بررسي اختلاط ذرات در يك بستر سيال دو ناحيه‌اي

كارشناسي ارشد

راكتورهاي بستر سيال كاتاليستي داراي كاربردها و مصارف زيادي در صنعت هستند. يكي از ايرادهاي اين راكتورها اين است كه پس از گذشت مدتي از انجام واكنش، كاتاليستي كه سبب تسريع در انجام واكنش ميشود مسموم شده و كارايي خود را از دست ميدهد. به همين دليل معمولا براي رفع اين مشكل از دو راكتور در كنار يكديگر استفاده ميشود: يكي براي انجام واكنش و ديگري براي احياي كاتاليست و بازگرداني آن به راكتور. با ساخت راكتور بستر سيال دو ناحيهاي اين مشكل برطرف شده است و علاوه بر آزادسازي فضاي اضافي ناشي از كاربرد دو راكتور، سرعت انجام فرآيند واكنش و احيا بيشتر ميشود. به اين صورت كه ناحيه بالاي راكتور، محدوده واكنش و ناحيه پايين راكتور، محدوده بازيابي كاتاليست است. بنابراين ذرات كاتاليست بايد به صورت مداوم بين دو ناحيه راكتور جابجا شوند. از اين رو بحث اختلاط ذرات در اين دسته از راكتورهاي نوين بسيار پر اهميت است. جهت ارزيابي كيفيت اختلاط ذرات در يك راكتور بستر سيال از معياري به نام شاخص اختلاط استفاده ميشود. شاخصهاي اختلاط متنوعي تاكنون ارائه شده‌اند كه از معروفترين آنها ميتوان به شاخص اختلاط ليسي، نزديكترين همسايگي و نزديكترين فاصله اشاره كرد. اين معيار عددي بين صفر و يك است كه هر اندازه به يك نزديكتر باشد كيفيت اختلاط بهتر و بيشتر است. در اين پژوهش از روش نزديكترين فاصله براي بررسي اختلاط ذرات در يك راكتور بستر سيال دو ناحيهاي استفاده شده است. بدين منظور از روش شبيهسازي ديناميك سيالات محاسباتي با رويكرد اولرين- اولرين استفاده شده و با پردازش دادههاي حاصل از شبيهسازي اختلاط ذرات در راكتور مذكور مورد بررسي قرار گرفته است. از ديگر موارد بررسي شده در كار حاضر بررسي توزيع زمان ماند ذرات در هر ناحيه و مسيريابي آنها ميباشد. براي جلوگيري از آنكه ذرات ساكن زيادي در بستر موجود باشند، سرعت ورودي به بستر بايد زياد باشد و همچنين تعداد ذرات كمتر موجود در بستر سبب جابجايي بهتر ذرات و بهينه شدن زمان اقامت آنها در هر ناحيه از بستر خواهد شد. واژه‌هاي كليدي: راكتور بستر سيال دو ناحيهاي؛ شاخص اختلاط؛ مسيريابي ذرات؛ زمان اقامت؛ اولرين- اولرين

192456

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر سلمان موحدي راد - دكتر محمد امين ثباتي