مدل سازی و شبیه سازی راکتور استایرن مونومر با استفاده از نرم افزار متلب

مدل سازی و شبیه سازی راکتور استایرن مونومر با استفاده از نرم افزار متلب

Modeling and Simulation of Styrene Monomer Reactor

در این قسمت پروژه با موضوع مدل سازی و شبیه سازی راکتور استایرن مونومر با استفاده از نرم افزار متلب به صورت فایل word، Matlab و PDF مقاله شامل معادلات برای دانلود ارائه شده است. 

قسمتی از متن پروژه در زیر نشان داده شده است.

مقدمه

استایرن یکی از ساده ترین و مهم ترین مونومرهایی است که در سراسر جهان تولید می شود و استفاده های عمده ای در تولید پلی استایرن، رزین های آکریلونیتریل / بوتادین / استایرن (ABS) و پلیمرهای گوناگون دیگری در صنعت پترو شیمیایی دارد. استایرن به صورت تجاری به وسیله فرآِند کاتالیزوری دی هیدروژن اتیل بنزن تولید می شود که ابتدا در سال ۱۸۶۹ توسط بارتلست استفاده شده است. به تازگی، طراحی و بهینه سازی مطلوب راکتور استایرن مورد نیاز است، زیرا این راکتور از تجهیزات مهم در فرایند تولید استایرن است.

واکنش دی هیدروژن زدایی اتیل بنزن، واکنش برگشت پذیر تعادلی گرماگیر است و از لحاظ ترمودینامیکی عملکرد پایینی دارد، اما با در فرآیند کاتالیزوری مانند اکسید آهن دارای عملکرد بالایی است. این واکنش به شدت به شرایط دما و فشار بستگی دارد و شرایط مورد علاقه آن دمای بالا و فشار کم است. علاوه بر واکنش دهی دی هیدروژناسیون اتیل بنزن به استایرن، مجموعه ای از واکنش های گرماگیر موازی می توانند منجر به تولید بنزن و تولوئن شوند.

این واکنش های گرماگیر رقابتی باعث کاهش عملکرد واکنش استایرن می شوند. بنابراین برای رسیدن به میزان تبدیل بالای اتیل بنزن به استایرن، یک درجه حرارت مطلوب عملیاتی باید انتخاب شود. علاوه بر این، انتخاب کاتالیزور برای تبدیل اتیل بنزن به استایرن باید در نظر گرفته شود. به طور كلي، عملكرد و انتخاب درجه حرارت مطلوب برای واکنش استايرن را مي توان تحت تاثير برخي پارامترها مانند دما، فشار، نسبت مولي بخار به اتیل بنزن در خوراک و انتخاب پذیری كاتاليزور دانست. تبدیل انتخابی اتیل بنزن و استایرن با افزایش دما، فشار و نسبت مولی بخار به اتیل بنزن در خوراک افزایش می یابد.

گزارش های متعددی درباره سینتیک، مدل سازی راکتور، شبیه سازی و بهینه سازی راکتور استایرن گزارش شده است. بیش از ۵۰ سال پیش، Wenner و Dybdal داده های آزمایشگاهی را برای دو نوع کاتالیزور به دست آوردند. Sheel  و Crowe ضریب سرعت و گرمای واکنش داده های صنعتی یک راکتور آدیاباتیک استایرن را با استفاده از یک مدل شبه همگن مدل کردند. آنها بهترین مدل سنتیکی را با کالیبره کردن مدل های مختلف با استفاده از داده های آزمایشگاهی به دست آوردند.

مدلی که در شبیه سازی و بهینه سازی رآکتورهای صنعتی به وسیله بسیاری از محققان به طور گسترده استفاده شده است، مدلی است که توسط مدل Sheel و Crowe پیشنهاد شده است. Elnashaie  و همکاران یک مدل ناهمگون بر اساس مدل گاز گرد و غبار ایجاد کرده اند. آنها از این مدل برای استخراج داده های سنتیکی از داده های صنعتی استفاده کرده اند. در مقاله دیگری Abdalla و همکاران مدل سینتیکی را برای سه کاتالیزور اکسید آهن با استفاده از مدل های شبه همگن و ناهمگن معری کرده اند و عملکرد این کاتالیزورها را مقایسه کرده اند.

در این پروژه، مدلسازی ریاضی فرآیند تولید مونومر استایرن گزارش شده است. با استفاده از این مدل شبه همگن، پروفایل تبدیل اتیل بنزن، عملکرد و انتخاب پذیری استایرن، دما و فشار در طول رآکتور بستر ثابت کاتالیزوری به دست آمده است. بهترین نسبت مولی بخار به اتیل بنزن در خوراک برای بهترین انتخاب پذیری استایرن مورد بررسی قرار گرفته است.

سپس مدلسازی دینامیکی برای راکتور مورد نظر انجام گرفته است و اثر تغییر پارامترهای ورودی در طول راکتور و خروجی آن بررسی شده است. با استفاده از نتایج مدل ریاضی، یک مدل شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه سازی راکتور ایجاد شده است. نتایج شبکه عصبی بهینه با نتایج مدلسازی مقایسه شده است و کارایی شبکه بررسی شده است.

نتایج و بحث

معادلات دیفرانسیل به دست آمده برای راکتور به صورت عددی با استفاده از MATLAB حل شد. شکل ۱ تا ۴ پروفایل های میزان غلظت مواد مختلف، تبدیل اتیل بنزن، عملکرد و انتخاب پذیری استایرن را در طول رآکتور نشان می دهد.میزان تبدیل اتیل بنزن با طول راکتور افزایش پیدا می کند. عملکرد و انتخاب پذیری استایرن نیز با طول راکتور افزایش می یابند. شکل ۵ تغییرات دمای راکتور را نشان می دهد. به دلیل گرماگیر بودن واکنش ها دمای راکتور کاهش می یابد. پروفایل فشار نیز در شکل ۶ نشان داده شده است. فشار در طول راکتور کاهش می یابد.

کاربر گرامی، بلافاصله پس از خرید این پروژه، لینک دانلود آن برای شما فعال می شود. لینک دانلود پروژه به ایمیل شما هم ارسال می شود و با یک کلیک می توانید پروژه خود را دانلود نمایید.