پایان نامه : مدلسازی، 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 : مدلسازی، 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

 

مدلسازی، 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 کراکینگ   6

1-1-2قسمت گـــــرم  8

1-1-3کمپرسور 9

1-1-4متان زدایی  12

1-1-5اتان زدایی  13

1-1-6جدا سازی برش سه کربنی  13

1-1-7جدا سازی برش چهار کربنی  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 پتروشیمی در ایران تحولات ودگرگونی های فراوانی داشته است . تحولاتی که این صنعت عظیم را رفته رفته به صنعت اول کشور تبدیل می­کند. صنعت پتروشیمی به عنوان یکی از منابع تامین نیازهای بسیاری از صنایع داخلی ، صدور وتولید فرآورده­های خود و منبع مهم ارزآوری و اشتغال­زایی برای کشور ، از جایگاه ویژه­ای برخوردار است . براین اساس در چهار چوب برنامه سوم توسعه اقتصادی کشور، طرح­های پتروشیمی در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس جنوبی پیش بینی شده است. طرح مجتمع الفین دهم (پتروشیمی جم) یکی از طرح­های برنامه استراتژیک توسعه صنایع پتروشیمی کشور می باشد.

این مجتمع که در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس جنوبی قرار دارد شامل واحد های الفین، پلی اتیلن سبک خطی، پلی اتیلن سنگین، پلی پروپیلن هر کدام به ظرفیت 300 هزار تن در سال، واحد منواتیلن گلایکول  به ظرفیت 400 هزار تن در سال و دی تری اتیلن گلایکول، جمعاً به میزان 43 هزار تن در سال می باشد.

ضمناً واحدهای آلفا الفین به ظرفیت 200 هزار تن و واحد بوتادین به ظرفیت 130 هزار تن در سال، واحدهای دیگر این مجتمع می باشد.

واحد الفین مجتمع پتروشیمی جم، با ظرفیت یک میلیون و320 هزار تن در سال اتیلن، در حال حاضر بزگ­ترین واحد الفین جهان است. این واحد که به واحد کراکینگ نیز معروف می­باشد از قسمت­های مختلفی تشکیل یافته است که عبارتند از:

  • کوره های کراکینگ
  • قسمت گرم
  • کمپسور گاز، شستشو با کاستیک وخشک کردن
  • بازیابی اتیلن و متان زدایی
  • جداسازی برش دوکربنه
  • جداسازی برش سه کربنه
  • جداسازی برش چهار کربنه
  • سیستم­های تبرید
  • سیستم­های کمکی
  • مخازن محصول

خوراک واحد از قسمت­های مختلف تهیه می­شود که از طریق چندین خط لوله به واحد ارسال می­شود که به سه دسته تقسیم می گردد:

  • خوراک مایع از پنج خط تشکیل شده شامل:
  • رافینیت[1] برشC5 ازمجتمع آروماتیک چهارم در دمای 45 درجه سانتیگراد و فشار 6 بار
  • C5+از مجتمع الفین نهم در دمای 50 درجه سانتیگراد و مینیموم فشار لازم 11 بار
  • LPG[2] از آروماتیک چهارم در دمای 45 درجه سانتیگراد و فشار 16 بار
  • دو خط اتان یکی اتان تازه از پتروشیمی پارس (واحد استحصال اتان) ودیگری از فازهای 4و5 که تحت فاز گازی می­باشد .این خوراک به کوره­های گازی ارسال می­شود . دمای مورد نظر 35 درجه سانتیگراد و فشارمینیموم حدود 17 بار می­باشد.
  • یک جریان برش C3+از الفین نهم وارد می­گردد این خوراک به قسمت جداسازی واقع در منطقه کمپرسور ارسال می­گردد. دمای مورد نظر 45 درجه سانتیگراد ومینیمم فشار 16 بار می­باشد.

خوراک­های مایع از آروماتیک چهار با هم مخلوط شده و به ظرف ذخیره خوراک مایع ارسال می­شود. این مخلوط بوسیله پمپ و پس از مخلوط شدن با پروپان برگشتی وبرش­های چهار کربنه وLPG  به پیش­گرم­کن خوراک مایع رفته و سپس به کوره ها ارسال می­شود.

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 : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

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

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

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.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

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