد

150 صفحه

ارائه 1386

چكیده

تبدیل هیدروكربنهای اشباع پارافینی به هیدروكربنهای غیر اشباع آلیفاتیكی و آروماتیكی از جمله مهمترین فرآیندهای پتروشیمی
محسوب میشود. در این پروژه فرآیند شكست حرارتی(پیرولیز) پروپان در یك راكتور صنعتی به روش دینامیك سیالات محاسباتی
(CFD) شبیه سازی شده است.

مدل مورد استفاده در این پروژه شامل یك راكتور لوله ای به طول 95 متر میباشد.مدل سینتیكی استفاده شده،
مدل مولكولی شامل ده واكنش شكست به همراه واكنش تشكیل كك میباشد.فلاكس حرارتی با یك پروفایل ثابت به دیواره های
راكتور وارد میگردد. افزایش دمای دیواره ها سبب داغ شدن مخلوط گازی شده و واكنشهای پیرولیزرا سبب میشود.

نتایج حاصل از شبیه سازی سه بعدی مدل نشان داد كه تعدادی از تركیبات حاصل از پیرولیز دارای غلظت ماكزیمم
در طول راكتور هستند كه نشان دهنده شركت نمودن این تركیبات در واكنشهای ثانویه میباشد.
پیش بینی محل وقوع واكنشها در هر نقطه از راكتور از جمله مزایای استفاده از این روش میباشد.
در این شبیه سازی مقادیر پروفایل دما،فشار،غلظت تركیبات حاصل از پیرولیز و كك تشكیل شده

در طول راكتور قابل مقایسه با نتایج تجربی است.پروفایل دمایی در جهت شعاعی در مقاطع مختلف
از طول راكتور نیز بررسی گردیده است.

مقدمه:

پیشرفت روز افزون بشر در زمینه كامپیوتر ها و توان بالای محاسباتی آنها بر سرعت تحقیقات افزوده و از این
طریق كمك بزرگی به توسعه علم وتكنولوژی نموده است . صنایع شیمیایی نیز از این ره آورد
قرن بیست و یكم بی نصیب نمانده اند بطوریكه امروزه، استفاده از كامپیوترها جزئی لاینفك از هرگونه برنامه تحقیقاتی
در زمینه طرا حی فرایندها و واحدهای صنعتی بشمار می رود.

درحقیقت در سالهای اخیر طراحی واحدهای صنعتی با استفاده از مدل سازی و شبیه سازی واحدهای صنعتی
بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

این روش محققین را قادر ساخته تا در كمترین مدت و بدون صرف هزینه های هنگفت یك واحد صنعتی را
طراحی نمایند و اثرات تغییرات پارامترهای مختلف برروی سیستم را مطالعه نموده و با توجه به شرایط موجود،
بهترین طراحی را در كوتاهترین زمان ارائه دهند .

بطور مثال:

با مدل سازی و شبیه سازی یك راكتور، میتوان اثرات تغییر نوع و میزان خوراك ورودی، فشار، درجه حرارت و...

را بر روی توزیع محصولات خروجی، براحتی و در كوتاهترین زمان ممكن مشاهده نموده و با توجه به نیاز بیشتر
به محصولی خاص، این پارامترها را تغییر داده و بهترین شرایط را برای رسیدن به هدف مشخص نمو د.
موردی كه مادر اینجا به بررسی آن می پردازیم پیرولیز یا شكست حرارتی (Thermal Cracking) پروپان می باشد؛
این فرایند منجر به تولید اولفین ها و دی اولفین ها و تا حدی آروماتیك ها می گردد
كه همگی از مواد پایه و مهم درصنایع پتروشیمی بشمار می روند.

برای شبیه سازی یك راكتور شكست حرارتی، لازم است ابتدا مدل سینتیكی مناسبی كه مكانیزم واكنش های
شكست حرارتی را مشخص میكند، در نظر گرفته شود . مدلی كه در اینجا مورد استفاده قرار گرفته، مدل مولكولی است
كه توسط (1976) Sundaramو Froment و بر اساس تحقیقات انجام شده بر روی یك واحد نیمه صنعتی شكست حرارتی،
ارائه شده و نتایح حاصل از بكارگیری آ ن با نتایج صنعتی بخوبی مطابقت داشته است.

در مرحله دوم، بكمك مدل سینتیكی مورد نظر ، بر روی تركیبات موجود در راكتور، موازنه جرم نوشته می شود
و سپس با توجه به مشخصات حرارتی سیستم و مشخصات ساختمانی راكتور و خصوصیات سیال، موازنه حرارتی
و موازنه مومنتم انجام میشود. نهایتاٌ با شبیه سازی مدل ساخته شده و اعمال شرایط مرزی مناسب
توسط نرم افزار Fluent 6.2، تركیب درصد هر یك از اجزاء موجود در مخلوط گازی درون راكتور ،
فشار، درجه حرارت و میزان تبدیل در هر نقطه از طول راكتور مشخص میشود.

متن کامل را می توانید بعد از خرید دریافت نمایید.