با عنوان : مدلسازی و شبیه سازی رآکتور واکنش زوج شدن اکسیداسیونی متان (OCM) به مقصود تولید اتیلن

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

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیندهای صنعت نفت

عنوان:

مدلسازی و شبیه سازی رآکتور واکنش زوج شدن اکسیداسیونی متان (OCM) به مقصود تولید اتیلن

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

در پژوهش حاضر کوشش شده می باشد که با در نظر داشتن اهمیت فرآیند اکسیداسیون مزدوج متان در غیاب کاتالیست برای تولید هیدروکربن های سنگین تر به خصوص اتیلن، رفتار سینتیکی این واکنش مطالعه شده و با مدلسازی رآکتور این فرآیند، پروفیل گزینش پذیری محصولات با نتایج تجربی اصلاح و سپس تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی مانند نسبت متان به اکسیژن، دما و زمان اقامت بر روی مدل به دست آمده مطالعه گردد.

این واکنش در یک رآکتور لوله ای از جنس آلفا آلومینا به قطر 8mm و طول 65cm به همراه ترموکوپلی در محور آن به قطر 4mm انجام می گیرد.

دمای رآکتور ثابت و برابر 1100^K، فشار اتمسفریک، نسبت مولی متان به اکسیژن 4، شدت خوراک ورودی به آن 9/282 mol/sec می باشد. در زمان اقامت 1/8 ثانیه، تبدیل متان 30 درصد، اکسیژن 100 درصد و بازده تولید اتیلن 8 درصد می باشد.

مدل سینتیکی شامل 32 واکنش، 10 مولکول و 11 رادیکال می باشد. معادلات موازنه جرم جزئی برای تمام مولکول ها و رادیکال ها و نیز موازنه انرژی بر روی کل سیستم نوشته شده می باشد. مدل مطالعه شده مدل رادیکالی می باشد، زیرا ثابت شده می باشد که فرض حالت پایدار برای اجزای رادیکالی، منجر به خطا در نتایج شبیه سازی می گردد. با عدم پذیرش این فرض به خاطر اختلاف فاحشی که بین غلظت های اجزای مولکولی و رادیکالی هست، معادلات بقای جرم رفتاری از خود نشان می دهند که به سختی معادلات معروف می باشد. حل عددی دستگاه معادلات سخت از طریق روش های معمول امکان پذیر نیست و به تکنیک ویژه ای نیازمند می باشد. در این پروژه از روش Gear برای حل دستگاه معادلات سخت بهره گیری شده می باشد که برنامه کامپیوتری تهیه شده برای حل این معادلات براساس این روش اقدام می کند.

در مدل سینتیکی اصلاح شده گزینش پذیری اتان با نتایج تجربی به خوبی مطابقت دارد، اما گزینش پذیری مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و اتیلن با خطا توأم می باشد که نشان می دهد حذف بعضی از واکنش ها، برای ساده شدن مدل سینتیکی و نیز فرضیات ساده کننده در مدل ریاضی رآکتور سبب ایجاد خطا شده می باشد.

همچنین پس از مطالعه پارامترهای عملیاتی با مدل سینتیکی اصلاح شده نهایی، مشخص گردید که با کاهش دما، زمان اقامت و نسبت متان به اکسیژن، گزینش پذیری نسبت به اکسیدهای کربن کاهش یافته و نسبت به اتان افزایش می یابد و در این صورت از آنجا که اتیلن از اتان تولید می گردد، گزینش پذیری آن کاهش می یابد.

مقدمه

در سال های اخیر به دلیل بحران انرژی فسیلی، بخصوص نفت خام محققان در تلاشی برای جایگزینی آن با ماده دیگری شده اند که بتوانند از آن هم به عنوان سوخت و هم به عنوان منبع تولید محصولات پتروشیمی (شکل 1-1) بهره گیری کنند. به دلیل ذخایر هنگفت گاز طبیعی در جهان، که نیاز صدها سال دنیا را برآورده می سازد، آن را انتخاب خوبی برای این جایگزینی دیده اند.

نظر به اینکه بخش عمده گاز طبیعی را متان تشکیل می دهد، موضوع تبدیل گاز طبیعی نیز عملا به تبدیل گاز متان محدود می گردد. از آنجایی که پیش بینی می گردد متان منبع اصلی مواد شیمیایی آینده را تشکیل دهد، علیرغم پایداری این مولکول، پژوهش های بسیاری برای وارد کردن این مولکول در واکنش های تبدیل مستقیم به اتیلن، متانول، فرمالدئید، استیلن و… صورت گرفته می باشد.

پس تبدیل مستقیم متان به اتیلن به عنوان ترکیب کلیدی محصولات پتروشیمی، از نظر علمی و اقتصادی بسیار مهم می باشد.

در کشور ما نیز که در شمار بزرگترین دارندگان ذخایر گازی جهان به شمار می رود، دستیابی به تکنولوژی اکسیداسیون مزدوج به مقصود تولید هیدروکربن های C2+ از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این پروژه هم با در نظر داشتن اهمیت فرآیند مذکور، مراحل اجرای طرح به صورت زیر دنبال می گردد:

– مطالعات جامع کتابخانه ای که شامل جستجو، مکان یابی مقالات، انتخاب مقالات و Patent های مربوط به طرح.

– نوشتن مدل ریاضی که شامل مطالعه مکانیسم و سینتیک واکنش، موازنه جرم و انرژی و ارائه روش حل برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل.

– نوشتن برنامه کامپیوتری و حل آن.

– بهره گیری از داده های آزمایشگاهی برای شبیه سازی.

– مقایسه نتایج تجربی با شبیه سازی راکتور فرآیند.

– تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده.

این پژوهش طبق فصول زیر دسته بندی شده می باشد:

فصل اول: نگاهی اجمالی بر روش های مختلف تولید اتیلن و کلیاتی مربوط به تاریخچه اکسیداسیون مزدوج متان و نیز توضیح فرآیند مورد بهره گیری در پژوهش.

فصل دوم: مدلسازی ریاضی و سینتیک واکنش.

فصل سوم: ارزیابی نتایج شبیه سازی.

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

و در ادامه هم منابع و مراجع مستقیم، غیرمستقیم و نوشتن برنامه کامپیوتری مربوطه آورده شده می باشد.

تعداد صفحه : 130

قیمت : شش هزار تومان

 

***

—-

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