شبیه سازی دینامیکی راکتور ریفرمینگ اتوترمال متان برای تولید گاز سنتز

با کاهش ذخایر نفت خام و نوسان قیمت آن، جایگزینی گاز طبیعی با نفت خام به عنوان منبع جدید انرژی با مزایای مطلوب زیست محیطی، اهمیت زیادی یافته است. با توجه به دشواری های استفاده مستقیم از گاز طبیعی، فرآیندهای مختلفی برای تبدیل گاز طبیعی به محصولات با ارزش افزوده بالا طراحی شده اند. . یکی از این فرآیندها تبدیل گاز طبیعی به گاز سنتز و سپس تبدیل گاز سنتز به محصولاتی همچون متانول و سوخت های مایع است. تکنولوژی های متفاوتی برای تولید گاز سنتز در دسترس می باشد و تحقیقات گسترده ای جهت بررسی عملکرد آن ها در واحد های صنعتی صورت گرفته است، اما در زمینه بررسی دینامیکی این فرآیند ها مطالعات کمی انجام شده است. با توجه به این که واحد های صنعتی عملاً هیچ گاه در شرایط پایدار نبوده و با تغییر شرایط عملیاتی و بروز اغتشاشات محیطی باید کیفیت محصولات خود را حفظ کنند، موثرترین روش برای پاسخ به تغییرات و اغتشاشات ورودی آگاهی از رفتار دینامیکی آن ها به کمک شبیه سازی دینامیکی می باشد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی رفتار دینامیکی راکتور ریفرمینگ اتوترمال (تبدیل خودگرمائی) گاز طبیعی، موجود در واحد متانول پتروشیمی زاگرس، است. در این تحقیق، شبیه سازی بخش های ریفرمینگ گاز طبیعی، سنتز متانول و تقطیر این واحد، در حالت پایا در محیط aspen plus و در حالت دینامیکی در محیط aspen dynamic انجام شده است. جهت بررسی رفتار دینامیکی راکتور ریفرمینگ اتوترمال به همراه سایر تجهیزات این واحد، از اتصال نرم افزارهای aspen dynamic و simulink استفاده شده است. رفتار دینامیکی راکتور های شیمیایی و برج های تقطیر این واحد با تغییر (کاهش و افزایش) پارامتر های تأثیر گذار بر روی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی پایا از انطباق خوبی با داده های طراحی واحد برخوردار بوده و به عنوان نقطه شروع شبیه سازی دینامیکی به کار گرفته شد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیکی نشان می دهند که راکتور ریفرمینگ اتوترمال و سایر تجهیزات، قادر به حذف اغتشاشات ورودی به واحد بوده و از دینامیک مناسبی جهت کنترل برخوردار می باشند. نتایج همچنین نشان می دهند که رفتار سیستم در مقابل اغتشاشات ورودی غیر خطی بوده و برای افزایش راندمان و بهبود عملکرد واحد، به ویژه ریفرمر اتوترمال، باید طراحی و تنظیم سیستم کنترلی به طور مناسب صورت پذیرد. به علاوه، یافته های تحقیق نشان می دهد که نسبت های اکسیژن به کربن، بخار به کربن و همچنین شرایط عملیاتی ریفرمر اتوترمال، بر روی عملکرد ریفرمر و مشخصات گاز سنتز خروجی از آن تأثیر زیادی دارند. بنابراین با تنظیم این دو نسبت و شرایط عملیاتی واحد، توسط نصب کنترل کننده های مناسب، عملکرد ریفرمر کنترل و گاز سنتز با مشخصات مطلوب تولید خواهد شد.