مدل‌سازی، شبیه سازی و بهینه‌سازی چندهدفه راکتورهای بستر متحرک جریان‌شعاعی هیدروژن‌زدایی از پروپان

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 شیراز، هیئت علمی گروه مهندسی شیمی دانشگاه شیراز

2 دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز، شیراز

چکیده

هدف از این پژوهش مدلسازی و بهینه‌سازی چندهدفه راکتورهای بستر متحرک هیدروژن‌زدایی از پروپان با در نظر گرفتن افت فعالیت کاتالیست می‌باشد. این فرآیند از چهار راکتور آدیاباتیک سری با جریان شعاعی تشکیل‌شده است که گاز در راستای شعاع و کاتالیست‌ بر اساس نیروی ثقل در جهت محور راکتورها حرکت می‌کنند. در ابتدا راکتورهای هیدروژن͏زدایی بر اساس معادلات بقای جرم و انرژی و با در نظر گرفتن افت فعالیت کاتالیست به‌صورت ناهمگن مدلسازی می͏شوند. جهت اثبات صحت و دقت مدل مورد استفاده، نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج واحد صنعتی مورد مقایسه قرار می‌گیرد. در مرحله بعد شرایط بهینه عملیاتی سیستم با در نظر گرفتن دمای ورودی به هر راکتور به‌عنوان متغییر تصمیم‌گیری و با هدف بیشینه شدن هم‌زمان میزان تبدیل پروپان و انتخاب͏پذیری تولید پروپیلن تعیین می‌گردد. در این راستا یک مسئله بهینه‌سازی چند معیاره همراه با قیود برنامه‌ریزی‌شده و منحنی بهینه پرتو با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند معیاره همراه با مرتب‌سازی نامغلوب رسم می‌گردد. سپس از لیست نقاط بهینه موجود بر روی منحنی بهینه پرتو، یک نقطه عملیاتی با استفاده از روش‌های تصمیم‌گیری انتخاب می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان داد اعمال شرایط بهینه بر روی سیستم می‌تواند میزان تولید پروپیلن را در حدود 3.12 % افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها