شبیه سازی و طراحی بهینه راکتور دومرحله ای تولید آمونیاک
Abstract
از آنجا که تولید آمونیاک از مهمترین فرآیندهای پتروشیمی می باشد، نگاه خود را به قلب این فرآیند شیمیایی، یعنی راکتور تولید آمونیاک معطوف نمودیم. در ابتدا یک راکتور بستر ثابت صنعتی تولید آمونیاک که توسط شرکت کِلاگ طراحی شده است را مدل و شبیه سازی نمودیم و سپس برای غلبه بر محدودیت های تعادلی واکنش گرمازا تولید آمونیاک یک راکتور دو مرحله ای پیشنهاد دادیم و از قوانین طراحی متداول در راکتورهای صنعتی مشابه همراه با روش بهینه سازی pso_de برای کسب بهترین شرایط عملیاتی راکتور استفاده نمودیم. برای بهینه کردن طراحی راکتور دومرحله ای متغیرهای تصمیم گیری: طول راکتورها، تعداد لوله ها در هر راکتور، قطر راکتور خنک شونده با گاز و دمای آب خنک کننده، را جهت بیشینه نمودن جزء مولی آمونیاک در جریان خروجی از راکتور برگزیدیم، همچنین اثر انواع الگوهای جریان بر روی کارایی راکتور دومرحله ای بررسی شد. یک مدل شبه -ناهمگن یک بُعدی را برای شبیه سازی پایای راکتور انتخاب کردیم و با استفاده از روش شوتینگ معادله مرزی را به یک معادله دیفرانسیل مقدار اولیه تبدیل کرده و معادلات حاکم بر سیستم را به صورت همزمان و توسط نرم افزار متلب حل نمودیم. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند که راکتور طراحی شده تمامی محدودیت های طراحی را ارضاء می نماید، مضاف بر اینکه این نوع راکتور ظرفیت تولید آمونیاک را به میزان 574 تُن در روز نسبت به راکتور صنعتی ذکر شده در بالا، افزایش می داد.