عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و بهینه سازی جداسازی درجای CO۲ و SO۲ درراکتوربستر سیال
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1454.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63634
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- زهرا مقبلی گورجق
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ
- چکیده
- در‌این تحقیق، مدل‌سازی بر مبنای سیستم مدل‌سازی متناوب با کمک نرم‌افزار ASPEN PLUS برای پیش‌بینی عملکرد راکتور بسترسیال در حوزه رفرمینگ با بخار همراه با جداسازی درجای دی‌اکسید‌کربن توسط جذب‌کننده اکسیدکلسیم بررسی و ارایه گردیده است. این مدل دارای دو زیرمدل هیدرودینامیک و واکنش می‌باشد که زیر مدل هیدرودینامیک بر مبنای تئوری دوفازی اصلاح‌شده و زیرمدل واکنش بر اساس سینتیک‌های استخراج شده از منابع ارایه گردیده است. با توجه به هیدرودینامیک، مدل بسترسیال از نظر طولی به مراحل مختلف تقسیم و برای مدل‌سازی هر مرحله، از راکتورهای‌ایده‌آل مثل راکتور لوله‌ای و راکتور اختلاط کامل استفاده شده است. سه سیستم بستر سیال متفاوت شامل راکتور بستر سیال گردشی، بستر سیال حبابی و همچنین راکتور بستر سیال پایلوت با غشا مورد بررسی قرار گرفتند. جریان گاز در فاز امولسیون می‌تواند کاملا همزده در نظر گرفته شود و جریان گاز در فاز حباب به صورت جریان کاملا لوله‌ای در نظر گرفته می‌شود. برای مدل‌سازی بهتر، انتقال جرم بین فازها با محاسبه معادلات انتقال جرم بین فازهای مختلف در هر مرحله صورت می‌گیرد. در نهایت مدل‌ها توسط داده‌های تجربی مقالات مختلف اعتبارسنجی شد و انطباق نتایج حاصل از مدل‌سازی برای شاخص‌های مهم شامل غلظت هیدروژن و متان خروجی ارائه شده مشاهده گردید. همچنین اثر تغییر دما، فشار و نسبت بخار به کربن بهینه بر روی میزان تولید هیدروژن و جداسازی درجای دی‌اکسید‌کربن مورد بررسی و مقادیر بهینه محاسبه گردیده‌اند.
- Abstract
- In this research, a simulation model has been developed in order to predict the performance of fluidized bed reactor for steam reforming of methane with in-situ CO2 capture by means of calcium oxide. Two sub-models including hydrodynamic and reactions are integrated together in developing the bed model. The hydrodynamic sub-model is based on the dynamic two phase model and the reaction sub-model for reforming and carbonation reactions is derived from the literature. Based on the hydrodynamic, reactor model has been divided in different sections and for modeling of each section, ideal reactors such as CSTR & PFR have been used. Three different fluidized bed reactor systems including circulating fluidized bed, bubbling fluidized bed, and pilot fluidized bed membrane reformers have been studied. At each section, the flow of the gas is considered as plug flow through the bubbles (rich and lean) and perfectly mixed through the emulsion phase. For better modeling, mass transfer between phases has been considered with calculating mass transfer equations between different phases in each section. In the next step, the model is validated with experimental data reported in the literature and a close agreement was observed for important parameters such as hydrogen and methane concentration in product. In addition, effect of different parameters including temperature, pressure and steam to carbon ratio on hydrogen production and carbon dioxide capture was investigated and optimum values were calculated.
