عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی زنجیره ای واحدگرا برای تقطیر واکنشی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1660.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71231
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- ناهید رئیسی اردلی
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ
- چکیده
- در فرایندهای صنایع شیمیایی برای تولید محصول مطلوب با خلوص مورد نظر، به طور معمول واکنش شیمیایی و جداسازی در راکتور و برج‌های تقطیر به طور متوالی انجام می‌شود. در موارد بسیاری عملکرد این تجهیزات را می‌توان با استفاده از یک برج تقطیر واکنشی، که واکنش شیمیایی و جداسازی در آن به صورت همزمان انجام می‌شود، به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود بخشید. در این برج‌ها به‌دلیل برهمکنش بین تعادل بخار- مایع، انتقال جرم بخار- مایع، سینتیک شیمیایی و نفوذ کاتالیستی در واکنش‌های هتروژن پیچیدگی‌های زیادی وجود دارد، و با توجه به اینکه در سال‌های اخیر مدل‌های زیادی برای پیش‌بینی عملکرد این برج‌ها پیشنهاد شده است تعداد کمی از این مدل‌ها برای کاربرد صنعتی قابل استفاده می‌باشند. در این تحقیق برای برج تقطیر واکنشی پر شده سنتز و هیدرولیز متیل استات با روش زنجیره‌ای واحدگرا، مدلی ارائه شده است. در این مدل دو زیر مدل هیدرودینامیک و سینتیک برای تشریح پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی در نظر گرفته شده است. در زیر مدل هیدرودینامیک، انتقال جرم و تعادل بخار- مایع و در زیر مدل سینتیک، واکنش شیمیایی در راکتورهای اختلاط کامل بررسی شده است. برج به چند بخش تقسیم و محاسبات در هر بخش انجام شده است و نتایج مدل با نتایج تجربی و مدل مرحله تعادلی مقایسه شده است. که نتایج این مدل نسبت به مدل تعادلی با نتایج تجربی تطابق بهتری دارد. این مدل قابل استفاده در شبیه‌سازهای صنعتی برای شبیه‌سازی تقطیر واکنشی است.
- Abstract
- In order to produce desired and pure products in chemical industries, chemical reaction and separation phenomena are usually carried out in reactor and distillation columns sequentially. In many cases, the performance of this conventional process can be significantly improved using reactive distillation (RD) columns, in which these phenomena occur simultaneously. RDs have number of advantages as compared conventional processes as: increasing reactant conversion in equilibrium reactions, improvement of the separation efficiency as a result of azeotrope’s avoidance, reduction of capital and operation costs. In order to predict the performance of these columns, complex interactions among vapor- liquid equilibrium, mass transfer, chemical kinetics and catalyst diffusion (in heterogeneous reactions) should be considered. Although many models have been developed to predict performance of RDs in recent years, a few of the suggested models are applicable in industrial scales. In this work, a new model for RDs with sequential approach is presented. Two hydrodynamic and kinetic sub- models are considered to describe physical and chemical phenomena respectively. Vapor- liquid equilibrium, heat and mass transfer are investigated in hydrodynamic sub- model, and chemical reaction in completely mixed reactor (CSTR) is considered for kinetic sub-model. The RD is divided into several sections; in each section calculations are performed. Two sets of experimental data for synthesis and hydrolysis of methyl acetate are derived from literatures. Model results are compared with experimental data and equilibrium stage model. A close agreement is observed between the experimental data and the model, as compared with general equilibrium stage model performance. This model can be used for the simulation of reactive distillation columns inside the process simulator.
