مدلسازی و شبیه سازی فرایند دانه بندی گوگرد

چکیده با توجه به تولید حدود دو میلیون تن گوگرد در سال در کشور توسط صنایع نفت و گاز و مشکلات زیست محیطی ناشی از گرد و غبار تولیدی از حمل و نقل گوگرد، دانه بندی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در دهه های اخیر، فرایند دانه بندی گوگرد به روش تسمه نقاله چرخان در میان سایر روش های دانه بندی گوگرد به دلیل مزایای مختلف این روش، کاربرد بیشتری داشته است. در این پژوهش، نسبت به شبیه سازی فرایند دانه بندی گوگرد به روش تسمه نقاله چرخان اقدام شده است. ابتدا به منظور شبیه سازی این فرایند یک مدل مناسب، شامل معادله موازنه انرژی ارائه گردید. سپس به منظور آزمون نرم افزار تهیه شده برای شبیه سازی فرایند و اطمینان از عملکرد مناسب آن، نسبت به مقایسه روش های مختلف عددی (اختلاف محدود، کرانک نیکلسون، ترکیبی از اختلاف محدود و رانگ کاتا، ترکیبی از اختلاف محدود و رانگ کاتا تعریف شده در نرم افزار matlabو مجموعه متعامد) برای حالت تک فاز فرایند اقدام گردیده است. با توجه نتایج به دست آمده در این قسمت، سه روش اخلاف محدود، کرانک نیکلسون و روش ترکیبی اختلاف محدود و رانگ کاتا روش های عددی مناسب برای شبیه سازی فرایند دانه بندی گوگرد می باشند که از میان این سه روش، روش اختلاف محدود به دلیل سهولت، برای انجام شبیه سازی اصلی انتخاب گردید. در مرحله بعد، شبیه سازی فرایند اصلی یعنی سرد شدن گوگرد مذاب و تبدیل آن به دانه جامد گوگرد، با استفاده از روش اختلاف محدود انجام گردید و تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف (دبی آب سرد ورودی، دمای آب سرد ورودی، دمای هوای محیط، دمای گوگرد مذاب اولیه، سرعت تسمه نقاله) بر عملکرد این فرایند مورد توجه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی، با افزایش دبی آب سرد ورودی و سرعت تسمه نقاله مشاهده گردید که زمان مورد نیاز برای انجماد گوگرد مذاب کاهش می یابد و همچنین با کاهش دمای هوای محیط، دمای گوگرد مذاب اولیه و دمای آب سرد ورودی سرعت تبدیل گوگرد مذاب به دانه جامد افزایش می یابد.