دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

”M.SC” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – مهندسی شیمی

عنوان:

مدلسازی و شبیه سازی راکتور دوغابی سنتز فیشر – تروپش جهت تولید سوختهای سنتزی

چکیده:

به طور کلی تکنولوژی تبدیل گاز به مایع (GTL) تبدیل شیمیایی گاز طبیعی به سوخت مایع قابل حمل و نقل از قبیل متانول یا سوختهای میعانی نوع پالایش نفت متداول را در پی دارد. جدیدترین ترم GTL که به صورت خیلی ضعیف کاربردی شده است برای روشهای تبدیل فیزیکی از قبیل گاز طبیعی مایع شده (LNG) و همچنین روشهای تبدیل شیمیایی که تولید محصولاتی از قبیل دی متیل اتر (DME) که ممکن است در شرایط محیطی بصورت مایع نباشند را تولید می کنند.

در این پایان نامه توجه ما بیشتر بر روی تکنولوژی های GTL برمبنای تولید سوخت دیزل توسط سنتز فیشر- تروپش می باشد. از انجایی که ظرفیت نفت خام قابل استفاده برای پالایشگاهها روبه تنزل و ذخایر گاز طبیعی رها شده در حال افزایش می باشد از اینرو اتصال گرایشهای واگرا محرکی جهت جستجو برای کارآیی بیشتر فرآیندهای جدید تولید GTL که به طور کلی بوسیله هزینه های سرمایه گذاری بالا و کم بودن بازده حرارتی مطلوب محدود شده اند می باشد. فعالیت برای توسعه متمرکز و پیشنهاد تکنولوژی های جدید GTL به مبنای FTS برای بهبودی وضعیت اقتصادی تولید چنین فراوردهایی نسبت به عملیات متداول پالایش نفت بیان می شود.

سنتز فیشر- تروپش فرآیند تبدیل کاتالیستی گاز سنتزبه فرآیندهای هیدروکربنی می باشد که بسته به نوع کاتالیست مورد استفاده گستره متنوعی از هیدروکربنها را شامل خواهد شد.

در این پایان نامه، مدلسازی تبدیل گاز سنتز به سوختهای سنتزی در یک راکتور کاتالیستی دوغابی Slurry و شبیه سازی آن توسط برنامه ای تهیه شده در محیط Matlab بررسی خواهد شد. بدین منظور مجموعه معادلات پیوستگی، حرارت، غلظت و سینتیک واکنش با استفاده از روش عددی حل می گردد.در پایان نتایج محاسبات شامل تغییرات درصد تبدیل، توزیع محصولات، توزیع دما و غلظت در طول راکتور ارائه می شود.

مقدمه:

درحال حاضر، جهان شاهد گسترش روزافزون استفاده از گاز طبیعی است. بیشتر این پیشرفت در کاربردهای سوختی می باشد. عوامل مختلفی در این امر موثرند که عبارتند از:

1- محدودیتها و مسایل زیست محیطی، صنایع را ناگزیر از مواد خام تمیزتر می کند.

2- رو به زوال رفتن منابع و ذخایر نفتی ؛ با در نظر گرفتن الگوی مصرف فعلی انرژی، منابع نفتی خاورمیانه تا کمتر از ۵۰ سال دیگر جوابگوی نیاز انرژی خواهد بود . تا سال ۲۰۰۰ میلادی، میزان بهره برداری از ذخایر نفتی در خاورمیانه، سالیانه ۲% افزایش می یافت؛ ولی از این تاریخ به بعد ، صادرات نفت خام رو به کاهش نهاد که پیش بینی های انجام شده حاکی از آن است که صادرات نفت در حدود سالهای ۲۰۱۰ متوقف خواهد شد.

3- در بهره برداری کامل از یک میدان نفتی، مقدار بسیار زیادی گاز طبیعی استحصال می شود که یکی از منابع عمده آن به شمار می رود.

4- گاز طبیعی منبعی ارزان قیمت برای کربن محسوب می شود. در حال حاضر هزینه تمام شده هر پاوند کربن که از گاز طبیعی بدست می آید، در حدود 0/04 دلار است که در مقایسه با کربن بدست آمده از نفت خام که هزینه تمام شده آن در حدود 0/1 – 0/08 دلار است، ارزانتر می باشد.

5- کشور ایران، با داشتن بیش از ۱۵ درصد ذخایر گاز طبیعی جهان یکی از غنی ترین کشورها در این زمینه می باشد که ارائه راهکارهای مناسب و با صرفه جهت استفاده از این منابع بسیار حیاتی وجدی بنظر می رسد.

در جهان منابع و ذخایر گازی فراوانی وجود دارد. کارایی بسیار پایین در زمینه ی حمل ونقل گاز باعث می شود تا این فرآورده با ارزش توسط مشعلها در سر چاها و یا در پالایشگاهها سوزانده شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.