تحقیق مدل سازی ریاضی راکتور های تبدیل کاتالیستی نفتا پالایشگاه نفت اصفهان

مدل مورد نظر در این تحقیق ، راکتور تبدیل کاتالیستی نفت پالایشگاه نفت اصفهان می باشد . خوراک این واحد تبدیل کاتالیستی از واحدهای تقطیر و آنروماکس تهیه می گردد .خوراکی که از واحد تقطیر تهیه می گردد تحت عنوان نفتای تقطیر مستقیم و خوراکی که از واحد آنروماکس تهیه می گردد و تحت عنوان نفتای آنرو ماکس می باشد و سپس این ۲ خوراک مخلوط گستته و سپس وارد واحد تصیفه هیدروژنی گشته و در آن جا توسط واکنش هایی که در راکتور تصیفه صورت می گردد. ترکیبات گوگردی ، نیتروژن ، اکسیژنی و فلزات آن جدا گشته و سپس این خوراک آماده ورود به راکتورهای تبدیل کاتالیستی می گردد .خوراک پالایشگاه نفت اصفهان که در اصل همان نفت خام می باشد از منطقه مارون اهواز می باشد و جزء خوراک های پارافینی می باشد و درصد پارافین ها در این نوع نفت خام زیاد می باشد. تحقیق مدل سازی ریاضی راکتور های تبدیل کاتالیستی نفتا پالایشگاه نفت اصفهان  در قاب فایل ورد آماده برای ویرایش و پرینت میباشد.

هیدروژن :

عملکرد بالا و تکنولوژی  هزینه پایین برای تولید هیدروژن به طور سریع و موثر مورد نیاز شد و این موضوع به این حدی بود که تولید کنندگان به استفاده از هیدروژن در آینده تشویق شدند .هیدروژن می تواند از طریق چندین فرایند تولید شود که شامل تبدیل یا بخار آب مکان و تبدیل نفتا است[۳۰] .پالایشگران هیدروژن را به مقدار زیادی برای جداسازی ترکیبات گوگرد و نیتروژن و تولید سوخت های سبک تر مورد استفاده قرار می دهند . در طول ۱۰ سال گذشته نفت خام سنگین تر و حاوی ترکیبات گوگردی و نیتروژنی بیش تر شده است و از طرف دیگر مشخصات سوخت پاک با تصویب قوانین زیت محیطی برای حفظ محیط زیست به طور سخت گرانه شده است . از آن جایی که فرایند های تصیفه هیدروژنی و هیدرو کراینگ زیادو زیادتر بنا گذاری شده است ، در حال حاضر هیدروژن به عنوان یک موضوع بحرانی در میان پالایشگران جهان عنوان شده است [۳۳-۳۱]به همین منظور برای افزایش نرخ تولید هیدروژن در پالایشگاه ها و حل مشکل نیازهای فوری به هیدروژن با استفاده از مطالعای که در جهت گیری تکنولوژی غشا در راکتورهای تبدیل نفتا صورت گرفته است . این مشکل تا حدی قابل حل بوده است .

 سنتیک واکنش :

برای راحتی محاسبات در این تحقیق از مدل Smith  مورد استفاده قرار گرفت است . اگر چه این مدل ساده می باشد اما نتایج بدست آمده از این مدل ، نتایج قابل قبولی در مقاسه با داده های صنعتی را ارائه داده است .مطابق با مدل Smith  ،۴ واکنش به عنوان واکنش های اصلی در فرایند تبدیل نفتا حکمفرما می باشند . واکنش و معادله سرعت آن به صورت زیر می باشد .

مدل سازی ریاضی :

در این قسمت راکتور تبدیل کاتالیستی نفتا پالایشگاه نقت اصفهان به صورت ریاضی مدل سازی شده اند . در این مدل سازی از مدل سنتیکی smith مورد استفاده قرار گرفته الست با وجود راحتی این مدل ، درستی و صحت این مدل قابل قبول بوده و اعتبار این مدل را می توان در قسمت مشاهده نمود . موازنه انرژی بر روی جزء دیفرانسلی پلاتفرمیت :
برای نوشتن موازنه انرژی باید محورهای مختصات را مشخص نمود که می تواند مختصات کاترین، استوانه ای و یا کروی باشد . در این مدل سازی ف به واسطه شکل راکتورها و نوع جریان در راتورها می توان مختصات استوانه ای را برای این مدل سازی ریاضی در نظر گرفت .
موازنه انرژی را بر روی یک جزء حجمی از سیال (پلاتفرمیت ) در نظر می گیریم :
(۲۲) نرخ تغییر انرژی داخلی جز ء حجمی = نرخ انرژی تولیدی در جزء حجمی – نرخ انرژی خروجی از جزء حجمی + نرخ انرژی ورودی به جزء حجمی منظور از انرژی انرژی خالص است و از این رو مهم نیست که انرژی ورودی را در سمت چپ یا راست جز حجمی بگیریم چون به صورت انرژی خالصی از یک سمت جزء حجمی وارد و از سمت دیگر خارج می شود .
با توجه به جریانی که در راکتورهای تبدیل صورت میگیرد . که به صورت جریان شعاعی می باشد در این صورت تغییرات دما برحسب طول راکتور (Z) نداریم . در نتیجه فقط تغییرات دما برحسب شعاع راکتور (r) داریم . همچنین با توجه به این که جهت حرکت سیال بر روی کاتالیست های درون راکتور فقط در جهت شعاع راکتور می باشد . در این صورت در جهت شعاع ، هم نفوذ مولکولی دهم نفوذ به علت حرکت سیال داریم . برای سهولت در محاسبه فرض می کنیم که k مستقل از مکان و دما می باشد.
نرخ ورود انرژی در جهت z: q_z=-k(dr.rdθ) ∂T/∂z |z┤
نرخ انرژی خروجی در جهت z: q_(z+dz)=-k(dr.rdθ) ∂T/∂z |z┤+dz
طول کمان روبروی زاویه dθ در دایره ای به شعاع r برابر rdθ و در دایره ای به شعاع r+rdr طول کمان روبروی زاویه dθ برابر است با (r+dr)dθ
نرخ انرژی ورودی در جهت r: q_r=-k(dz.rdθ) ∂T/∂r |r┤
نرخ انرژی خروجی در جهت r: q_(r+dr)=-k(dz.rdθ) ∂T/∂r |r┤+dr
سطح عمود بر جهت جریان انتقال حرارت ورودی در جهت r برابر است با dz.rdθ اما سطح انتقال حرارت خروجی در جهت r برابر است با dz(r+dr)dθ که این سطح به صورت dzrdθ|r+dr┤ نوشته می شود.

