با عنوان : مدلسازی ریاضی راکتور بستر ثابت تبدیل مستقیم متان به متانول با کمک دینامیک سیال محاسباتی (CFD)

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

مدلسازی ریاضی راکتور بستر ثابت تبدیل مستقیم متان به متانول با کمک دینامیک سیال محاسباتی (CFD)

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)

چکیده

اکسیداسیون کاتالیستی مستقیم متان به متانول به مقصود تولید سوخت های مایع و محصولات پتروشیمی از گاز طبیعی مهم می باشد. در این رساله، یک مدل ریاضی برای سنتز مستقیم متان به متانول به کمک اکسیژن خالص در یک راکتور بستر ثابت پر شده از دانه های کاتالیست V2O5/SiO2 توسعه داده شده و مورد ارزیابی واقع شده می باشد. این مدلسازی به کمک نرم افزار FLUENT، طبق مدل k-ε با 10% شدت آشفتگی (مقدار صنعتی) انجام شده می باشد. تاثیر پارامترهای فشار (20 تا 120 بار) و دما (450 تا 500 درجه سانتیگراد) و زمان ماند 3 ثانیه مطالعه شده می باشد. همچنین، از اکسیژن خالص به عنوان عامل اکسید کننده بهره گیری گردید و غلظت اکسیژن در خوراک 5 درصد مولی نسبت به متان انتخاب گردید و در گام بعدی به جای اکسیژن خالص از هوا بهره گیری گردید. نتایج حاصل از مدلسازی در هردو حالت حاکی از آن می باشد که با افزایش درصد تبدیل متان، گزینش پذیری تولید متانول کاهش می یابد. همچنین اثر تغییرات دما، فشار بر درصد تبدیل متان و گزینش پذیری تولید محصولات مطالعه شده که با نتایج تجربی محققان دیگر تطابق مناسبی را نشان می دهد. (در هردو مورد حداکثر خطا کمتر از 5% می باشد.)

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

فصل اول – تولید متانول از گاز طبیعی: تاریخچه و اهمیت

1-1- مقدمه

نظریه بهره گیری از گاز طبیعی برای تهیه محصولات پتروشیمی از دهه 70 میلادی مطرح گردید. در آن وقت قیمت نفت به بشکه ای حدود 40 دلار رسید و پیش بینی می گردید که این مبلغ به 100 دلار در هر بشکه نیز افزایش یابد. به همین دلیل محققان درصدد یافتن منبعی ارزان قیمت و در دسترس برای تهیه محصولات پتروشیمی برآمدند. در این میانگاز طبیعی به چند دلیل مورد توجه قرار گرفت:

1- مقادیر متنابهی گاز در جهان هست.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

2- ارزان قیمت می باشد.

3- گاز طبیعی سوخت تمیزی می باشد و به علت درصد کم مواد گوگردی، نیتروژن و فلزات سنگین موجود در آن پس از احتراق، باعث آلودگی محیط زیست نمی گردد.

از طرف دیگر زیرا ذخایر نفت خام با بهره برداری زیاد به سرعت در حال کاهش می باشد و با کشف منابع ذخایر گازی و قیمت ارزان این منبع طبیعی می توان راحت تر در اختیار داشت. بهترین و در دسترس ترین منبع هم می باشد. زیرا بیشتر ذخایر گازی دور از شهرهای صنعتی قرار دارند برای انتقال گاز به مکان های مصرف خیلی مشکل و پرهزینه می گردد. پس تبدیل گاز طبیعی به محصولات مفید و انتقال محصول برای مصرف ضروری می باشد. پس علت های تکنولوژی ها برای تولید مقدار زیادی از محصولات گاز طبیعی به وسیله گاز سنتز را به خوبی به اثبات رسانده اند.

