21718

CHE.ENG2 289

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

فني و مهندسي

شهريور ماه 1401

93ص.

امير رحيمي

ريفورمينگ بخار آب , متان , مدلسازي راكتور لوله‌اي , شبيه سازي , توليد هيدروژن

واحد توليد هيدروژن يك واحد كليدي در بسياري از صنايع پالايشي و پتروشيميايي بشمار مي آيد. اين واحد مشتمل بر واحدهاي عملياتي مختلف شامل كوره، راكتور، فرايندهاي جداسازي و تبادل حرارت است كه مطالعه آن را جذاب و اغلب پيچيده مي‌كند.در اين پژوهش، شبيه سازي واحد توليد هيدروژن شركت سرمايه‌گذاري صنايع شيميايي ايران (ICIIC) با نرم افزار Aspen Hysys V10انجام شده است. همچنين به طور ويژه مدلسازي راكتور توليد هيدروژن كه يك فرايندمبتني بر ريفرمينگ بخار آب-متان مي باشدمد نظر قرار گرفته است. اين مدلسازي با هدف فراهم سازي امكان پيش بيني عملكرد راكتور در ظرفيت‌هاي مختلف عملياتي انجام شده است.داده‌هاي خروجي از شبيه‌سازهاي انجام شده با داده‌هاي صنعتي موجود مقايسه و دقت شبيه‌سازي انجام شده در بخش‌هاي مختلف واحد توليد هيدروژن برآورد و گزارش شده است. به عنوان نمونه ميزان خطاي شبيه‌سازي مربوط به دماي گاز دودكش خروجي از كوره به عنوان يكي از بخش‌هاي كليدي فرايند در مقايسه با داده‌هاي صنعتي موجود 5 درصد است كه نشان‌دهنده دقت قابل قبول شبيه‌سازي است. همچنين نتايج حاصل از حل معادلات حاكم بر عملكرد راكتور ريفورمينگ اين واحد كه به كمك نرم افزار Matlab R2022aصورت گرفته است با داده‌هاي صنعتي موجود مقايسه شده است. اين مقايسه نشان مي‌دهد ميزان خطاي مدل توسعه داده شده در پيش بيني دماي خروجي گاز فرايندي 5 درصد و در پيش‌بيني تركيب درصد گاز خروجي از راكتور 7/6 درصد مي‌باشد.همچنين در ادامه اثر كميت‌ها و متغيرهاي عملياتي شامل دماي گاز دودكش، دماي خوراك، نسبت بخار به متان، ميزان WHSV و فشار خوراك بر عملكرد راكتور به كمك مدل تاييد شده بررسي گرديده است. اين مطالعه نشان داد دماي گاز دودكش بيشترين تاثير و دما و فشار خوراك كمترين تاثير را بر عملكرد راكتور ريفورمينگ دارد.شبيه‌سازي و مدلسازي صورت گرفته در اين تحقيق مي‌تواند به عنوان يك ابزار كمكي براي بهره‌برداري واحد توسط مهندسين اين شركت استفاده شود.

1401/09/07

اكبري

Methane steam reformin , Tubular reactor modeling , Simulation , Hydrogen production

Modeling of Hydrogen Production Reactor and Simulation of Hydrogen Production Unit of ICIIC (Iran Chemical Industries Investment Company)

مهندسي شيمي

Hydrogen production plant is a key unit operation in many refinery and petrochemical industries. This plant consists of various sub-units including furnace, reactor, separation processes and heat exchangers, which makes its study interesting and often complicated. In this research, the simulation of hydrogen production plant of Iran Chemical Industries Investment Company (ICIIC) has been done with Aspen Hysys software (V10). Also, the modeling of the hydrogen production reactor, which is a process based on water-methane steam reforming, has been performed. This modeling has been done to provide the possibility of predicting the performance of the reactor in different operational conditions. The results of the simulation of different unit operations are compared with the existing industrial data and the accuracy of the simulation results for different parts of the hydrogen production plant has been estimated and reported. As an example, the amount of simulation error related to prediction of the temperature of the flue gas exiting the furnace, as one of the key parts of the process, is 5%, which indicates the acceptable accuracy of the simulation. Also, the results of solving the governing equations of the reforming reactor, which have been done with the help of MATLAB software (R2022a), have been compared with the available industrial data. This comparison shows that the amount of error of the developed model in predicting the process gas outlet temperature and composition of the outlet gas is 5% and 6.7% respectively. Also, the effect of operating parameters including flue gas temperature, feed temperature, steam to methane ratio, WHSV and feed pressure on reactor performance has been investigated with the help of the approved model. This study showed that flue gas temperature is the most effective variable and feed temperature and pressure are the least effective variables on the performance of the reforming reactor. The simulation and modeling carried out in this research can be used as an auxiliary tool for the operation of the unit by the engineers of this company.

5