مدل سازی و بهینه سازی راکتور بستر ثابت کاتالیستی فرایند دی هیدروژناسیون سیکلوهگزان
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی شیمی- دانشگاه صنعتی امیرکبیرتهران
2 پژوهشگر ارشد مرکز مطالعات مهندسی و پدافند غیرعامل سپاه در حوزه نفت- گاز و پتروشیمی
3 گروه مهندسی پلیمر، دانشکده مندسی شیمی ، پردیس دانشکده های فنی ، دانشگاه تهران
doi
10.22075/jme.2022.25614.2190چکیده
در این مقاله به مدل سازی فرایند صنعتی واکنش دیهیدروژناسیون سیکلوهگزان پرداخته شده است. طرح پیشنهادی متشکل از یک راکتور بسترثابت کاتالیستی است که با استفاده از ذرات کاتالیست پلاتین و اکسید آلومینیوم، فرایند دیهیدروژناسیون سیکلوهگزان و تبدیل آن به محصولات مهمی مانند بنزن و هیدروژن را تحقق میبخشد. در واقع بهینه سازی صورت گرفته، امکان تولید مقادیر زیادی هیدروژن را به عنوان یک سوخت دوستدار محیط زیست، به همراه بنزن و بدون تولید هیچگونه آلودگی را میسر میسازد. معادلات حاکم بر مسئله که شامل موازنه های جرم، انرژی، و معادله افت فشار هستند، همگی از نوع معادلات دیفرانسیل معمولی (ODE) میباشند که با فرض شرایط پایدار، حرکت جریان محوری بر روی بستر کاتالیستی همگن، و خصوصیات فیزیکی متغیر بدست آمدهاند. در نتیجه، یک مدل ریاضی یک بعدی همگن برای مسئله در نظر گرفته شده که برای حل آن از روش رانگ کوتای مرتبه چهار استفاده شده است. در نهایت، منحنی های تغییرات دما، میزان تبدیل، و جزء مولی اجزا در طول راکتور ترسیم و تفسیر شدند. و پس از آن، عملکرد راکتور توسط الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شد که در نتیجه آن میزان تولید محصول 0.88 % افزایش یافت.. همچنین، برای اطمینان از دقت و اعتبارسنجی مدل ارائه شده، نتایج شبیه سازی با اطلاعات ازمایشگاهی مقایسه شدهاند که دقت قابل قبولی حاصل گشته است.
