پایان نامه کارشناسی ارشد شیمی فرآیند: شبیه سازی راکتور پیرولیز پروپان به روش CFD

متن کامل پایان نامه مقطع ارشد مهندسی شیمی فرآیند

با عنوان : شبیه سازی راکتور پیرولیز پروپان به روش CFD

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامي

واحد تهران جنوب

دانشكده تحصيلات تكميلي

،، M.Sc.,, پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي – فرآيند

عنوان:

شبيه سازي راكتور پيروليز پروپان به روش CFD

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن 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)

چكيده

تبديل هيدروكربن هاي اشباع پارافيني به هيدروكربن هاي غير اشباع آليفاتيكي و آروماتيكي از جمله مهمترين فرآيندهاي پتروشيمي محسوب ميشود. در اين پروژه فرآيند شكست حرارتي (پيروليز) پروپان در يك راكتور صنعتي به روش ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) شبيه سازي شده است. مدل مورد استفاده در اين پروژه شامل يك راكتور لوله اي به طول 95 متر ميباشد. مدل سينتيكي استفاده شده، مدل مولكولي شامل ده واكنش شكست به همراه واكنش تشكيل كك ميباشد. فلاكس حرارتي با يك پروفايل ثابت به ديواره هاي راكتور وارد ميگردد. افزايش دماي ديواره ها سبب داغ شدن مخلوط گازي شده و واكنش هاي پيروليزرا سبب ميشود. نتايج حاصل از شبيه سازي سه بعدي مدل نشان داد كه تعدادي از تركيبات حاصل از پيروليز داراي غلظت ماكزيمم در طول راكتور هستند كه نشان دهنده شركت نمودن اين تركيبات در واكنشهاي ثانويه ميباشد. پيش بيني محل وقوع واكنشها در هر نقطه از راكتور از جمله مزاياي استفاده از اين روش ميباشد. در اين شبيه سازي مقادير پروفايل دما، فشار، غلظت تركيبات حاصل از پيروليز و كك تشكيل شده در طول راكتور قابل مقايسه با نتايج تجربي است. پروفايل دمايي در جهت شعاعي در مقاطع مختلف از طول راكتور نيز بررسي گرديده است.

مقدمه:

پيشرفت روز افزون بشر در زمينه كامپيوتر ها و توان بالاي محاسباتي آنها بر سرعت تحقيقات افزوده و از اين طريق كمك بزرگي به توسعه علم وتكنولوژي نموده است. صنايع شيميايي نيز از اين ره آورد قرن بيست و يكم بي نصيب نمانده اند بطوريكه امروزه، استفاده از كامپيوترها جزئي لاينفك از هرگونه برنامه تحقيقاتي در زمينه طراحي فرايندها و واحدهاي صنعتي بشمار مي رود. در حقيقت در سالهاي اخير طراحي واحدهاي صنعتي با استفاده از مدل سازي و شبيه سازي واحدهاي صنعتي بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين روش محققين را قادر ساخته تا در كمترين مدت و بدون صرف هزينه هاي هنگفت يك واحد صنعتي ر ا طراحي نمايند و اثرات تغييرات پارامترهاي مختلف برروي سيستم را مطالعه نموده و با توجه به شرايط موجود، بهترين طراحي را در كوتاه ترين زمان ارائه دهند. بطور مثال با مدل سازي و شبيه سازي يك راكتور، ميتوان اثرات تغيير نوع و ميزان خوراك ورودي، فشار، درجه حرارت و… را بر روي توزيع محصولات خروجي، براحتي و در كوتاهترين زمان ممكن مشاهده نموده و با توجه به نياز بيشتر به محصولي خاص، اين پارامترها را تغيير داده و بهترين شرايط را براي رسيدن به هدف مشخص نمو د .موردي كه مادر اينجا به بررسي آن مي پردازيم پيرو ليز يا شكست حرارتي (Thermal Cracking) پروپان مي باشد؛ اين فرايند منجر به توليد اولفين ها و دي اولفين ها و تا حدي آروماتيك ها مي گردد كه همگي از مواد پايه و مهم درصنايع پتروشيمي بشمار مي روند.

براي شبيه سازي يك راكتور شكست حرارتي، لازم است ابتدا مدل سينتيكي مناسبي كه مكانيزم واكنش هاي شكست حرارتي را مشخص ميكند، در نظر گرفته شود. مدلي كه در اينجا مورد استفاده قرار گرفته، مدل مولكولي است كه توسط (Sundaram (1976 و Froment و بر اساس تحقيقات انجام شده بر روي يك واحد نيمه صنعتي شكست حرارتي، ارائه شده و نتايح حاصل از بكارگيري آ ن با نتايج صنعتي بخوبي مطابقت داشته است. در مرحله دوم، بكمك مدل سينتيكي مورد نظر ، بر روي تركيبات موجود در راكتور، موازنه جرم نوشته مي شود و سپس با توجه به مشخصات حرارتي سيستم و مشخصات ساختماني راكتور و خصوصيات سيال، موازنه حرارتي و موازنه مومنتم انجام ميشود . نهايتا با شبيه سازي مدل ساخته شده و اعمال شرايط مرزي مناسب توسط نرم افزار Fluent 6.2، تركيب درصد هر يك از اجزاء موجود در مخلوط گازي درون راكتور، فشار، درجه حرارت و ميزان تبديل در هر نقطه از طول راكتور مشخص ميشود.

