چکیده:

این پروژه به طراحی و شبیه سازی راکتور هیدروژن گیری از اتیل بنزن که منجر به تولید استایرن می گردد، می پردازد. در آغاز به روش های تولید استایرن پرداخته شده که یکی از مهمترین آنها هیدروژن گیری از اتیل بنزن می باشد که به صورت های، آدیاباتیک و غیر آدیاباتیک انجام می گیرد. راکتور غیر آدیاباتیک جریان شعاعی برای هیدروژن گیری اتیل بنزن و تبدیل به استایرن پیشنهاد می شود. جریان شعاعی و ادامه گرمایش واکنشگرها (با بهره گرفتن از بخار سوپر هیت در گرمکن حرارتی) از خصوصیات جدید در این طراحی می باشند. بخار سوپر هیت در لوله های گرمکن حرارتی جریان دارد که لوله های گرمکن حرارتی هم از میان بستر کاتالیستی و در جهت شعاع راکتور عبور می کنند. مدل به دست آمده از راکتور جریان شعاعی غیر آدیاباتیک در طراحی جدید، برای بخار سوپر هیت یکسان مصرفی در مقایسه با دو راکتور آدیاباتیک جریان شعاعی با گرمایش بین مراحل، انتخاب پذیری بیشتری دارد.

بیشتر روابط سینتیکی در دسترس برای مدلسازی راکتورهای صنعتی شبه هموژن استفاده می شوند. در این پروژه مدل هموژن با در نظر گرفتن نفوذ واکنشگرها به داخل قرص های کاتالیست و به

دست آوردن پروفایل غلظت داخل دانه به مدل هتروژن توسعه داده می شود.

سپس هیدروژن گیری غیر آدیاباتیک انتخاب گردیده و برنامه ریاضی آن نوشته شده و گراف های آن در سه دمای 800، 810 و 820 درجه کلوین ترسیم و نتایج در پایان آورده شده است، این واکنش بر روی بستر کاتالیستی که بخش عمده آن را اکسید آهن تشکیل می دهد، صورت می پذیرد. واکنش های انجام شده بر روی بستر شش واکنش فرض شده است و براساس آن معادلات حاکم به دست آورده شده است.

از نتایج حاصل از حل معادلات می توان نتیجه گرفت که هرچه شعاع قرص های کاتالیست را کاهش دهیم و دمای ورودی واکنشگرها را افزایش دهیم به خاطر افزایش عامل تأثیر، مدل هموژن به مدل هتروژن نزدیکتر می شود و می توان از حل معادلات بخش هتروژن صرف نظر کرد.

مقدمه

اولین بار استایرن از تقطیر شیره درخت حنا در سال 1800 توسط بوناستر (Bonaster) به دست آمد. تولید تجاری استایرن توسط دو شرکت بادیش آنیلین سودا فابریک (BASF) و داو کمیکال (Dow Chemical) شروع و در دوران جنگ جهانی دوم به اوج خود رسید.

استایرن به عنوان فنیل اتیلن، وینیل بنزن، کتیرول و یا سینامین شناخته شده است و یکی از بااهمیت ترین منومرهای صنعتی غیر اشباع آروماتیکی می باشد. استایرن به طور طبیعی به مقدار کم در بعضی از گیاهان و غذاها تولید می شود. همچنین مشخص شد که دارچین، هسته خرما و بادام زمینی و نیز در قیر هم موجود می باشد.

گسترش و توسعه فرایندهای تجاری تولید استایرن که بر پایه هیدروژن گیری از اتیل بنزن بنا شده، در سال 1930 ساخته شده است. نیاز برای لاستیک های استایرن و بوتادی ان در طول جنگ جهانی دوم موجب یک جنبش برای تولید هرچه بیشتر شد.

پس از 1949 یک منومر با توانایی پلیمریزاسیون بالا، دارای خلوص بالا، تمیز بی رنگ و ارزان تولید شد. مصارف زمان صلح پلاستیک های با پایه استایرن گسترش پیدا کرد و هم اکنون پلی استایرن یکی از ارزان ترین ترمو پلاستیک ها براساس هزینه و حجم می باشد.

استایرن در حالت و شرایط عادی به صورت مایع می باشد، لذا به راحتی می توان آن را جابجا نمود.

امروزه واحد آیزوماکس به صورت مدرن گسترش یافته است، چون ارزش این فرایند برای تغییرات مطلوب در مشخصات نفت خام است. هدف اکثر واحدهای آیزوماکس، تولید بیشتر بنزین است. سه واکنش مهم در این فرایند ایزومریزاسیون، هیدروژناسیون و کراکینگ می باشد.

واکنش های کراکینگ گرماگیر می باشند ولی واکنش کلی هیدروکراکینگ گرمازا می باشد. گرمای حاصل باعث افزایش دمای راکتور می گردد. گرمای حاصل باعث افزایش دمای راکتور می گردد که برای کاهش دمای راکتور باید هیدروژن سرد در راکتور تزریق کردو

کاتالیست های فرایند آیزوماکس معمولا شامل ترکیبات فلزی نشانده روی پایه می باشد. این کاتالیست های برای دو منظور به کار می روند. یکی تقویت واکنش های هیدروژناسیون و دیگری تقویت واکنش های کراکنیگ می باشد.

