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 ارائه 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 كراكینگ   6

1-1-2قسمت گـــــرم  8

1-1-3كمپرسور 9

1-1-4متان زدایی  12

1-1-5اتان زدایی  13

1-1-6جدا سازی برش سه كربنی  13

1-1-7جدا سازی برش چهار كربنی  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 زمینه­ مدلسازی رآکتور بستر چکه­ای  31

2-2مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه­ 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 صفحه عنوان
19 جدول 1- شرایط عملیاتی و ترکیب نسبی اجزاء در ورودی رآکتور
36 جدول2خلاصه­ای از مقالات منتشر شده با موضوع مدلسازی سینتیکی هیدروژناسیون 1و3-بوتادین
42 جدول3- روابط فیزیکی مورد استفاده در مدلسازی رآکتور
47 جدول4- مشخصات کاتالیست پوسته-تخم مرغی مورد استفاده
51 جدول 5- مقادیر متوسط Keq و ΔG° در طول رآکتور برای واکنش­های پیشنهادی
51 جدول 6- مقایسه بین نتایج مدلسازی و نتایج رآکتور صنعتی
54 جدول 7- ثوابت سرعت و عبارات دقیق سینتیکی به کار گرفته شده

 

فهرست شکل­ها و نمودارها

 

 

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

 

فهرست نشانه­ های اختصاری

 

 

نشانه تعریف واحد
سطح مقطع رآکتور m2
غلظت مولی mol.m-3
ظرفیت گرمایی استاندارد جزئ iام در دمای استاندارد j.mol-1.k-1
قطر ذره­ی کاتالیستی m
قطر رآکتور m
نفوذپذیری هیدروژن در فاز مایع m2.s-1
انرژی فعالسازی j.mol-1
شدت جریان مولی mol.s-1
انرژی آزاد گیبس جزئ i ام در فشار استاندارد j.mol-1
انرژی استاندارد آزاد گیبس جزئ i ام در دمای استاندارد j.mol-1
ثابت هنری pa.m3.mol-1
آنتالپی استاندارد تولید جزء i ام در دمای استاندارد j.mol-1
ضریب نوسان مراجعه به جدول 8
ضریب حجمی انتقال جرم گاز-مایع s-1
ضریب حجمی انتقال جرم مایع-جامد s-1
ثابت تعادلی
ضریب نوسان در دمای مرجع مراجعه به جدول 8
وزن مولکولی gr.mol-1
فشار کاهش یافته
ثابت جهانی گازها J.mol-1.K-1
عدد رینولدز
سرعت واکنش mol.s-1.kgcat-1
عدد اشمیت
ضریب شکل
دما K
دمای کاهش یافته
دمای مرجع K
دمای استاندارد K15/298
سرعت ظاهری m.s-1
حجم مولی گاز هیدروژن در شرایط استاندارد m3.mol-1
طول دیفرانسیلی رآکتور m

نشانه­ های اختصاری یونانی

 

 

نشانه تعریف واحد
تغییر انرژی آزاد گیبس در شرایط فشار استاندارد j.mol-1
گرمای واکنش j ام j.mol-1
گرمای تبخیر j.mol-1
ماندگی مایع
عدد استوکیومتری جزء iام
دانسیته­ی بستر کاتالیستی kgcat.m3
ویسکوزیته kg.m-1.s-1
حلالیت هیدروژن در مخلوطی از هیدروکربن­ها m3.kg-1.pa-1
دانسیته­ی فاز مایع در شرایط عملیاتی kg.m-3
دانسیته­ی فاز مایع در دمای 20 درجه سانتیگراد kg.m-3
پارامتر همبستگی
حجم مولی در نقطه­ی جوش نرمال m3.mol-1

 

 

 

زیرنویس­ها و بالانویس­ها

 

 

i شمارنده­ی اجزای شیمیایی
ig گاز ایده­آل
j شمارنده­ی واکنش­ها
g گاز
l مایع
S جامد
T کل
1        مقدمه

1-1     معرفی مجتمع پتروشیمی جم

       صنعت پتروشیمی در ایران تحولات ودگرگونی های فراوانی داشته است . تحولاتی كه این صنعت عظیم را رفته رفته به صنعت اول كشور تبدیل می­كند. صنعت پتروشیمی به عنوان یكی از منابع تامین نیازهای بسیاری از صنایع داخلی ، صدور وتولید فرآورده­های خود و منبع مهم ارزآوری و اشتغال­زایی برای كشور ، از جایگاه ویژه­ای برخوردار است . براین اساس در چهار چوب برنامه سوم توسعه اقتصادی كشور، طرح­های پتروشیمی در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس جنوبی پیش بینی شده است. طرح مجتمع الفین دهم (پتروشیمی جم) یكی از طرح­های برنامه استراتژیك توسعه صنایع پتروشیمی كشور می باشد.

این مجتمع كه در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس جنوبی قرار دارد شامل واحد های الفین، پلی اتیلن سبك خطی، پلی اتیلن سنگین، پلی پروپیلن هر كدام به ظرفیت 300 هزار تن در سال، واحد منواتیلن گلایكول  به ظرفیت 400 هزار تن در سال و دی تری اتیلن گلایكول، 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 یك میلیون و320 هزار تن در سال اتیلن، در حال حاضر بزگ­ترین واحد الفین جهان است. این واحد كه به واحد كراكینگ نیز معروف می­باشد از قسمت­های مختلفی تشكیل یافته است كه عبارتند از:

  • كوره های كراكینگ
  • قسمت گرم
  • كمپسور گاز، شستشو با كاستیك وخشك كردن
  • بازیابی اتیلن و متان زدایی
  • جداسازی برش دوکربنه
  • جداسازی برش سه کربنه
  • جداسازی برش چهار کربنه
  • سیستم­های تبرید
  • سیستم­های كمكی
  • مخازن محصول

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

  • خوراك مایع از پنج خط تشكیل شده شامل:
  • رافینیت[1] برشC5 ازمجتمع آروماتیك 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 آروماتیك چهارم در دمای 45 درجه سانتیگراد و فشار 16 بار
  • دو خط اتان یكی اتان تازه از پتروشیمی پارس (واحد استحصال اتان) ودیگری از فازهای 4و5 كه تحت فاز گازی می­باشد .این خوراك به كوره­های گازی ارسال می­شود . دمای مورد نظر 35 درجه سانتیگراد و فشارمینیموم حدود 17 بار می­باشد.
  • یك جریان برش C3+از الفین نهم وارد می­گردد این خوراك به قسمت جداسازی واقع در منطقه كمپرسور 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 :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.

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

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.