عنوان پایان‌نامه
بررسی کلوخه ای شدن درراکتور بسترسیال پلی اتیلن به روش المانهای مجزا
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 814.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40632
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- صدیقه کریمی
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ, نوید مستوفی
- چکیده
- در پایان نامه حاضر مدلسازی راکتور بستر سیال پلی اتیلن به روش المان های مجزا مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش فرض پیوسته بودن فاز جامد در مدل هایی چون مدل دو فازی, با بیان گسسته رفتار ذرات جایگزین شده و ذرات را به صورت کره های مجزا در نظر می گیریم. حال آنکه جریان فاز گاز را همچنان پیوسته در نظر می گیریم. در این روش حرکت ذرات توسط قوانین نیوتنی قابل توصیف است و نیروهای وارد بر ذرات به کمک انتگرال گیری از فرم های استاندارد معادلات دیفرانسیل معمولی قابل محاسبه می باشد. این نیرو ها از بر هم کنش با فاز گاز و بر هم کنش بین ذره ای پیروی می کنند. مزیت این نوع مدلسازی آن است که رفتار واقعی تری از بر هم کنش ذره- ذره و ذره- دیواره را در خود دارد. ولی به سبب حجم زیاد محاسبات معمولاٌ برای مدلسازی در مقیاس آزمایشگاهی استفاده می شود. پس از مدلسازی هیدرودینامیک بستر به روش المان های مجزا، رفتار دمایی راکتور بستر سیال تولید پلی اتیلن را مورد بررسی قرار داده ایم. در این بخش از معادلات ممان برای پیش بینی سینتیک واکنش پلیمریزاسیون استفاده شده است. با حل همزمان معادلات مومنتوم, پیوستگی, انرژی، جرم و سینتیک می توان هیدرودینامیک و رفتار دمایی بستر را در شرایط مختلف پیش بینی نمود. و درک نسبتاٌ خوبی از چگونگی تشکیل حباب ها, حرکت ذرات درون بستر و همچنین توزیع دمای ذره و گاز در طول بستر و شرایط ایجاد نقاط داغ که در آنها احتمال تشکیل کلوخه بیشتر است, پیدا نمود.
- Abstract
- Polyethylene is a plastic with the highest production capacity in the word. The benefit of polyethylene production in a fluidized bed comparison with other reactor types includes relatively low production costs, ease of processing, reducing environmental impact and considerable versatility. Therefore majority of Polyethylene production has recently been manufactured in fluidized bed reactors that commonly used Ziegler-Natta catalysts of high activity and selectivity. The increases in fluidized bed polyethylene reactor applications demand the need for the development realistic simulations and other research and design tools. Recently, numerical methods have been widely used to study particle-fluid flow systems. The popular mathematical models proposed thus far can be grouped into two categories: the continuum- continuum approach at a macroscopic level represented by the so called two fluid models (TFM), and the continuum-discrete approach at a microscopic level mainly represented by the so called combined computational fluid dynamic and discrete element method (CFD-DEM). In CFD-DEM, the motion of particles is modeled as a discrete phase, described by the Newton's law of motion on an individual particle scale, while the flow of fluid (gas or liquid) is treated as a continuum phase, described by the local averaged Navier- Stokes equations on a computational cell scale. In the present study the continuum-discrete approach has been considered by incorporating the energy balance and the reaction rate for numerical simulation of the polyethylene fluidized bed reactor. Solving related equations enable us to study hydrodynamic behavior, such as bubble formation, solids motion and so on in the bed. Also we can find temperature and concentration profiles in the reactor. By these profiles we can predict the probability for hot spot formation in the reactor under different operating conditions.
