با عنوان : مدلسازی و شبیه سازی شکست آسفالتین با مدل سینتیکی تکه ای

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

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 اسلامی

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

مدلسازی و شبیه سازی شکست آسفالتین با مدل سینتیکی تکه ای

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

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

آسفالتین ماده اولیه تشکیل دهنده کک در واکنش های شکست بوده و حضور آن در خوراک های سنگین نفتی خواص نامطلوبی را در محصولات نهایی فرآیند شکست به همراه خواهد داشت. پس امروزه شکست حرارتی آسفالتین به مقصود تولید فرآورده های سبکتر و باارزش تر توجه خاصی را به خود جلب کرده می باشد. یکی از روش های پیش بینی طریقه شکست حرارتی آسفالتین، مدل های سینتیکی تکه ای می باشند. این مدل ها خوراک و محصولات فرآیند شکست را با در نظر داشتن خواص فیزیکی نظیر دمای جوش و جرم مولکولی به گروه های متعددی تقسیم کرده و چگونگی ارتباط این گروه ها با همدیگر را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند.

در این پایان نامه، شبکه سینتیکی ارائه شده به مقصود مطالعه طریقه شکست حرارتی آسفالتین در شرایط عملیاتی آرام، یک شبکه 14 تکه ای می باشد. اجزای مدل شامل خوراک، کک و گروه های اصلی محصولات مالتن و گازی با در نظر داشتن محدوده جرم مولکولی انتخاب شده اند. با در نظر داشتن اینکه در مدلسازی تکه ای واکنش های شکست با افزایش تعداد تکه ها، مدل دقیق تر و نتایج مدل به نتایج واقعی نزدیکتر می گردد، در این کار کوشش شده می باشد که تعداد تکه ها نسبت به مطالعات سینتیکی قبلی افزایش یابد. واکنش های شکست اجزای مدل از سینتیک مرتبه یک پیروی کرده و به صورت هم دما و هم فشار در نظر گرفته شده اند. با بهره گیری از مدل سینتیکی ارائه شده، تأثیر شرایط عملیاتی نظیر دما و زمان واکنش بر میزان محصولات فرآیند شکست حرارتی آسفالتین مطالعه شده و نتایج این تأثیرات گردآوری شده می باشد.

پارامترهای سینتیکی مدل به کمک نرم افزار Matlab و داده های تجربی Savage و همکارانش به دست آمده اند. مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط مدل و مقادیر تجربی نشان می دهد که شبکه سینتیکی 14 تکه ای ارائه شده از دقت مناسبی در پیش بینی توزیع محصولات فرآیند شکست برخوردار می باشد.

مقدمه

با در نظر داشتن افزایش مصرف سوخت و محصولات میان تقطیر سبک در سال های اخیر، فرآیندهای شکست جهت تبدیل انواع نفت و پسماندهای سنگین نفتی به فرآورده های سبکتر و باارزش تر توجه خاصی را به خود جلب کرده می باشد. شکست حرارتی به عنوان یکی از فرآیندهای مهم شکست در ارتقا برش های سنگین نفتی به شمار می رود زیرا که خوراک سنگین را با شکستن پیوند کربن – کربن در اثر حرارت به فرآورده های سبکتر و باارزش تر تبدیل می کند.

ترکیبات سنگین نفتی نظیر آسفالتین بخش قابل توجهی از انواع نفت و پسماندهای سنگین نفتی را به خود اختصاص داده و معضلات عدیده ای نظیر تشکیل کک و مسمومیت کاتالیست در فرآیندهای شکست را به همراه خواهند داشت. پس امروزه فرآیند شکست حرارتی آسفالتین به مقصود بهبود کیفیت محصولات فرآیندهای شکست مورد توجه محققین و دانشمندان قرار گرفته می باشد.

انواع شبکه های سینتیکی در مطالعات انجام شده بر روی واکنش های شکست حرارتی به کار گرفته شده می باشد. پیش بینی طریقه شکست آسفالتین و پسماندهای سنگین نفتی با بهره گیری از مدل های سینتیکی تکه ای در سال های اخیر توجه خاصی را به خود جلب کرده می باشد.

نمونه هایی از این مدل ها در ذیل ارائه شده می باشد:

Singh و همکارانش مدل سینتیکی 5 تکه ای را به مقصود مطالعه شکست حرارتی پسماندهای سنگین نفتی در شرایط آرام ارائه کردند. تکه های شبکه سینتیکی براساس محدوده جوش انتخاب شده و شامل گاز، بنزن (IBP – 150^C) و (LGO (150 – 350^C و VGO (350 – 500^C و خوراک (500< درجه سانتیگراد) می باشد. مقادیر محاسبه شده توسط مدل ارائه شده با فرض سینتیک درجه یک از دقت مناسبی (حدود 70% نقاط پیش بینی شده در محدوده خطای 20% می باشند) در مقایسه با مقادیر تجربی برخوردار می باشد.

