مدلسازی، شبیه سازی و کنترل فرایند اکسیداسیون کاتالیستی مستقیم متان به متانول در راکتور بستر سیال

اکسیداسیون کاتالیستی مستقیم متان به متانول روش جدیدی است که بواسطه ی آن فرایند میانی و هزینه بر تولید گاز سنتز حذف می شود. با استفاده از این تکنولوژی می توان از میادین گازی با اندازه های کوچک و متوسط، بدون نیاز به ساخت واحدهای پر هزینه ی تبدیل گاز به محصولات مایع (gtl) و احداث خطوط لوله ی طولانی، بهره برداری لازم را به عمل آورد. از سوی دیگر در واکنش های کاتالیستی نا همگن استفاده از راکتور های بستر سیالی به علت حذف مقاومت های نفوذی در حفره ها ی کاتالیست، نسبت به راکتور های بستر ثابت دارای مزیت عمده ای است. با توجه به موارد مصرف متانول و وجود منابع عظیم گاز طبیعی در کشور، در این کار مدلسازی، شبیه سازی و کنترل راکتور بستر سیال تولید متانول با استفاده از نرم افزار matlab مورد بررسی قرار گرفته و نتایج در قالب نمودار ارائه گردیده است. جهت مدلسازی راکتور بستر سیال از تئوری دو فازی (two phase theory) استفاده گردید. نتایج شبیه سازی در دمای ثابت، با نتایج تجربی حاصل از راکتور بستر ثابت به خوبی مطابقت دارد. در شرایط پایا برای زمان اقامت 9 ثانیه و فشار و دمای ورودی 50 بار و 773 کلوین میزان درصد تبدیل متان 2/32 و گزینش پذیری متانول برابر 2/42 درصد بدست آمد. در بخش شبیه سازی دینامیکی رفتار حلقه باز راکتور نسبت به اغتشاش های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت سیستم کنترل برای کنترل دمای راکتور طراحی گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که افزایش دمای جریان ورودی و نیز افزایش دمای سیال خنک کننده تاثیر منفی روی تولید متانول دارد. از کنترل کننده های مرسوم شامل کنترل کننده pid و همچنین شبکه عصبی استفاده شد. نتایج، عملکرد مطلوب کنترل کننده های طراحی شده را در تعقیب مقادیر مقرر مختلف نشان می دهند. زمان نشست برای کنترل کننده ی pid در تعقیب مقدار مقرر برابر 19 دقیقه و برای کنترل کننده ی شبکه عصبی برابر 25 دقیقه است.