طراحی کارخانه تولید اتیلن

درمدلسازی یـک راکتـور کاتالیسـتی بسـترثابت، دوروش عمده معرفی شده است:

الف) روش هموژن

ب) روش هتروژن

شرط برابر بودن دمای توده فاز گاز وسطح کاتالیست و همچنین برابر بودن غلظت توده گاز و غلظت در سطح کاتالیست پایه و اساس روش هموژن می باشـد. درحالیکـه درروش هتـروژن ایـن برابری مفروض نمی باشد. درمدلهای هموژن، مجمـوع معـادلات موازنـه انـرژی و جـرم دررابطـه بـا کاتالیست و فازگاز مد نظراست. زمانی که فرض می گردد دمـای راکتـور و اجـزا ، تنهـا در راسـتای محور راکتور دارای تغییرات می باشد و این تغییرات در راستای شعاعی کم اهمیت می باشـد، مـدل را یک بعدی در نظر می گیرند. زمانی که فرض می گردد سرعت سیال در طی طـول راکتـور ثابـت است و به راستای شعاعی وابستگی ندارد، مدل به دست آمده یک مدل یک بعدی با جریان لولـه ای می باشد. درپاره ای از انواع مدل سازی، علاوه برجریان لوله ای، اختلاط محوری نیز مورد توجه قرار می گیرد که این امر جهت محاسبه متغیرهای غیر ایده ال در راکتـور و واقعـی تـر نمـودن تشـریح راکتور صورت می گیرد. به این مدل، مدل توزیع محوری گفته می شود. با توجـه بـه پیچیـدگی های این مدل، عموماً مدل یک بعدی درراستای مدلسازی یک راکتور کاتالیستی بسـتر ثابـت مـورد استفاده قرارمی گیرد. از طرف دیگر درمدل هتروژن، معادلات جداگانه موازنه جرم و انرژی بـرای فـاز گاز و کاتالیست با در نظر گرفتن گرادیان دمایی و غلظت نسبت به سـطح کاتالیسـت مـد نظـر مـی باشد. در نظر گرفتن گرادیان دما وغلظت درکاتالیست مدلسازی را پیچیده تر نشان می دهد. لازم بـه ذکر است هر دو مدل هموژن و هتروژن در مدلسازی یک راکتور کاتالیستی بستر ثابت، توسـط یـک سری معادلات دیفرانسیلی چند جزئی تشریح می گردند که این معادلات توسط روشـهای گونـاگون عددی و تحلیلی قابل حل می باشند. در زیر شماتیک نمودار جریانی فرآیند تولید اتیلن اکساید آورده شده است:

شرایط عمومی مدلسازی عبارتند از:

۱- مدل کردن یک راکتور چند تیوبی از نوع بستر پر شده صنعتی مد نظر است.

۲- مدل یک بعدی بوده و تغییر شعاعی دما و غلظت قابل ملاحظه نمی باشد.

۳- راکتور واحد (E0) پتروشیمی و در کل راکتورهای صـنعتی تولیـد (E0) دارای نـرخ محوری بالا هستند. در نتیجه پراکندگی شعاعی غلظت و دما در داخل بستر راکتور نـاچیز و قابل چشم پوشی است. (در مقایسه با شعاع کم تیوب ها)

۴- خواص ترموفیزیکی نظیر دانسیته و سرعت فاز گازی، مطابق با دما، فشار و تغییرات مـول تغییر می کنند.