عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و بهینه سازی تولید دی متیل اتر از گاز سنتز در راکتورهای چند مرحله ای کروی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه فنی فومن شماره ثبت: F23;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81314;کتابخانه فنی فومن شماره ثبت: F23;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81314
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- علی حکیم فرد
- استاد راهنما
- احمد حلاجی ثانی
- چکیده
- در این تحقیق عملکرد راکتورهای کروی در جهت تولید دی متیل اتر از گاز سنتز بررسی می شود، در این راه هم تاثیر افزایش تعداد مراحل در راکتور کروی مورد مطالعه قرار می گیرد و هم مقایسه ای بین راکتور کروی و راکتور استوانه ای انجام می شود. برای این کار با استفاده از نرم افزار متلب راکتورهای کروی را مدل می کنیم. مدل راکتور بر اساس معادلات موازنه جرم و انرژی به صورت پایای ناهمگن و در یک بعد در نظر گرفته می‌شود. برای پی بردن به درستی مدل راکتور و فرضیات استفاده شده برای حل معادلات، نتایج مدل سازی راکتور استوانه ای را با داده‌های تجربی در دسترس مقایسه می‌کنیم. در ادامه برای افزایش دی متیل اتر تولیدی، شرایط عملیاتی(در اینجا دما) را با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه می‌کنیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش تعداد مراحل در راکتور کروی ظرفیت تولید دی متیل اتر افزایش و قطر و ضخامت راکتورها کاهش می یابد؛ در راکتور کروی چهارمرحله ای نسبت به تک مرحله ای %4.68 تولید دی متیل اتر افزایش می یابد. همچنین مقایسه ی بین راکتور کروی و راکتور استوانه ای نشان می دهد که در راکتور کروی افت فشار %1.4 کمتر و تولید دی متیل اتر %4 بیشتر شده است.
- Abstract
- In this study, I focused on modeling and optimization of spherical reactor configurations to produce dimethyl ether (DME) from syngas. A steady state heterogeneous one-dimensional mathematical model is developed based on the mass and energy conservation laws to predict the operability and performance of the proposed configurations. The spherical reactor is two concentric spheres that the space between spheres is filled by catalyst. To verify the accuracy of the considered model and assumptions, the simulation results of the conventional reactor are compared with the available experimental data. Then the performance of the single-stage spherical configuration with cooling water is compared with the conventional industrial tubular reactor. In the optimization stage, DME production rate is maximized considering feasible decision variables using genetic algorithm as a powerful method in the global optimization. The simulation results show that increasing stages in the proposed spherical configuration enhances DME production capacity and decreases reactor diameter and thickness. DME production is improved about 4.68% in the four-stage spherical configurations compared with single-stage. Also the comparison between the single-stage spherical reactor and the conventional tubular reactor showed that in spherical configuration; pressure drop reduced about 1.4% and DME production increase about 4%. Keywords: Dimethyl ether, Modeling, Spherical reactor, Genetic algorithm
