عنوان پایان‌نامه
مدلسازی وشبیه سازی فرایند تولید گاز سنتزاز متان درراکتوربسترسیال غشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 829.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41236
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- زهرا نجفی
- استاد راهنما
- شهره فاطمی, نوید مستوفی
- چکیده
- در پروژه حاضر، مدلسازی ریاضی فرایند تولید گاز سنتز از متان ( فرایند رفرمینگ با بخار آب) در راکتور بستر سیال غشایی همراه با اکسیژن ورودی و هم چنین بدون اکسیژن در شرایط هم دما و غیر آدیاباتیک انجام شده است. این مدل بر اساس مدل دو فازی بستر حبابی می باشد که در آن غشا به عنوان یک فاز جدا کننده هیدروژن از مخلوط گازی در نظر گرفته شده است. برای بررسی صحت و درستی مدل، نتایج مدلسازی با داده های تجربی به دست آمده از یک راکتور بستر سیال غشایی در مقیاس آزمایشگاهی موجود در مراجع بر اساس تبدیل متان، بازده هیدروژن تولیدی و مقدار هیدروژن عبوری از غشا، مقایسه شده است و تطابق خوبی بین آنها مشاهده شده است. در انتها با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی شرایط عملیاتی راکتور بستر سیال غشایی همراه با اکسیژن ورودی، به منظور تولید بیشتر هیدرژن خالص در تبدیل مشخصی از متان انجام شده است و در همان شرایط عملیاتی با راکتور بستر سیال غشایی بدون حضور اکسیژن از لحاظ انرژی خارجی مورد نیاز، بازده تولید هیدروژن و نسبت هیدروژن به مونواکسید تولیدی در راکتور مقایسه شده است. نتایج حاصل از این مقایسه نشان داده است که در شرایط عملیاتی یکسان، درصد تبدیل متان و نسبت هیدروژن به مونواکسید کربن تولیدی در راکتور بستر سیال غشایی همراه با اکسیژن ورودی بالاتر است، در حالی که در راکتور بستر سیال غشایی بدون حضور اکسیژن انرژی مورد نیاز واحد بیشتر بوده و بازده تولید هیدروژن نیز کمتر است. می توان نتیجه گرفت که فرایند رفرمینگ در بسترهای سیاله با حضور اکسیژن از نظر انرژی مصرفی مورد نیاز با صرفه تر می باشند.
- Abstract
- A mathematical model has been developed to simulate the process of methane steam reforming in fluidized bed membrane reactor with or without oxygen to study the improvement of hydrogen yield, hydrogen permeate and methane conversion. The model was based on the two-phase bubbling bed reactor with a membrane considered as a separate side selective to hydrogen from the other gaseous mixture. The results of the model were compared with the literature experimental data from a pilot scale fluidized bed membrane reactor in terms of methane conversion, yield of hydrogen and hydrogen permeate at various operating conditions. Good agreement was observed between the model predictions and the experimental results. Thereafter, Genetic Algorithm was employed, comparatively, for optimization of operating conditions in presence of oxygen and in the absent of oxygen input to achieve to the more hydrogen production at a constant methane conversion. The external required heat and H2/CO ratio were considered as the process variables of the optimization algorithm. The results revealed lower inquiry energy and more hydrogen production in fluidized bed membrane reactor with oxygen inlet rather than the process without oxygen. It is concluded that oxygen inlet would be useful in fluidized reforming reactors to reduce the cost of external heating process.
