متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی فرآیند

با عنوان : شبیه سازی راکتور پیرولیز پروپان به روش CFD

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

دانشكده تحصیلات تكمیلی

،، M.Sc.,, پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

شبیه سازی راكتور پیرولیز پروپان به روش CFD

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

تکه هایی از متن 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)

چكیده

تبدیل هیدروكربن های اشباع پارافینی به هیدروكربن های غیر اشباع آلیفاتیكی و آروماتیكی از جمله مهمترین فرآیندهای پتروشیمی محسوب میشود. در این پروژه فرآیند شكست حرارتی (پیرولیز) پروپان در یك راكتور صنعتی به روش دینامیك سیالات محاسباتی (CFD) شبیه سازی شده است. مدل مورد استفاده در این پروژه شامل یك راكتور لوله ای به طول 95 متر میباشد. مدل سینتیكی استفاده شده، مدل مولكولی شامل ده واكنش شكست به همراه واكنش تشكیل كك میباشد. فلاكس حرارتی با یك پروفایل ثابت به دیواره های راكتور وارد میگردد. افزایش دمای دیواره ها سبب داغ شدن مخلوط گازی شده و واكنش های پیرولیزرا سبب میشود. نتایج حاصل از شبیه سازی سه بعدی مدل نشان داد كه تعدادی از تركیبات حاصل از پیرولیز دارای غلظت ماكزیمم در طول راكتور هستند كه نشان دهنده شركت نمودن این تركیبات در واكنشهای ثانویه میباشد. پیش بینی محل وقوع واكنشها در هر نقطه از راكتور از جمله مزایای استفاده از این روش میباشد. در این شبیه سازی مقادیر پروفایل دما، فشار، غلظت تركیبات حاصل از پیرولیز و كك تشكیل شده در طول راكتور قابل مقایسه با نتایج تجربی است. پروفایل دمایی در جهت شعاعی در مقاطع مختلف از طول راكتور نیز بررسی گردیده است.

مقدمه:

پیشرفت روز افزون بشر در زمینه كامپیوتر ها و توان بالای محاسباتی آنها بر سرعت تحقیقات افزوده و از این طریق كمك بزرگی به توسعه علم وتكنولوژی نموده است. صنایع شیمیایی نیز از این ره آورد قرن بیست و یكم بی نصیب نمانده اند بطوریكه امروزه، استفاده از كامپیوترها جزئی لاینفك از هرگونه برنامه تحقیقاتی در زمینه طراحی فرایندها و واحدهای صنعتی بشمار می رود. در حقیقت در سالهای اخیر طراحی واحدهای صنعتی با بهره گرفتن از مدل سازی و شبیه سازی واحدهای صنعتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این روش محققین را قادر ساخته تا در كمترین مدت و بدون صرف هزینه های هنگفت یك واحد صنعتی ر ا طراحی نمایند و اثرات تغییرات پارامترهای مختلف برروی سیستم را مطالعه نموده و با توجه به شرایط موجود، بهترین طراحی را در كوتاه ترین زمان ارائه دهند. بطور مثال با مدل سازی و شبیه سازی یك راكتور، میتوان اثرات تغییر نوع و میزان خوراك ورودی، فشار، درجه حرارت و... را بر روی توزیع محصولات خروجی، براحتی و در كوتاهترین زمان ممكن مشاهده نموده و با توجه به نیاز بیشتر به محصولی خاص، این پارامترها را تغییر داده و بهترین شرایط را برای رسیدن به هدف مشخص نمو د .موردی كه مادر اینجا به بررسی آن می پردازیم پیرو لیز یا شكست حرارتی (Thermal Cracking) پروپان می باشد؛ این فرایند منجر به تولید اولفین ها و دی اولفین ها و تا حدی آروماتیك ها می گردد كه همگی از مواد پایه و مهم درصنایع پتروشیمی بشمار می روند.

برای شبیه سازی یك راكتور شكست حرارتی، لازم است ابتدا مدل سینتیكی مناسبی كه مكانیزم واكنش های شكست حرارتی را مشخص میكند، در نظر گرفته شود. مدلی كه در اینجا مورد استفاده قرار گرفته، مدل مولكولی است كه توسط (Sundaram (1976 و Froment و بر اساس تحقیقات انجام شده بر روی یك واحد نیمه صنعتی شكست حرارتی، ارائه شده و نتایح حاصل از بكارگیری آ ن با نتایج صنعتی بخوبی مطابقت داشته است. در مرحله دوم، بكمك مدل سینتیكی مورد نظر ، بر روی تركیبات موجود در راكتور، موازنه جرم نوشته می شود و سپس با توجه به مشخصات حرارتی سیستم و مشخصات ساختمانی راكتور و خصوصیات سیال، موازنه حرارتی و موازنه مومنتم انجام میشود . نهایتا با شبیه سازی مدل ساخته شده و اعمال شرایط مرزی مناسب توسط نرم افزار Fluent 6.2، تركیب درصد هر یك از اجزاء موجود در مخلوط گازی درون راكتور، فشار، درجه حرارت و میزان تبدیل در هر نقطه از طول راكتور مشخص میشود.

