شبيه سازي CFD ستون استخراج مايع-مايع (RDC)

كارشناسي ارشد

فرآيند استخراج مايع-مايع در كنار فرآيند تقطير از مهم¬ترين فرآيندهاي به كار رفته در صنعت پالايش، نفت و گاز مي¬باشد. در اين مطالعه به بررسي و مطالعه ستون استخراجي ديسك چرخان و همچنين شبيه¬سازي هيدروديناميك و انتقال جرم آن پرداخته شد. مشاهده شد مدل موازنه جمعيت به منظور در نظر گرفتن شكست و پيوند قطرات، نتايج را به نتايج واقعي نزديك¬تر مي¬كند. همچنين، به بررسي مدل¬هاي مربوط به شبيه¬سازي اين ستون پرداخته شد و مدل¬هاي چند فازي، اغتشاش، مدل موازنه جمعيت و همچنين مدل¬هاي مربوط به شبيه¬سازي فلوئنت بررسي شدند. علاوه بر اين، مفهوم انتقال جرم دو فيلمي بين فازي در ستون استخراج بيان شد. در ستون مطالعه شده، فاز پراكنده n-هپتان و فاز پيوسته شامل آب و گليسيرين بود. ابتدا شبيه¬سازي تك فازي براي ستون و به دنبال آن شبيه¬سازي دوفازي با استفاده از مدل دوفازي اولري-اولري براي حالت¬هاي مختلف آشفتگي انجام داده شد كه براي در نظر گرفتن چرخش ديسك از مدل دستگاه مرجع چندگانه استفاده شد. پس از اطمينان از درستي نتايج و نزديك بودن نتايج با نتايج متون علمي معتبر، مدل موازنه جمعيت را براي ستون فعال كرده و نتايج حاصل از اعمال مدل پراكنده با در نظر گرفتن مدل موازنه جمعيت گزارش شد. كاهش 5% خطاي نتايج نشان دادند كه اعمال مدل موازنه جمعيت نتايج شبيه¬سازي را به نتايج واقعي نزديك¬تر مي¬كند. همچنين توزيع قطر قطرات در محدوده 1 تا 6 ميلي¬متر بهتر ديده شد. در انتهاي شبيه¬سازي دو بعدي، نتايج مربوط به انتقال جرم فيلمي دو فازي در طول ستون ارائه شد. نتايج شبيه¬سازي نشان دادند كه در اثر انتقال جرم، %9 از حل¬شونده (گليسيرين) از فاز پيوسته به فاز پراكنده منتقل شد. اين انتقال جرم براي دو سرعت چرخش ديگر ديسك نيز محاسبه شد و ملاحظه شد كه با افزايش سرعت چرخش ديسك، انتقال جرم افزايش يافت به طوري كه با دو برابر شدن سرعت چرخش ديسك، نرخ انتقال جرم حدودا 5/2 برابر شد. در انتها، نتايج هيدروديناميك حاصل از شبيه¬سازي سه بعدي كه براي ستون مورد نظر انجام گرفته شد گزارش شد. نتايج نشان دادند كه در نزديكي ديسك، سرعت سيال بيشتر بوده و اغتشاش حاصله در اين نواحي بيشتر مي¬باشد در اين حالت ماكزيمم مقدار سرعت فاز پراكنده 3/1 متر بر ثانيه برآورد شد. همچنين، مشاهده شد گردش حاصل از چرخش ديسك به خوبي به تمام نواحي ستون استخراج مايع-مايع منتقل شده است. واژه‌هاي كليدي: ستون استخراج مايع_مايع- ديناميك سيالات محاسباتي- مدل موازنه جمعيت- پديده شكست- پديده پيوند- انتقال جرم

189494

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر احمد رهبر

طراحي فرآيند

دكتر شاهرخ شاه حسيني