بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله شبیهسازی واحد ریفرمینگ آمونیاک پتروشیمی رازی انجام شده است. برای شبیهسازی واحد از نرمافزار اسپن استفاده گردیده است. معادله ترمودینامیکی استفاده شده، معادله حالت Peng-Robinson میباشد. و در ادامه اثر متغیرهای گوناگونی مانند فشار و دما، نسبت متان به بخارآب در خوراک ورودی بر روی میزان تبدیل نسبت هیدروژن به نیتروژن تولیدی بررسی و به صورت کیفی تعین شده است.
نتایج شبیهساز پس از تنظیم ضرایب سینیتکی واکنشها با اطلاعات جمع آوری شده از واحد، مورد مقایسه قرار گرفتهاند . این نتایج درصد خطای مطلق میانگین برای دمای خروجی ار راکتور ریفرمینگ ثانویه 0/305 درصد و برای دبی مولی کل 0/256 درصد را نشان داد. و نسبت مناسب گاز سنتز - 2⁄ 2 - خروجی از فرآیند ریفرمینگ ثانویه 2/54 حاصل شد. که این بدلیل نشانه صحت ضرایب سینیتکی تصحیح شده و شبیهساز میباشد.
مقدمه
ریفرمینگ با بخار متدوالترین روش برای تولید گاز سنتز است. در دهه 1920 و 1930 میلادی استفاده از گاز طبیعی - متان - نسبت به کک گداخته در تولید گاز سنتز مورد توجه بیشتری قرار گرفت
در فرآیند ریفرمینگ با بخار گاز طبیعی پس ازسولفورزدایی، با بخار آب در ریفرمر مخلوط شده و تحت یک واکنش که به شدت گرماگیر و کاتالیستی به گاز سنتز تبدیل میشود. که یک کاتالیست به عنوان جزء سازنده فعال استفاده میشود، که فرآیند معمولاً با بخار آب اضافی در دماهای بالاتر از 800 درجه سانتیگراد عمل میکند.
ریفرمینگ با بخار- متان یکی از روشهای پرکاربرد تولید گاز سنتز است و خوراک آن میتواند هیدروکربنهای سبک، گاز طبیعی و نفتا باشد. واکنش این روش در دمای بیش از 700 درجه کلوین با کاتالیزگر اکسید نیکل صورت میگیرد، کاتالیزگر مورد نظر در داخل لولههایی عمودی قرار دارد و مجموع این لولهها در کورهای قرار داده شدهاند تا گرمای مورد نظر برای واکنش توسط مشعلهای تعبیه شده در کوره تامین شود
برای مدلسازی، شبیهسازی و بهینهسازی موفقیت آمیز راکتور تولید گاز سنتز درک دقیق مکانیسم واکنشها[4] فرآیندهای انتقال جرم، گرما سیستم ضروری است
در شبیهسازی این راکتورها با جایگذاری معادله سرعت مناسب و تعیین دقیق وابستگی پارامترهای سینتیکی با شرایط ترمودینامیکی مربوط - دما و فشار - به آن، خروجی راکتور در شرایط مختلف، قابل پیش بینی خواهد بود. سرانجام، ضمن بحث در مورد نتایج و مقایسه آنها با شرایط واقعی صحت عملیات بررسی خواهد شد.
شبیهسازی واحد ریفرمینگ
در شبیهسازی راکتورها برای وارد کردن مشخصات ابعادی و شرایط دما، فشار و مشخصات کاتالیست به کار رفته، باید معادلات استوکیومتری و سنتیکی واکنشها به ترتیب در هر راکتور تعریف شود جهت شبیهسازی در ابتدا لازم است که تمام تجهیزات توسط نرمافزار در حالت پایا شبیهسازی شوند. واحد مورد بررسی به این صورت است که خوراک با مشخصاتی که در جدول - 1 - ارائه شده است، وارد ریفرمینگ شده و تولید گاز سنتز میکند.
جدول.1 مشخصات خوراک ورودی به واحد
فرضیات در نظر گرفته شده در انجام شبیهسازی
- 1 چشم پوشی از هر نوع تغییری که در اثر واکنش شیمیایی در خواص فیزیکی ترکیبات بهوجود می آید.
- 2فعالیت کاتالیست در طول انجام واکنش ثابت در نظر گرفته شده است.
پیش ریفرمر
با توجه به اینکه خوراک گازی ورودی به واحد ریفرمینگ آمونیاک علاوه بر متان، شامل هیدروکربنهای سنگینتر - اتان، پروپان و بوتان - میباشد، قبل از ورود به راکتور ریفرمینگ از یک راکتور پیشریفومر برای حذف این هیدروکربنهای سنگین استفاده میشود.
از طرفی سینتیک واکنش این ترکیبات با بخارآب در دسترس نمیباشد، در نتیجه از یک راکتور استوکیومتری قبل از ورود خوراک به ریفرمینگ در محیط شبیهسازی قرار داده میشود، که نیاز به سینتیک واکنشها نمیباشد و تنها نیاز به تعریف واکنشها و درصد تبدیل هر واکنش برای شبیهسازی کافی میباشد. که در نهایت هیدروکربنهای سنگین با بخارآب طبق واکنشهای زیر به کربنمونو اکسید و متان تبدیل شده و سپس وارد راکتور ریفرمینگ میشوند.