تولید گاز سنتز به هزینه زیادی نیاز دارد و اثر انرژی آن هم کم می باشد. با در نظر داشتن ایمکه قیمت نفت در حدود 80 دلار به ازای هر بشکه نگه داشته شده می باشد برای افزایش نفت خام بیشترین تمرکز روی تبدیل مستقیم متان به محصولات شیمیایی نفتی به خصوص متانول قرار گرفته می باشد. اکسیداسیون جزئی مستقیم متان به متانول یکی از فرآیندهای جذاب صنعتی بالقوه برای بهره گیری از ذخایر فراوان گاز طبیعی می باشد. متان به عنوان یک ماده اولیه در صنعت شیمیایی آغاز طی فرآیند ریفرمینگ با بخار آب به گاز سنتز تبدیل می گردد که به شدت فرآیندی گرماگیر و دارای ارزش اقتصادی بالا می باشد و سپس به کمک تبدیل کاتالیستی در فشار بالا به متانول تبدیل می گردد. پس مطالعه فرآیند اکسیداسیون مستقیم متان به متانول مهم می باشد زیرا اولا این فرآیند برای بهره گیری موثر از منابع گاز طبیعی به کار می رود ثانیا برای کاهش مصرف انرژی هم موثر می باشد. تبدیل مستقیم متان به متانول از نظر راندمان انرژی، به دلیل گرمازا بودن، بر فرآیند صنعتی تولید متانول الویت دارد.

از آنجا که قیمت انتقال متان – بخش اعظم گاز طبیعی – به صورت گاز بیش از 5 برابر انتقال آن به صورت محصولات مایع می باشد؛ راه حل منطقی، تبدیل گاز به محصولات مایع و سپس عرضه آن می باشد از طرفی انتقال گاز به صورت گاز مایع (LNG) بسیار پرهزینه می باشد و ضریب ایمنی پایینی دارد. همین امر باعث شده تا محققان بسیاری بر روی پروژه های مختلف تبدیل گاز طبیعی به مایعات هیدروکربوری با ارزش افزوده بالا فعالیت کننده تاکنون فرایندهایی نیز تدوین و ثبت شده می باشد. اما علیرغم پیش بینی دهه 70 میلادی، قیمت نفت به شدت کاهش پیدا نمود و این مسئله باعث گردید که این فرایندها از نظر اقتصادی با فرایندهای متعارف موجود قابل رقابت نباشند. با این وجو، به علت محدودیت ذخایر نفت در جهان، تحقیقات بر روی پروژه های تبدیل گاز کمامان ادامه دارد.

این تحقیقات به دو گروه تبدیل مستقیم و غیرمستقیم تقسیم می گردد. در مورد اول متان مستقیما به محصول مایع تبدیل می گردد اما در تبدیل غیرمستقیم، متان آغاز به یک محصول میانی و سپس به محصول مورد نظر تبدیل می گردد.

از آنجا که در تبدیل غیرمستقیم، امکان انجام واکنش های چندگانه محتمل تر می باشد، از نظر اقتصادی تبدیل مستقیم جاذبه بیشتری دارد. اما به علت پایداری مولکول متان، این تبدیلات در دما و فشار عملیاتی بالا و به کمک کاتالیست هایی با گزینش پذیری قابل قبول انجام می گردد. با این حال به علت ناپایداری محصولات تولیدی نسبت به متان، کماکان بهره تولید محصول مطلوب در این فرآیندها نسبتا پایین می باشد.

در حال حاضر قسمت عمده گاز طبیعی، در محل بهره برداری سوزانده می گردد و بخشی از آن به روش تبدیل به بخار آب به گاز سنتز تبدیل و سپس به محصولاتی نظیر متانول یا فرمالدئید تبدیل می گردد. در کشورهایی مانند ایران نیز به مقصود افزایش ضریب بازیافت نفت از چاه، مقداری از گازهای تولیدی به مخازن نفت تزریق می گردد. اما با در نظر داشتن فن آوری های جدید GTL و امکان تبدیل گاز طبیعی به محصولاتی نظیر متانول، مصارف باارزش تری برای آن پیش بینی می گردد.

متانول با مصرف سالانه بیش از 26 میلیون تن در جهان جایگاه ویژه ای در بین مواد شیمیای دارد.

تعداد صفحه : 101

قیمت : شش هزار تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :        ———-        [email protected]