Benito و همکارانش مدل سینتیکی 3 تکه ای را به مقصود مطالعه شکست حرارتی خوراک سنگین حاوی مقادیر قابل توجه آسفالتین در شرایط عملیاتی مشابه با کار تحقیقاتی Singh ارائه کردند. اجزای شبکه سینتیکی شامل تکه سنگین (بخشی از ترکیبات سنگین باقیمانده با دمای جوش بیش از 350 درجه سانتیگراد و محلول در تولوئن)، تکه سبک (شامل محصولات گاز و مایع) و تکه کک (ترکیب نامحلول در تولوئن) با در نظر داشتن محدوده جوش انتخاب شده اند. مدل سینتیکی ارائه شده این توانایی را دارد که به مطالعه تأثیر شرایط عملیاتی نظیر دما، زمان اقامت و فشار بر فرآیند شکست حرارتی آسفالتین بپردازد.

آقایان Filho و همکارانش مدل سینتیکی 16 تکه ای را برای مطالعه شکست حرارتی پسماندهای سنگین خلاء در شرایط آرام در یک راکتور جریانی در نظر گرفتند. اجزای شبکه سینتیکی براساس محدوده جوش انتخاب شده و شامل تکه خوراک (با دمای جوش بیش از 550 درجه سانتیگراد)، تکه گاز، تکه نفتا (با محدوده جوش 70 – 204 درجه سانتیگراد)، تکه گازوئیل سبک (با محدوده جوش 350 – 204 درجه سانتیگراد)، و 12 تکه گازوئیل (با محدوده جوش 550 – 350 درجه سانتیگراد) می باشد. واکنش های شکست اجزای مدل از سینتیک مرتبه یک پیروی کرده و تابع دما و فشار می باشند. مقایسه داده های تجربی یک واحد صنعتی تشکیل کک تأخیری و مقادیر محاسبه شده توسط مدل نشان می دهد که شبکه سینتیکی ارائه شده از دقت مناسبی برخوردار می باشد. مدل سینتیکی ارائه شده در شرایط عملیاتی آرام مستقل از نوع خوراک بوده و این قابلیت را دارد که برای طراحی واحدهای صنعتی شکست سایر خوراک های سنگین نفتی در شرایط عملیاتی مشابه به کار گرفته گردد.

در این پایان نامه به مقصود پیش بینی دقیق تر توزیع محصولات شکست حرارتی آسفالتین جدا شده از نفت خام کالیفرنیا در یک راکتور ناپیوسته آزمایشگاهی Savage و همکارانش در محدوده دمایی 450 – 350 درجه سانتیگراد و محدوده زمان اقامت 120 دقیقه و فشار اتمسفری، مدل سینتیکی 4 تکه ای Yasar به صورت یک شبکه 14 تکه ای توسعه یافته می باشد.

بخش های مختلفی که در این پایان نامه به صورت کامل مورد بحث و مطالعه قرار می گیرند، عبارتند از:

در فصل اول ساختار آسفالتین به عنوان جزء سنگین نامطلوب در نفت خام و پسماندهای سنگین نفتی مورد مطالعه قرار می گیرد. شکست حرارتی فرآیندی برای ارتقا خوراک های سنگین نفتی نظیر آسفالتین بوده و عواملی نظیر دما و فشار بر شکست این خوراک ها موثر می باشند. تحقیقات گسترده ای در ارتباط با شکست حرارتی و کلیه عوامل موثر در شکست هیدروکربن های سنگین صورت گرفته که در این فصل گردآوری شده می باشد. مدلسازی تکه ای و انواع آن در این فصل به صورت کامل توضیح داده می شوند.

در فصل دوم مطالعات آزمایشگاهی گسترده ای که در ارتباط با شکست حرارتی آسفالتین و تأثیر شرایط عملیاتی دما، زمان اقامت و فشار بر توزیع محصولات این فرآیند صورت گرفته، به صورت کامل توضیح داده می شوند. مدلسازی سینتیکی تکه ای به  عنوان یکی از روش های واکاوی فرآیند شکست حرارتی آسفالتین در دو دهه اخیر توجه خاصی را به خود جلب کرده می باشد. نمونه های متعددی در ارتباط با مدلسازی تکه ای شکست حرارتی آسفالتین براساس فرضیات گوناگون در این فصل گردآوری شده می باشد.

در فصل سوم مدلسازی سینتیکی و شبیه سازی راکتور شکست حرارتی نمونه آسفالتین جدا شده از نفت خام کالیفرنیا توضیح داده می شوند. توضیح اجزای مدل، فرضیات مدل، توزیع محصولات شکست حرارتی آسفالتین در شرایط عملیاتی مورد مطالعه، معادلات سینتیکی مدل و روش حل معادلات با بهره گیری از نرم افزار Matlab از عناوین مهمی می باشد که در این فصل گردآوری شده می باشد.

در فصل چهارم نتایج شبیه سازی با بهره گیری از نرم افزار Matlab، پارامترهای سینتیکی مدل، ثوابت سرعت و انرژی های فعالسازی واکنش های شکست حرارتی ارائه شده می باشد. تأثیر شرایط عملیاتی دما و زمان اقامت بر توزیع محصولات فرآیند شکست حرارتی آسفالتین نیز به صورت کامل در این فصل توضیح داده می شوند. ارزیابی کلی مدلسازی سینتیکی فرآیند شکست حرارتی آسفالتین و پیشنهادهای کارآمد مرتبط با آن از مباحث مهمی می باشد که در فصل پنجم مورد مطالعه قرار می گیرد.

تعداد صفحه : 125

قیمت : شش هزار تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :        ———-        serderehi@gmail.com