مدل سازی سینتیکی و شبیه سازی راکتور سه فازی هیدروژناسیون در فرایند تولید 2- اتیل هگزانول

فرآیند هیدروژناسیون 2- اتیل هگزنال جهت تولید 2- اتیل هگزانول طی یک واکنش سری تبدیل 2- اتیل هگزنال به 2- اتیل هگزانال و سپس به 2- اتیل هگزانول در راکتور سه فازی (گاز- مایع- جامد) و دو فازی (گاز - جامد) انجام می¬شود. در این پایان نامه هیدروژناسیون 2- اتیل هگزنال در راکتور سه فازی از نوع بستر چکه¬ای با کاتالیست نیکل بر پایه¬ی سیلیکا مدلسازی و شبیه سازی می¬شود. معادلات انتقال جرم و انتقال حرارت در راکتور با فرضیات حالت پایا، تک بعدی در جهت طول راکتور، ثابت بودن سرعت های فاز گاز و مایع، انجام واکنش تنها در سطح کاتالیست و آدیاباتیک بودن راکتور در نظر گرفته می¬شوند. الگوی جریان درون راکتور¬ به دقت تعیین شده و متناسب با آن، روابط مربوط به ضرایب انتقال جرم تعیین می¬شود. حل معادلات در محیط نرم افزار متلب به روش رانگ کوتا صورت می¬گیرد. مهم¬ترین بخش در مطالعات انجام شده پیرامون واکنش هیدروژناسیون 2- اتیل هگزنال، در خصوص سینتیک واکنش می¬باشد، که تا کنون بررسی¬های اندکی در این خصوص صورت گرفته¬است. در این پایان نامه از دو مکانیسم برای جذب مواد واکنش¬دهنده در سطح کاتالیست استفاده شد، که این مکانیسم¬ها شامل مکانیسم جذب لانگمیر - هینشلوود و الی - ریدیال می¬باشند. با توجه به فرضیاتی که برای هر مکانیسم در نظر گرفته می¬شود، چهار مدل سینتیکی برای مکانیسم جذب لانگمیر - هینشلوود و یک مدل سینتیکی برای مکانیسم جذب الی - ریدیال ارائه شد. شبیه سازی کلی فرآیند بر اساس هر پنج مدل سینتیکی در محیط نرم افزار متلب انجام گردید و نتایج حاصل از هر مدل سینتیکی با داده¬های شبیه سازی و صنعتی مقایسه شد. مدل سینتیکی که نتایج آن انطباق بیشتری با داده¬های شبیه سازی و صنعتی در دسترس دارد، به عنوان مدل سینتیکی منتخب لحاظ گردید. با مقایسه نمودن نتایج مدل سینتیکی منتخب با داده¬های شبیه سازی و محاسبه خطای نسبی، در بخش تغییرات غلظت محصول 16/1 درصد، تغییرات غلظت واکنش دهنده 3/2 درصد و در تغییرات دمای مایع خروجی از راکتور 1/1 درصد خطا مشاهده¬شد. با بکار گیری مدل سینتیکی منتخب، ضریب تاثیر کاتالیست در دو حالت ثابت و متغیر بررسی شد. همچنین تاثیر غیر فعال شدن کاتالیست بر غلظت محصول و دمای خروجی از راکتور مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت پارامترهای اصلی مدلسازی، با استفاده از مدل سینتیکی منتخب، آنالیز حساسیت شد و نحوه پاسخ¬گویی مدل در شرایط مختلف راکتور مورد بررسی قرار گرفت. مدل بدست آمده می تواند در رابطه با رفتار سیستم به ویژه عملکرد دینامیکی و بهینه سازی راکتور مورد استفاده قرار گیرد.