بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله واحد تولید اسید نیتریک منطقه دو مجتمع پتروشیمی شیراز را در نرم افزار هایسیس شبیه سازی کردیم ،برای این کار از معادله حالت PRSV که حالت تغییر یافته ای از معادله حالت PENGROBINSON می باشد، استفاده شد.دو بخش مهم این شبیه سازی، راکتور و برج جذب می باشند ، در پتروشیمی شیراز برای انجام واکنش از یک راکتور پلاگ استفاده می شود ، همچنین در خط لوله ها از خروجی راکتور تا برج جذب با کاهش دما، روند انجام واکنش ادامه می یابد که باعث تولید مقدار اندکی اسید نیتریک می شود .
در شبیه سازی از آنجا که قادر به انجام واکنش درون لوله ها نیستیم ، از یک راکتور پلاگ کمکی برای این امر استفادهکردیم . آخرین مرحله برای تولید اسید نیتریک، استفاده از برج جذب است ، درون برج جذب دو واکنش در فاز مایع و گاز اتفاق می افتد که در شبیه سازی، از یک راکتور برای انجام این واکنش ها در کنار برج جذب استفاده شد . در نهایت هدف ما تولید اسید نیتریک %58 بوده و در شبیه سازی به اسید نیتریک %38 رسیدیم .
.1مقدمه
واحد اسید نیتریک یکی از گسترده ترین و پیچیده ترین واحدهای شرکت پتروشیمی شیراز می باشد . دلیل پیچیدگی آن واکنش های زیادی است که در راکتور و برج جذب و خط لوله های سرد شونده صورت می گیرد. هدف اصلی این واحد تولید اسید نیتریک - 58% - HNO3است که بخشی از آن خوراک واحد نیترات آمونیوم می باشد.دراین پروژه واحد تولید اسید نیتریک منطقه 2 پتروشیمی شیراز با استفاده از نرم افزار هایسیس شبیه سازی گردیده است.
خوراک ما در این شبیه سازی هوا و آمونیاک می باشد که هوا از طریق جو و آمونیاک به صورت فاز مایع از مخازن ذخیره واحد آمونیاک تامین می شود.تولید اسید نیتریک سه مرحله دارد: مرحله اول اکسیداسیون و یا سوزاندن گاز آمونیاک در مجاورت کاتالیست پلاتین و تولید گاز مونوکسید نیتروژن - NO - در فشار پایین. مرحله دومتبدیل گاز مونوکسید نیتروژن - NO - به دی اکسید نیتروژن - NO2 - و جذب آن به وسیله آب و تولید اسید نیتریک رنگی در فشار بالا. مرحله سوم بی رنگ کردن اسید نیتریک در برج سفید کننده و تولید اسید نیتریک بی رنگ در فشار پایین می باشد .
در این واحد تجهیزاتی از قبیل فیلترهایی برای تصقیه ی هوا، کمپرسورهایی برای فشرده سازی هوا، مبدل هایی برای افزایش و یا کاهش دمای سیالات موجود در فرآیند، راکتور برای انجام واکنش های مورد نیاز فرآیند، برج جذب برای انتقال ×جرم از فاز گاز به مایع و غیره دیده می شود . با توجه به تقسیم بندی هایی که ذکر شد،در واحد اسید نیتریک دودستگاه اصلی وجود داردکه عبارتند از راکتور و برج جذب . معادله PENGROBINSON که حالت تغییر یافته ای از معادله حالت PRSV برای شبیه سازی این واحد در نرم فزار هایسیس از معادله حالت می باشد و برای سیستم های کمی غیر ایده آل کاربرد دارد، استفاده کردیم .[1]
1.1 شبیه سازی راکتور
مخلوط آمونیاک و هوای خروجی از میکسر که در حالت گازی قرار دارند با دمای 214 درجه سانتی گراد و فشار5/380 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب وارد راکتورپلاگ شده و عملیات تبدیل آمونیاک به اسید نیتریک پس از خارج شدن مخلوط گازی از راکتور تا رسیدن به برج جذب درون خط لوله ها ادامه پیدا می کند به طوری که غلظت اسید ورودی به برج جذب از خروجی راکتور بیشتر می باشد .[2]
در محیط شبیه سازی این اختلاف غلظت را با استفاده کردن از یک راکتور پلاگ کمکی جبران می کنیم . برای تسریع و انجام شدن واکنش از 8 توری پلاتینی به عنوان کاتالیست استفاده می شود .[3] دمای راکتور مورد نظر به 880 درجه سانتی گراد می رسد که برای خنک کردن اطراف راکتور از %2 هوای 230 درجه سانتی گراد استفاده می کنیم که در شبیه سازی از آن چشم پوشی می کنیم. خروجی از راکتور شامل O2،N2 ،NO ، H2O،NO2 می باشد[4] واکنش های شیمیایی متعددی درون راکتورانجام می گیرد،که البته به جز یکی از آنها بقیه نامطلوب می باشند .