فصل اول

1-1- صنعت پتروشیمی:

پتروشيمي امروزه به صنايع بزرگي اطلاق ميشود كه مواد اوليه آ ن از نفت و گاز طبيعي بدست آمده و محصولات آن در كليه شئونات زندگي بشر مصرف دارند.

درحقيقت، پتروشيمي صنعتي است وابسته به نفت كه از مواد نفتي محصولات غير نفتي توليد ميكند اين صنعت درحدود هفتاد سال قبل ، با تهيه الكل اي زوپروپيل (ايزوپروپانول) از پروپيل آغاز شد و سي سال پيش از آن بود كه اولين دوره پتروشيمي در يكي از دانشگاه هاي امريكا در ايالات تگزاس برگزار شد.

صنعت پتروشيمي به دليل عوامل زير، از رشد چشمگيري در اين مدت ك وتاه برخوردار بوده است:

1) وفور و ارزاني مواد اوليه

2) ارزش افزوده محصولات پتروشيمي

ارزش افزوده فرآورده هاي نهايي نزديك به ده تا پانزده بر ابر ارزش مواد اوليه آن مي باشد. بررسي هاي به عمل آمده نشان ميدهد كه در حال حاضر از كل هيدرو كربن هاي توليدي در جه ان فقط 5% بعنوان مواد اوليه در صنايع پتروشيمي به مصرف مي رسد. ولي ارزش فراورده هاي ساخته شده از اين 5% در حدود دو برابر ارزش محصولات نفتي است كه از بقيه 95% هيدروكربن هاي توليدي به فروش مي رسد.

3) تنوع فراورده هاي پتروشيمي و اهميت آنها در رابطه با زندگي بشر

4) امكان جايگزيني فراورده هاي پتروشيمي با فراورده هاي طبيعي در ابعاد مختلف

5) تنوع روش ها و طرق ساخت يك محصول پتروشيمي با استفاده از مواد اوليه متفاوت

6) امكان توليد زياد و سريع محصولات پتروشيمي

7) بهبود در ساير تكنولوژي ها در رابطه با مصرف محصولات پتروشيمي

در حقيقت گسترش صنايع پتروشيمي اثرات چشمگير و پر اهميتي در پيشرفت اقتصادي و توسعه صنايع و بالا بردن سطح تكنولوژي در جهان داشته است. مجموعه عوامل فوق سبب شده تا امروزه، توليد فراورده هاي پتروشيمي بعنوان يك صنعت مهم در كشورهاي توسعه يافته صنعتي و يك آرمان و هدف براي كشورهاي در حال توسعه مطرح باشد، علي الخصوص كشورهاي خاورميانه كه از منابع غني نفت و گاز برخوردارند.

در حال حاضر، آمريكا بزرگترين توليد كننده محصولات پتروشيمي در جهان است اين صنعت در آمريكا بعد از جنگ بين المللي دوم با سرعت چشمگيري توسعه پيدا كرد بطوريكه از سال 1980 تقريباً نيمي از ارزش توليدات آن را گروه صنايع شيميايي تشكيل مي داد كه از اين گروه هم حدود 90% آن مربوط به ارزش محصولات پتروشيمي است. بعد از امريكا ژاپن از نظر توليد محصولات پتروشيميايي در مقام دوم جهان قر ار دارد. قسمت اعظم صنايع پتروشيمي ژاپن از سال 1957 به بعد پايه ريزي شد، اما رشد اين صنايع آنقدر سريع و چشمگير بود كه ژاپن را در مدت نسبتاً كمي به مقام دوم توليد كننده در جهان ارتقاء داده است.

در كشورهاي اروپاي غربي هم قسمت اعظمي از توليدات صنعتي مربوط به صنايع پتروشيمي است. بيشتر مواد پتروشيمي در اروپا و بويژه آلمان حتي قبل از اينكه در ساير نقاط جهان شناخته شوند، تهيه مي گرديد. با توجه به حجم و ارزش توليدات اين كشور نيز در رده سوم قرار ميگيرد.

تعداد صفحه : 150

قیمت : یازده هزار تومان

 

***

—-

:        ****       info@elmyar.net

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید