سمینار ارشد رشته شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفتی: شبیه سازی و بهینه سازی راکتور تولید بنزین از پلی اتیلن سنگین

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی طراحی فرایندهای صنایع نفتی

با عنوان : شبیه سازی و بهینه سازی راکتور تولید بنزین از پلی اتیلن سنگین

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشكده تحصیلات تكمیلی

گروه مهندسی شیمی گرایش طراحی فرایندهای صنایع نفتی

پروژه كارشناسی ارشد

عنوان:

شبیه سازی و بهینه سازی راكتور تولید بنزین از پلی اتیلن سنگین

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده:

در این پروژه عملكرد یك كاتالیست جدید در كراكینگ پلیمر به منظور بازیافت شیمیایی ضایعات پلاستیكی و تبدیل آن به محصول مایع مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به محدودیت ها اثر دما و نسبت كاتالیست بر روی كراكینگ پلی اتیلن مورد مطالعه قرار گرفت تا بهتر ین شرایط جهت انجام این واكنش حاصل شود.همچنین با انجام یك سری آزمایش به ارائه پارامترهای سنتیكی واكنش پرداخته شده است كه در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از آزمایشها به مدل كردن راكتور توسط نرم افزار Fluent،CFD پرداخته شده است. آزمایشات مربوط به محاسبه پارامترهای سنتیكی از طریق كاهش وزن انجام پذیرفته است،كه با استفاده از میزان كاهش وزن ماده اولیه ومدل سنتیكی توانی، درجه واكنش و ثابت معادله سرعت مصرف ماده اولیه وهمچنین با استفاده از قانون آرنیوس انرژی فعال سازی واكنش كاتالیزوری بدست آمده است. با توجه به نتایج بدست آمده از محاسبات مشاهده می شود كه درجه این واكنش برابر 0/85 است وهمچنین انرژی اكتیواسیون لازم 43% كمتر از میزان انرژی فعال سازی واكنشهای دیپلیمریزاسیون ،بدون استفاده از كاتالیست می باشد. همچنین در ادامه كار با استفاده از نرم افزار شبیه ساز سیالاتی، Fluent، به شبیه سازی واكنش در داخل راكتور پرداخته شده است، كه نتایج حاصل از این شبیه سازی نیز مبین صحت استفاده از فرضیات و مدلهای سنتیكی استفاده شده می باشد.

مقدمه

چنانچه میدانید ذخائر و اندوخته های نفت خام دنیا رو به اتمام می باشد. لذا نیاز تبدیل هیدروكربنهای سنگین به هیدروكربن های سبك و تبدیل آنها به محصولات مورد نیاز بازار در رفع نیاز به هیدروكربنهای سبك را افزایش میدهد.

مواد پلیمری (پلاستیكها) مصارف گوناگون و وسیعی دارند بگونه ای كه تولید این مواد طی سالهای اخیر افزایش چشمگیری داشته است. به عنوان مثال در جها ن تولید سالانه مواد پلاستیكی تا سال 1998 حدود 48 میلیون تن بوده، در حالیكه مقدار آن امروزه به 200 میلیون تن در سال افزایش یافته است. در واقع سالیانه 4 درصد سرانه مصرف پلاستیكها افزایش می یابد (5/25 میلیون تن در سال 1996 و 9/39 میلیون تن در سال 2006) طبیعتاً این افزایش مصرف در مواد پلاستیكی باعث افزایش زباله ها در شهرها و صنایع می شود . به طور مثال در امریكا ضایعات پلاستیكی حدود 10 درصد وزنی زباله ها را به خود اختصاص میدهد اما این مقدار از نظر حجمی، حجم بالایی را اشغال می كند یا در تهران 6/78% زباله های شهری را پلاستیكها تشكیل می دهند كه روزانه بالغ بر 440 تن انواع زباله های پلاستیكی می باشد  بطوری كه پیش بینی میشود میزان ضایعات حاصل از مواد پلاستیكی 6/6 درصد در سال روبه رشد میباشد. تقریبا سالیانه 20% از زباله های جامدی كه دفع می شوند شامل ضایعات پلاستیكی می باشند. این آمارها نشان دهنده آنست كه بازیافت پلاستیكها هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ زیست محیطی نكته قابل اهمیتی میباشد.

اما متأسفانه به علت عدم وجود روش مناسب برای بازیافت این دسته زباله ها اغلب همراه با سایر زباله ها دفن می شوند.

در حال حاضر برای از بین بردن ضایعات پلیمری چندین روش و متد مختلف وجود دارد كه در زیر به آنها اشاره میشود.

