شبيه سازي CFD فرايند تبديل متانول به الفين (MTO) در راكتور بستر سيال

كارشناسي ارشد

فرايند تبديل متانول به الفين‌ها به‌دليل بازار مصرف اتيلن و پروپيلن و استفاده از مواد اوليه غير نفتي مورد توجه قرار گرفته است. بر اين اساس درك كامل مكانيسم واكنش و پديده‌هاي انتقال در اين فرايند به‌منظور اجراي صنعتي آن ضروري به¬نظر مي¬رسد. در پژوهش حاضر فرايند تبديل متانول به الفين در راكتور بستر سيال مقياس پايلوت موسسه داليان چين به‌صورت عددي با استفاده از رويكرد اولرين-اولرين به همراه نظريه جنبشي ذرات دانه‌اي شبيه سازي شده است. شبيه سازي اين سيستم چند فازي در دو بخش هيدروديناميك و واكنش تبديل متانول به الفين به صورت هم دما انجام شده است. صحت مدل عددي توسعه داده شده براي بخش‌هاي هيدروديناميك و واكنش با مقايسه نتايج حاصل از آن با پژوهش‌هاي آزمايشگاهي ديگر محققان در اين حوزه مورد تاييد قرار گرفته است. به دليل اهميت توزيع مناسب جريان گاز در اين واكنش كاتاليستي، در بخش شبيه سازي هيدروديناميك اثر دو نوع توزيع كننده بر توزيع‌هاي هيدروديناميكي گاز و جامد در ناحيه متراكم بستر كه منطقه اصلي واكنش است مورد بررسي قرار گرفته و پس از شبيه‌سازي هيدروديناميكي، الگوي جريان گاز درون راكتور با تزريق و رديابي ردياب گازي بررسي و ميزان تبديل متانول در راكتور با استفاده از اطلاعات توزيع زمان اقامت گاز تخمين زده شده است. بر اساس نتايج حاصل توزيع‌كننده متخلخل در مقايسه با توزيع‌كننده صفحه سور‌اخ‌دار موجب توزيع يكنواخت‌تر گاز و جامد و توليد حباب‌هاي كوچكتر در بستر مي‌گردد. با توجه به نتايج توزيع زمان اقامت گاز در بستر، الگوي جريان گاز در راكتور بستر سيال حاضر از الگوهاي جريان ايده‌آل انحراف زيادي دارد و هردو الگوي جريان قالبي و مخلوط مي‌تواند در راكتور مشاهده شود. زمان اقامت متوسط گاز با استفاده از داده‌هاي توزيع زمان اقامت گاز درون ناحيه متراكم راكتور 2.95 ثانيه محاسبه شده است كه با مقدار تئوري 1.315 براي جريان ايده‌آل گاز در راكتور جريان همزده اختلاف زيادي دارد. دليل اين اختلاف مي تواند ناشي از در نظر نگرفتن اثر فاز جامد بر فاز گاز، به عنوان مثال مقاومتي كه فاز جامد در برابر حركت گاز ايجاد مي‌كند يا اختلاط معكوس گاز، در محاسبه زمان اقامت متوسط گاز با استفاده از رابطه تئوري باشد. درصد تبديل محاسبه شده با استفاده از داده‌هاي توزيع زمان اقامت گاز 100% مي‌باشد كه بيشتر بودن مقدار آن نسبت به مقداري كه لو و همكاران به عنوان نتيجه ي حاصل از شبيه سازي با فرض اختلاط كامل جريان گاز گزارش كرده‌اند يعني 98.3126%، مي‌تواند به دليل انحراف جريان گاز درون راكتور حاضر از جريان كاملا مخلوط باشد.

194792

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي فرايند

دكتر سلمان موحدي راد - دكتر محمد امين ثباتي