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

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

 

فهرست شکل­ها و نمودارها

 

 

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

 

فهرست نشانه­های اختصاری

 

 

نشانهتعریفواحد
سطح مقطع رآکتورm2
غلظت مولیmol.m-3
ظرفیت گرمایی استاندارد جزئ iام در دمای استانداردj.mol-1.k-1
قطر ذره­ی کاتالیستیm
قطر رآکتورm
نفوذپذیری هیدروژن در فاز مایعm2.s-1
انرژی فعالسازیj.mol-1
شدت جریان مولیmol.s-1
انرژی آزاد گیبس جزئ i ام در فشار استانداردj.mol-1
انرژی استاندارد آزاد گیبس جزئ i ام در دمای استانداردj.mol-1
ثابت هنریpa.m3.mol-1
آنتالپی استاندارد تولید جزء i ام در دمای استانداردj.mol-1
ضریب نوسانمراجعه به جدول 8
ضریب حجمی انتقال جرم گاز-مایعs-1
ضریب حجمی انتقال جرم مایع-جامدs-1
ثابت تعادلی
ضریب نوسان در دمای مرجعمراجعه به جدول 8
وزن مولکولیgr.mol-1
فشار کاهش یافته
ثابت جهانی گازهاJ.mol-1.K-1
عدد رینولدز
سرعت واکنشmol.s-1.kgcat-1
عدد اشمیت
ضریب شکل
دماK
دمای کاهش یافته
دمای مرجعK
دمای استانداردK15/298
سرعت ظاهریm.s-1
حجم مولی گاز هیدروژن در شرایط استانداردm3.mol-1
طول دیفرانسیلی رآکتورm

نشانه­های اختصاری یونانی

 

 

نشانهتعریفواحد
تغییر انرژی آزاد گیبس در شرایط فشار استانداردj.mol-1
گرمای واکنش j امj.mol-1
گرمای تبخیرj.mol-1
ماندگی مایع
عدد استوکیومتری جزء iام
دانسیته­ی بستر کاتالیستیkgcat.m3
ویسکوزیتهkg.m-1.s-1
حلالیت هیدروژن در مخلوطی از هیدروکربن­هاm3.kg-1.pa-1
دانسیته­ی فاز مایع در شرایط عملیاتیkg.m-3
دانسیته­ی فاز مایع در دمای 20 درجه سانتیگرادkg.m-3
پارامتر همبستگی
حجم مولی در نقطه­ی جوش نرمالm3.mol-1

 

 

 

زیرنویس­ها و بالانویس­ها

 

 

iشمارنده­ی اجزای شیمیایی
igگاز ایده­آل
jشمارنده­ی واکنش­ها
gگاز
lمایع
Sجامد
Tکل
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

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

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.

***  *** ***

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