عنوان پایان‌نامه
مدل سازی راکتورهای بستر سیال زوج شدن اکسایشی متان
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 760.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 39006
- تاریخ دفاع
- ۲۶ شهریور ۱۳۸۷
- دانشجو
- مهدی دانش پایه
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, نوید مستوفی
- چکیده
- در پایان نامه حاضر، ابتدا با استفاده از داده های آزمایشگاهی یک میکرو راکتور بستر ثابت در محدوده وسیعی از شرایط عملیاتی و با استفاده از یک شبکه واکنش مناسب به مدل سازی سینتیکی واکنش OCM بر روی کاتالیست Mn/Na2WO4/SiO2 پرداخته شد. واکنش های در نظر گرفته شده شامل واکنش های اولیه و متوالی، همچنین واکنش های فاز گاز و کاتالیست است. معادلات سرعت واکنش ها با در نظر گرفتن مکانیسم مناسب تعریف شد و ضرایب معادلات بوسیله الگوریتم ژنتیک بدست آمد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل سینتیکی ارائه شده با خطای متوسط %1/9 توانایی خوبی برای پیش بینی رفتار کاتالیست مورد نظر دارد. در ادامه با استفاده از سینتیک بدست آمده و با استفاده از مدل سازی، رفتار راکتور بسترسیال واکنش OCM مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از یک مدل دو فازی با در نظر گرفتن ضریب پخش گاز برای شبیه سازی راکتور و مدل دو فازی دینامیک برای محاسبات هیدرودینامیکی بسترسیال استفاده شد. در مدل ارائه شده راکتور به دو فاز حباب و امولسیون تقسیم شده و واکنش در هر دو فاز در نظر گرفته شده است. با استفاده از نتایج مدل، تاثیر پارامترهای مختلف مانند دما، خوراک و زمان اقامت بر رفتار بسترسیال مورد مطالعه قرار گرفت. در انتها تاثیر ساختار راکتور و تغییر در نحوه خوراک دهی به صورت توزیع شده و تاثیر آن را بر عملکرد راکتور مانند گزینش پذیری و بازده را مورد بررسی قرار دادیم. نتایج شبیه سازی نشان داد که، خوراک دهی به صورت توزیع شده باعث کاهش دمای بهینه کار راکتور شده و عملکرد راکتور را بهبود می دهد. علاوه بر آن با توزیع گرما واکنش در طول بستر، کنترل حرارتی بهتر راکتور را به دنبال دارد.
- Abstract
- In this study, a comprehensive kinetic model for oxidative coupling of methane (OCM) on Mn/Na2WO4/SiO2 catalyst was developed based on the data obtained from a microcatalytic reactor in a wide range of operating conditions. This kinetic network consist 10 reaction steps and considers both catalytic and gas-phase as well as primary and consecutive reaction steps to predict the performance of OCM reaction. Comparing the experimental and predicted data showed that the predicted values from the presented model fit properly to the experimental data with average absolute relative deviation of ±9.1%. Using this kinetic model, the influence of distributed reactant injection on the OCM reaction in fluidized bed reactor was investigated by means of reactor modeling and simulation. The reaction model used in this study is based on the two-phase theory of fluidization considering the axial gas dispersion of the phases. The effect of distributed feeding on the reactor performance was studied and it was found that reactor performance is strongly affected by the number of stages for oxygen injection and the oxygen content of secondary feeds. Distributed reactant injection led to increase in optimum reactor temperature and improve the product selectivity. Furthermore, with this approach, the heat released in the reaction is more evenly distributed over the bed long and prepare better temperature control.