فصل اول

1-1- صنعت پتروشیمی:

پتروشیمی امروزه به صنایع بزرگی اطلاق میشود كه مواد اولیه آ ن از نفت و گاز طبیعی بدست آمده و محصولات آن در كلیه شئونات زندگی بشر مصرف دارند.

درحقیقت، پتروشیمی صنعتی است وابسته به نفت كه از مواد نفتی محصولات غیر نفتی تولید میكند این صنعت درحدود هفتاد سال قبل ، با تهیه الكل ای زوپروپیل (ایزوپروپانول) از پروپیل آغاز شد و سی سال پیش از آن بود كه اولین دوره پتروشیمی در یكی از دانشگاه های امریكا در ایالات تگزاس برگزار شد.

صنعت پتروشیمی به دلیل عوامل زیر، از رشد چشمگیری در این مدت ك وتاه برخوردار بوده است:

1) وفور و ارزانی مواد اولیه

2) ارزش افزوده محصولات پتروشیمی

ارزش افزوده فرآورده های نهایی نزدیك به ده تا پانزده بر ابر ارزش مواد اولیه آن می باشد. بررسی های به عمل آمده نشان میدهد كه در حال حاضر از كل هیدرو كربن های تولیدی در جه ان فقط 5% بعنوان مواد اولیه در صنایع پتروشیمی به مصرف می رسد. ولی ارزش فراورده های ساخته شده از این 5% در حدود دو برابر ارزش محصولات نفتی است كه از بقیه 95% هیدروكربن های تولیدی به فروش می رسد.

3) تنوع فراورده های پتروشیمی و اهمیت آنها در رابطه با زندگی بشر

4) امكان جایگزینی فراورده های پتروشیمی با فراورده های طبیعی در ابعاد مختلف

5) تنوع روش ها و طرق ساخت یك محصول پتروشیمی با بهره گرفتن از مواد اولیه متفاوت

6) امكان تولید زیاد و سریع محصولات پتروشیمی

7) بهبود در سایر تكنولوژی ها در رابطه با مصرف محصولات پتروشیمی

در حقیقت گسترش صنایع پتروشیمی اثرات چشمگیر و پر اهمیتی در پیشرفت اقتصادی و توسعه صنایع و بالا بردن سطح تكنولوژی در جهان داشته است. مجموعه عوامل فوق سبب شده تا امروزه، تولید فراورده های پتروشیمی بعنوان یك صنعت مهم در كشورهای توسعه یافته صنعتی و یك آرمان و هدف برای كشورهای در حال توسعه مطرح باشد، علی الخصوص كشورهای خاورمیانه كه از منابع غنی نفت و گاز برخوردارند.

در حال حاضر، آمریكا بزرگترین تولید كننده محصولات پتروشیمی در جهان است این صنعت در آمریكا بعد از جنگ بین المللی دوم با سرعت چشمگیری توسعه پیدا كرد بطوریكه از سال 1980 تقریباً نیمی از ارزش تولیدات آن را گروه صنایع شیمیایی تشكیل می داد كه از این گروه هم حدود 90% آن مربوط به ارزش محصولات پتروشیمی است. بعد از امریكا ژاپن از نظر تولید محصولات پتروشیمیایی در مقام دوم جهان قر ار دارد. قسمت اعظم صنایع پتروشیمی ژاپن از سال 1957 به بعد پایه ریزی شد، اما رشد این صنایع آنقدر سریع و چشمگیر بود كه ژاپن را در مدت نسبتاً كمی به مقام دوم تولید كننده در جهان ارتقاء داده است.

در كشورهای اروپای غربی هم قسمت اعظمی از تولیدات صنعتی مربوط به صنایع پتروشیمی است. بیشتر مواد پتروشیمی در اروپا و بویژه آلمان حتی قبل از اینكه در سایر نقاط جهان شناخته شوند، تهیه می گردید. با توجه به حجم و ارزش تولیدات این كشور نیز در رده سوم قرار میگیرد.

تعداد صفحه : 150

قیمت : 14700 تومان

 

----

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com