مدلسازی و بهینه‌سازی پویای راکتور ریفرمینگ متان با بخار

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 شیراز، هیئت علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه شیراز

2 شیراز، دانشگاه شیراز

3 دانشگاه شیراز

چکیده

هدف از این پژوهش مدلسازی پویا و بهینه‌سازی کوره ریفرمینگ متان با بخار آب در واحد تولید هیدروژن پالایشگاه نفت شازند است. در ابتدا این فرآیند بر اساس معادلات بقای جرم و انرژی و با در نظر افت فعالیت کاتالیست به صورت ناهمگن مدلسازی خواهد شد. با توجه به وجود گرادیان غلظت درون کاتالیست و کنترل سرعت واکنش بوسیله مقاومت نفوذ داخلی در کاتالیست، ضریب اثر بخشی کاتالیست محاسبه شده و در مدل فرآیند وارد شده است. سپس جهت اثبات دقت مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده با داده‌های بدست آمده از واحد صنعتی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان داد با توجه به افت فعالیت کاتالیست در طی زمان عملکرد فرآیند، از میزان تولید هیدروژن کاسته شده و نرخ تولید هیدروژن از 27.4 به 24.4 مول بر ثانیه کاهش می‌یابد. در مرحله بعد در راستای جلوگیری از افت تولید در طی دوره عملیاتی واحد، با در نظر گرفتن نرخ تولید یکنواخت هیدروژن به عنوان تابع هدف و براساس محدودیت͏های عملیاتی سیستم یک مسئله بهینه‌سازی یک معیاره پویا توسعه داده شده است. در طی بهینه͏سازی نحوه تغییرات دمای خوراک، دمای محفظه احتراق و نسبت بخار به هیدروکربن در طی بازه عملکرد فرآیند محاسبه خواهد شد. نتایج نشان داد عملکرد سیستم در شرایط بهینه موجب 4.5 % افزایش در میزان تولید هیدروژن خواهد شد.

کلیدواژه‌ها