بخشی از مقاله
چکیده
سنتز مستقیم دي متیل اتر - DME - از گاز سنتز به شدت گرمازا است، بنابراین کنترل دما جهت تولید این ماده و همچنین روش مناسب انتقال حرارت در موفقیت چنین فرآیندي باید موردتوجه قرارگیرد. تحقیقات نشان داده است که راکتور دوغابی به دلیل داشتن ویژگی هاي مناسب انتقال حرارت و جرم، مناسبترین نوع درمقایسه با راکتورهاي دیگر میباشد. در این تحقیق یک مدل ریاضی براي سنتز مستقیم DME از گازسنتز در یک راکتوردوغابی با سیکل سینتیکی کامل، شامل مصرف CO، واکنش انتقال آب-گاز و آبگیري متانول، توسعه داده و مورد ارزیابی واقع شده است.
این مدلسازي بکمک نرم افزار FLUENT، طبق مدل k −ε با %10 شدت آشفتگی - مقدار صنعتی - انجام شده است. تاثیر پارامترهاي فشار - 25 تا 40 بار - و دما - - 220 -280 oC در شدت جریان خوراك 200 میلی لیتر در دقیقه و با نسبت جرمی یکسان از ترکیب CO و H2 بر میزان تبدیلCO و گزینش پذیري تولید DME بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده براي تبدیل CO و گزینش پذیري تولید DME از مدل جاري با نتایج تجربی، نشان میدهد که در هر دو مورد حداکثر خطا کمتر از %10 می باشد.
کلمات کلیدي: دي متیل اتر، سنتز مستقیم، گاز سنتز، CFD، راکتور دوغابی، مدلسازي
مقدمه
دي متیل اتر یک ترکیب بی رنگ ، غیر سمی و دوستدار محیط زیست می باشد. در حال حاضر از این ماده به عنوان حلال و پیشران در محصولات مختلف آیروسل2 استفاده می شود. خواص فیزیکی آن بسیار شبیه به LPG بوده و همچنین جانشینی مناسی براي سوخت دیزل است. در مقایسه با سوختهاي دیزلی،DME باعث تولید آلایندهاي دي اکسید کربن ، اکسیدهاي نیتروژن و مواد معلق کمتري میشود. در مقیاس صنعتی، این ماده از گاز طبیعی ، زغال سنگ و ضایعات شهري قابل تولید است.
ازطرفی DME به طور سنتی از آبگیري متانول- که خود از گاز طبیعی به دست می آید- تولید می شود. این روش سنتی، روش دو مرحله اي یا غیر مستقیم تولید دي متیل اتر نامیده می شود. همچنین دي متیل اتر می تواند به طور مستقیم از گاز سنتز به دست آید که به روش تک مرحله اي موسوم است. روش تک مرحله اي فرآیند سنتز DME از واکنش هاي پی در پی سنتز متانول و آبگیري متانول و سیستم راکتوري در فاز دوغابی تشکیل شده است .به علاوه به دلیل امکان کنترل بهتر دما که از طریق عملیات در فاز مایع امکان پذیر است ، تاثیرتوام این واکنش ها منجر به تولید بیشتر دي متیل اتر در مقایسه با روش دو مرحله اي می گردد.بیشتر تحقیقات تئوري ومدلسازیهاي انجام شده درتولید یک مرحله اي دي متیل اتر، درراکتور بستر ثابت انجام گرفته است.
در این تحقیق یک مدل ریاضی براي سنتز مستقیم DME از گاز سنتز در یک راکتور دوغابی با سیکل سینتیکی کامل با استفاده از مدل CFD توسعه یافته است. نتایج این مدل با نتایج تجربی که با استفاده از کاتالیست اصلاح شده زئولیت H-Moredenite بر پایه آلومینا در مرحله آبگیري متانول و Cu/ZnO/Al2O3 در مرحله مصرف CO و واکنش انتقال آب-گاز 3بدست آمده، مقایسه شده است.