مقدمه

هیدروکراکینگ یک فرایند ثانویه مهمی در صنعت نفت می باشد و یکی از فرایندهای مهم در ارتقای کیف

یت برش های نفتی به شمار می رود. خوراک این فرایند معمولا در محدوده گازوئیل خلا تا پسماندهای نفتی می باشد. فرایند شامل کراکینگ اجزاء سنگین نفتی در حضور هیدروژن است. فرایند از نظر زیست محیطی مشکلی ندارد. این فرایند برای ماکزیمم کردن محصولات میان تقطیر، گازوئیل به کار می رود.

گاز سنتز از گازهای هیدروژن و مونواكسیدكربن تشكیل شده است، تحقیقات بسیاری بر روی روش های پیشرفته و جدید تولید گاز سنتز انجام شده است. نتایج این تحقیقات نش ان می دهد كه استفاده از راكتور پلاسمای الكتریكی برای تولید گاز سنتز یك تكنولوژی پیشرفته با بازده بالا و محافظ محیط زیست می باشد. انواع راكتورهای پلاسمایی كه تا كنون برای تولید گاز سنتز توسط محققان به كار رفته، عبارتند از: راكتورهای تابشی، هاله، آرام، رادیوفركانسی و مایكروویو. راكتورهای پلاسمایی مایكروویو به دلیل ع ملكرد در محدوده وسیعی از فشار و سادگی عملكرد و قابلیت تنظیم پارامترهای
عملیاتی بر حسب خوراك ورودی، بهترین انتخاب برای استفاده به عنوان راكتورهای پلاسمای شیمیایی گاز سنتز می باشد.

مقدمه:

برای تبدیل موثر منابع انرژی معمولا از متان برای تولید مواد واسطه یا محصولات با ارزشی از قبیل گاز سنتز (H3+CO) و اتیلن (C2H4) متانول (CH3 OH) و فرمالدهید (CH2٢O) استفاده می گردد. برای تبدیل متان به گاز سنتز از واكنش هایی از قبیل اكسیداسیون جزئی متان، تبدیل متان با

بخار و تبدیل با دی اكسید كربن استفاده می شود. این واكنش ها روش های اصلی برای تولید محصولات بعدی از قبیل: متانول، تولید آمونیاك، سنتز فیشر – تراپش می باشند. تخمین زده شده است كه تقریباً 60 – 70% هزینه های صرف شده در واكنش های تبدیل متان به تهیه گاز سنتز اختصاص داده شده است.

تحقیقات بسیاری بر روی روش های پیشرفته و جدید تولید گاز سنتز انجام شده است نتایج این تحقیقات نشان می دهد كه استفاده از راكتور پلاسما الكتریكی برای تولید گاز سنتز یك تكنولوژی پیشرفته با بازده بالا و محافظ محیط زیست می باشد.

انرژی الكتریكی عاملی بسیار مناسب و تكمیلی برای فعال كردن مواد شیمیایی و شروع واكنش ها محسوب می شود. ایجاد تخلیه الكتریكی در گاز ذرات بسیار فعالی از جمله الكترون ها، یون ها، اتم ها، رادیكال ها و مولكول ها بر انگیخته به وجود می آیند كه به عنوان كاتالیست برای تولید محصولات عمل می كنند.

تبدیل غیر كاتالیستی متان به وسیله تخلیه الكتریكی از قبیل: هاله رادیو فركانسی (RF)، فركانس های پالسی بالا، مایكروویو (MW) و DBD به مرحله اجرا در آمده است.

در این پایان نامه، بنا به درخواست واحد تحقیق و توسعه شركت پالایش نفت تبریز برج تقطیر اتمسفریك این پالایشگاه از دیدگاه تحلیل اكسرژی مورد مطالعه قرار گرفت.

پس از شبیه سازی توسط نرم افزار ASPEN PLUS مشخص شد كه در طرح افزایش ظرفیت این پالایشگاه، ملاحظات اتلاف اكسرژی و مصرف انرژی از سوی شركت طراح مورد توجه قرار گرفته است.

دو نوع نفت خام به عنوان خوراك در پالایشگاه تبریز مورد استفاده قرار می گیرد: نفت خام اهواز – بنگستان و نفت خام وارداتی موسوم به NEW-CROS.

در تحلیل اكسرژی راه های عمده كاهش اتلاف اكسرژی عبارتند از: تغییرات در شرایط خوراك ورودی و افزایش یا تغییر در جوش آورها و چگالنده های جانبی كه در این مطالعه هر دو طیف فكری در دستور كار قرار گرفت.

در مرحله اول با در نظر گرفتن دو حالت حدی تنها با یكی از خوراكها سیستم مطالعه شد و سپس مخلوط 50% – 50% حجمی از دو نفت خام ورودی مورد بررسی قرار گرفت، با مقایسه نتایج مشخص

شد؛ از آنجا كه ویژگیهای دو نفت خام موجود كه به عنوان خوراك استفاده می شود بسیار نزدیك به هم می باشد می توان به هر نسبتی از اختلاط این دو خوراك استفاده كرد.