مدل سازی
مدل سازی

چگونگی کارکرد فعل و انفعالات انجام شده در واحد تبدیل کاتالیستی نفتا:

قبل از پیدایش فرآیند تبدیل کاتالیستی به جز فرایند های محدودی نظیر آلکیلاسیون ، ایزومریزاسیون که فعل و انفعالات مربوطه کنترل شده و بطور دلخواه انجام می شد (selective) سایر فرایند ها بطور انتخابی (nonselective) بودند. تبدیل کاتالیستی به صورت طراحی شده که فعل و انفعالات مورد نظر مانند هیدروژن گیری، ایزومری کردن، حلقوی شدن پارافین ها توام با هیدروژن زدایی به صورت کنترل شده و واکنش هیدروکراکینگ در حد معینی انجام گیرد که الته ترکیب و نوع فلزات کاتالیست درجه حرارت، فشار، سرعت حجمی مایع و … روی انجام فعل و انفعالات فرایند تبدیل موثر هستند.
یکی از واکنش های اساسی در فرایند تبدیل کاتالیستی نفتا هیدروژن گیری از نفتن ها و تولید مواد آروماتیکی و هیدورژن است.
+ ۳H_(2(هیدروژن))(C_7 H_8) تولوئن (C_7 H_14)متیل سیکلو هگزان

فشار:

فشاری که در آن واکنش های تبدیل صورت می گیرد روی مقدار بازده (yield) و عمر کاتالیست اثر خواهد داشت. با کاهش فشار، فعل و انفعالات هیدروژن زدایی از نفتن ها و حلقوی شدن پارافین ها زیادتر شده و در نتیجه افزایش مواد آروماتیکی، عدد اکتان و هیدروژن را در بر خواهد داشت.از طرفی با کاهش فشار، کک بستن کاتالیست را سریع و عمر دوره کارکرد کاتالیست (cyclelength) را کوتاه می کند. بالعکس با بالا بردن فشار عملیاتی در واحد تبدیل کاتالیستی، فعل و انفعالات واکنش های هیدروکراکینگ افزایش و در نتیجه کاهش بازده برای اکتان مورد نظر می گردد اما به علت کاهش کک گرفتگی سطح کاتالیست، دوره کارکرد کاتالیست افزایش می یابد. واحد تبدیل کاتالیستی معمولا از سه تا پنج راکتور به صورت سری با فشار مختلف تشکیل شده و معمولا متوسط آنها را برای پیش بینی بازده و دوره کارکرد کاتالیست در نظر می گیرند و گاهی اوقات متوسط فشار ورودی راکتور اول و فشار خروجی راکتور آخر را در محاسبات در نظر می گیرند. معمولا مجموع افت فشار راکتور ها در واحد های که قبل از سال ۱۹۷۵ ساخته شده اند در حدود ۲۰-۳۰ρsi می باشد، در حالی که در طراحی های جدید این مقدار کم تر شده و به حدود ۱۰-۱۵ ρsi رسیده است. فشار سیستم عملیاتی در ابتدا بیش از ۵۰۰ρsig و به تدریج به ۲۶۰ ρsi کاهش یافته است و هم اکنون واحد هایی با فشار عملیاتی ۵۰-۱۰۰ρsig طراحی می شوند. فشار واحد عملیاتی تبدیل کاتالیستی نفتا پالایشگاه نفت اصفهان نمودار زیر تغییرات بازده را با کاهش فشار نشان می دهد.

مطلب بالا چکیده‌ای از تحقیق و پژوهش اصلی میباشد جهت تهیه نسخه کامل آن از باکس زیر اقدام به خرید و دانلود نمایید
لینک خرید پژوهش تحقیق مدل سازی ریاضی راکتور های تبدیل کاتالیستی نفتا پالایشگاه نفت اصفهان:
تحویل فوری و خودکار فایل با لینک مستقیم بعد از پرداخت
تعداد صفحه: 73
قالب: فایل word

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *