بررسی راکتور کاتالیستی هیدروژن زدایی ایزوبوتان و شبیه سازی توسط شبکه های عصبی مصنوعی

افزایش تقاضا برای mtbe و etbe که به عنوان مواد افزودنی به بنزین به منظور بالا بردن عدد اکتان مورد استفاده قرار می گیرند، باعث نیاز به افزایش تقاضا برای هیدروژن زدایی از ایزوبوتان و تبدیل آن به ایزوبوتن شده است. ایزوبوتن به عنوان ماده اولیه در تهیه این ترکیب های اکسیژن دار استفاده می شود. در این تحقیق در ابتدا میزان درصد تبدیل ایزوبوتان و عوامل موثر بر آن مانند دما، فشار و تغییرات غلظت خوراک با استفاده از راکتور بستر ثابت در مقیاس آزمایشگاهی موجود در پتروشیمی بندر امام به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از قوانین جرم و انرژی مدلسازی راکتور بستر ثابت هیدروژن زدایی از ایزوبوتان انجام شده است. شبیه سازی مدل سیستم به دلیل ساده بودن شکل هندسی و کوچک بودن قطر راکتور در برابر طول آن به صورت یک بعدی انجام گرفته است و از مقاومت داخلی درون کاتالیست به دلیل کوچک بودن قطر آن صرف نظر شده است. سپس معادلات حاکم بر سیستم شامل معادلات تغییرات غلظت خوراک و محصولات، معادلات تغییرات دماو تغییرات فشار، با استفاده روش رانگ کاتای مرتبه چهارم و زبان برنامه نویسی matlab به صورت همزمان حل گردیده اند. در مرحله بعد از شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی درصد تبدیل ایزوبوتان در راکتور بستر ثابت هیدروژن زدایی استفاده شده است که تعداد 2 نرون در لایه مخفی به روش حدس و خطا به دست آمده است. تعداد نرون ها در لایه اول 9 نرون و برای لایه دوم 10 نرون به دست آمد. برای افزایش کارایی شبکه های عصبی، الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامترهای شبکه عصبی به کار گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل و نتایج تجربی نشان دهنده افزایش 80 درصدی تبدیل ایزوبوتان به واسطه افزایش دما به میزان ?c150 می باشد که با توجه به گرماگیر بودن واکنش هیدروژن زدایی این امر قابل انتظار بوده است. درصد تبدیل ایزوبوتان به واسطه کاهش فشار به میزان 25 درصد و با افزایش میزان هیدروکربن به هیدروژن به میزان 30 درصد افزایش یافت. همچنین با بررسی اثر افزایش سرعت فضایی عبور جریان گاز در سه دمای 425، 500 و ?c575، افزایش درصد تبدیل ایزوبوتان مشاهده شد و نتایج حاصل شبیه سازی مدل با نتایج تجربی در دماهای پایین تر حدود 98 درصد و در دماهای بالاتر 95 درصد مطابقت داشت. در پایان به منظور بررسی صحت مدل و شبیه سازی انجام شده، نتایج حاصل از شبیه سازی مدل، شبیه سازی با شبکه های عصبی و نتایج تجربی ارائه شده در مقالات مورد مقایسه قرار گرفته اند.