1- دفن كردن ضایعات در زمین

2- سوزاندن ضایعات

3- بازیافت مكانیكی ضایعات

4- بازیافت شیمیایی و تبدیل آنها به مواد دیگر

اما از بین بردن ضایعات از طریق سوزاندن و یا دفن كر دن آنها مشكلاتی را دربردارد. از جمله مشكلاتی كه در این روشها میتوان برشمرد عبارتند از:

1- هدر رفتن انرژی همراه این مواد. با غیرقابل استفاده كردن این مواد دیگر نمی توان از انرژی كه در این مواد میباشد استفاده كرد.

2- از آنجائیكه مواد پلاستیكی براحتی تجزیه نمیشوند، این مواد سالهای طولانی به همان شكل در طبیعت باقی مانده و باعث آلودگی محیط زیست میشوند.

3- سوزاندن ضایعات حاصل از مواد پلیمری و یا دفن آنها مستلزم هزینه سنگینی برای دولتها می باشد، كه از لحاظ اقتصادی این كار به هیچ وجه به صرفه نمیباشد.

4- در ضایعات شهری پلاستیكها بصورت مخلوط وجود دارند، لذا برای بازیافت مكانیكی باید تفكیك شوند كه این امر موجب اتلاف هزینه و زمان می شود و همچنین از آنجایی كه پلیمرهای تولید شده كاملا یكسان نیستند لذا وسایلی كه از ضایعات آنها تهیه می شود از كیفیت و مرغوبیت بالایی برخوردار نمیباشد.

با توجه به مشكلات و مسائلی كه مطرح شد بهترین راه حلی كه برای از بین بردن ضایعات پلیمری پیشنهاد میگردد، تبدیل شیمیایی این مواد به مواد ارزشمندی همچون سوخت و یا مواد خام (به عنوان خوراك واحدهای شیمیایی) است، این دیدگاه همچنین مانع بروز مسائل و مشكلات محیط زیست میشود و به دلیل تبدیل زباله به محصولی ارزشمند منفعت اقتصادی نیز حاصل میگردد. فرایند بازیافت شیمیایی نسبت به سایر روشهای بازیافت پلیمرها دارای مزایای فراوانی می باشد. این روش از دو راه قابل بحث و بررسی میباشد.

1- کاتالیستی 2- غیركاتالیسیت

این عمل را می توان بوسیله حرارت دادن پلیمر در محیط خنثی انجام داد، كه آن را گراكینگ حرارتی مینامند. در صورتیكه از كاتالیست مناسب استفاده شود شرایط فرایند سهل تر گردیده و باعث افزایش محصول مطلوب می گردد كه این عمل را كراكینگ كاتالیستی مینامند. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه بصورت كراكینگ حرارتی بوده و تعدادی هم بصورت فرایند كاتالیزوری انجام شده است.

از مشكلات اصلی روشهای حرارتی، بدست آوردن محصولات در دامنه وسیع و نیاز به درجه حرارت بسیار زیاد (بطور معمول دمای بین 500 تا 900 درجه سانتی گراد ) می باشد كه مستلزم فراهم كردن دستگاههای گران قیمت است. اما یك راكتور مناسب به همراه یك كاتالیست خوب می تواند هم بازده محصولات و هم توزیع محصولات را كنترل كند. همچنین درجه حرارت واكنش را می توان كاهش داد و نیز وجه التزامی می باشد تا هزینه های فرایند به همراه محصولات ی باارزش را كنترل نماید. این تبدیل مواد ناخواسته و نامطلوب به محصولات سبكتر در سال 1936 شروع شد و در این سال برحسب اتفاق و بطور كاملا تصادفی مواد سنگین به مواد میان تقطیر تبدیل شدند و بعدها در سال 1940 این فرایند با بكارگیری كاتالیست انجام شد.

در این تحقیق، در فصل اول به بررسی ماهیت و انواع پلی اتیلن پرداخته و خواص انواع پلی اتیلنها مورد مطالعه قرار گرفته است و همچنین انواع كراكینگ مورد بررسی واقع شده. در فصل دوم و سوم به طور مفصل به بررسی تحقیقاتی كه در زمینه كراكینگ حرارتی و كراكینگ كاتالیستی انجام شده پرداخته و نتایج آنها بررسی شده است و در نهایت در فصل چهارم به بررسی آزمایشگاهی عملكرد یك كاتالیست خاص در كراكینگ پلی اتیلن سنگین پرداخته شده كه نحوه انجام آزمایشات و نتایج آن بطور كامل شرح داده خواهد شد و در پایان در فصل پنجم به شبیه سازی فرایند تولید بنزین از پلیاتیلن توسط نرمافزار شبیه سازی Fluent ،CFD خواهیم پرداخت. و در انتها به بیان نتایج حاصل و پیشنهادات میپردازیم.

تعداد صفحه : 209

قیمت : 14700 تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com