تحلیل شبکه راکتورهای کاتالیستی بر اساس تئوری محدوده در دسترس

در این رساله روشی برای سنتز و آنالیز شبکه راکتورها و نیز بهینه یابی پارامترهای آن که به عنوان راه حلی عمومی در راستای بهبود عملکرد فرآیندهایی با واکنشهای سری- موازی )مانند فرآیند زوج شدن اکسایشی متان (ocm) که به عنوان مطالعه موردی این تحقیق درنظر گرفته شده است(، ارائه می گردد. برای این منظور از مبانی تئوری محدوده در دسترس تحت قالب یک روش گرافیکی جدید، استفاده می شود تا بتوان کارایی روشهای متداول موجود در این زمینه را هم از نقطه نظر دقت و هم از لحاظ سرعت برای اعمال توابع هدف گوناگون و تعیین شرایط عملیاتی بهینه بهبود بخشید. در این راستا در ابتدا، کاربرد جدیدی از راکتور غشائی به عنوان یکی از بهترین انواع گزارش شده راکتور برای فرآیند زوج شدن اکسایشی متان، معرفی می گردد. در فصل سوم، جزییات مدلسازی ریاضی عملکرد هر سه نوع راکتور منفرد با خوراک دهی های متمایز و نیز شبکه راکتورها، به صورت تک بعدی و دو بعدی همراه با جزییات تحلیلی کامل گزارش شده است. همچنین نکات عملیاتی و نیز ملاحظات فرآیندی مربوط به مرحله بکارگیری این ساختارهای راکتوری، مورد اشاره قرار می گیرند. در فصل چهارم، با مرور روشهای تحلیل موجود برای ارزیابی بازدهی قابل استحصال از ساختارهای گوناگون راکتوری (راکتور منفرد و یا شبکه راکتورها)، جزییات یک روش گرافیکی جدید، ارائه می گردد. در این روش، اثر پارامترهای مستقل (از میان پارامترهای مرتبط با سینتیک سیستم و یا پارامترهای در ارتباط با پدیده نفوذ و انتقال جرم سیستم)، همراه با مقادیر چندین پارامتر وابسته (مانند طول راکتور و میزان تولید محصولات)، به صورت گرافهای مبتنی بر نمایش تراز بازدهی سیستم، ارائه می شوند. در این گرافها ناحیه ای که در آن بیشترین میزان تولید محصولات مطلوب قابل استحصال است، همراه با شرایط طراحی متناظر با آن، به وضوح قابل تعیین است. فصل پنجم به جزییات روشهای سیستماتیک برای تحلیل کارایی قابل استحصال از فرآیند جفت شدن اکسایشی متان در شبکه ای از راکتورهای غشائی می پردازد. در این راستا، با معرفی پارامترهای عملیاتی مهم، سناریوهای متعددی که از لحاظ مفهومی، نماینده حالتهای شاخص ساختاری و عملیاتی شبکه راکتورها هستند، در قالب یک ارزیابی جامع به صورت روش مندی که برای این منظور در این تحقیق ارائه گردیده است، مورد ارزیابی قرار می گیرند. در این فصل، تجزیه و تحلیل همه جانبه ساختارهای راکتوری بهینه و تاثیر نوع تابع هدف بر تعیین خصوصیات ساختار بهینه این شبکه، نیز مورد بررسی قرار می گیرد. روش ارائه شده در این تحقیق برای تحلیل کارایی شبکه راکتورها در مقایسه با روشهای متداول تحلیل شبکه، از نقطه نظر عملیات مورد نیاز برای ارزیابی سناریوها و نیز پوشش وسیع تر سناریوهای متنوع، کارایی بالاتری را نشان می دهد. در نهایت، فصل ششم نیز به توصیف خصوصیات طراحی واحد آزمایشگاهی که به عنوان نتیجه عملی تحلیل تئوری شبکه راکتورها، مطرح است، اختصاص دارد. بایستی خاطرنشان کرد که بدلیل وجود گزینه های متعدد موجود برای ساختار شبکه راکتورها که تحت شرایط گوناگون عملیاتی بکار گرفته می شوند، پوشش کامل به تمام این سناریوها در قالب طراحی یک سیستم آزمایشگاهی، پیش از انجام چنین ارزیابی جامع تئوریکی، عملا ممکن نیست. در فصل هفتم نیز، نتیجه¬گیری نهایی از مطالعات انجام شده در این تحقیق به همراه برنامه¬های تحقیقاتی آینده که می¬توانند در راستا و در جهت تکمیل تحقیق حاضر درنظرگرفته شوند، از جمله بررسی تجربی غشاءهای گوناگون، کاتالیستهای مختلف و پوشش دادن به گستره وسیع¬تری از شرایط عملیاتی، مورد بررسی اجمالی قرار می¬گیرند.