• شماره ركورد
    24749
  • شماره راهنما
    CHE.ENG2 341
  • عنوان

    مدل‌سازي رياضي راكتورهاي بستر پرشده جريان شعاعي براي توليد هيدروژن از تجزيه كاتاليستي آمونياك

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - طراحي فرآيند
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404/03/18
  • صفحه شمار
    89 ص.
  • استاد راهنما
    عطاءاله ساري
  • كليدواژه فارسي
    تجزيه كاتاليستي آمونياك , راكتور هاي جريان شعاعي , مدل‌سازي رياضي , توليد هيدروژن , كاتاليست نيكل-پلاتين
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش به مدل‌سازي ‌رياضي و شبيه‌سازي تجزيه كاتاليستي آمونياك در راكتورهاي بستر پرشده‌ي جريان شعاعي در شرايط بي دررو، با هدف مقايسه عملكرد انواع الگوهاي تماسي در راكتورهاي جريان شعاعي و نيز مقايسه آن‌ها با راكتورهاي بستر پر شده جريان محوري پرداخته مي‌شود. به اين منظور رفتار اين راكتورها در شرايط عملياتي متفاوت از قبيل دما، فشار و دبي خوراك با استفاده از شبيه‌سازي در نرم‌افزار COMSOL Multiphysics 6.2 به‌صورت دو بعدي بررسي شد. علاوه بر اين، اثر تغيير مشخصه‌هايي مانند عمق بستر و ابعاد دانه‌هاي كاتاليست بر ميزان تبديل آمونياك، افت فشار و نحوه توزيع جريان در ساختارهاي مختلف از راكتورهاي جريان شعاعي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در چهار مدل راكتورهاي بستر پرشده جريان شعاعي با وجود اينكه تفاوت¬هاي واضحي در الگوهاي جريان وجود دارد اما در شرايطي كه واكنش شيميايي انجام -شود، ميزان تبديل آمونياك در تمامي مدل¬ها تقريبا يكسان است. در ادامه نشان داده شد در شرايط يكسان، راكتورهاي بستر پرشده جريان شعاعي تبديل‌ پايين‌تري (حدود 2 درصد) در مقايسه با راكتورهاي بستر پرشده جريان محوري دارند، اما افت فشار ايجاد شده در اين راكتورها به مراتب نسبت به راكتورهاي بستر پرشده جريان محوري كمتر است كه امكان افزايش مقياس توليد را به‌واسطه افزايش دبي خوراك فراهم مي‌آورد. همچنين كاهش دماي ايجاد شده ناشي از واكنش گرماگير تجزيه آمونياك درون بستر كاتاليست براي هر دو نوع راكتور تقريبا يكسان است. حداكثر ميزان تبديل آمونياك در شرايط بي دررو در حدود 66.8 درصد اندازه‌گيري شد كه نسبت به شرايط دما ثابت 33.2 درصد كاهش يافت. علاوه بر اين، در مقايسه‌ي عملكرد راكتورهاي جريان شعاعي در كاتاليست‌هايي با قطر 2و 5 ميلي‌متر، اگرچه ميزان تبديل پايين‌تري در كاتاليست‌هاي 5 ميلي‌متري نسبت به كاتاليست‌هاي 2 ميلي‌متري به‌دست آمد (8.4 درصد)، اما افت فشار ايجاد شده در اين قطر در حد مطلوب و قابل‌قبولي باقي مي‌ماند (0.251 كيلوپاسكال به ازاي طول راكتور).
  • كليدواژه لاتين
    Ammonia catalytic decomposition , Radial-flow reactors , Mathematical modeling , Hydrogen production , Nickel platinum catalyst
  • عنوان لاتين
    Mathematical modeling of radial flow packed bed reactors for hydrogen production from catalytic decomposition of ammonia
  • گروه آموزشي
    مهندسي شيمي
  • چكيده لاتين
    In this research, mathematical modeling an‎d simulation of the catalytic decomposition of ammonia in radial flow packed bed reactors in adiabatic conditions are discussed, with the aim of comparing the performance of various types of contact patterns in radial flow reactors an‎d comparing them with axial flow packed bed reactors. For this purpose, the behavior of these reactors in different operating conditions such as temperature, pressure an‎d feed flow were investigated using simulation in COMSOL Multiphysics 6.2 software in two dimensions. In addition, the effect of changing parameters such as bed depth an‎d dimensions of catalyst particles on ammonia conversion, pressure dro‎p an‎d flow distribution in different structures of radial flow reactors were investigated. The results showed that in the four models of radial flow packed bed reactors, although there are clear differences in the flow patterns, but in the conditions where the chemical reaction is carried out, the ammonia conversion is almost the same in all models. In the following, it was shown that under the same conditions, radial flow packed bed reactors have a lower conversion (about 2%) compared to axial flow packed bed reactors, but the pressure dro‎p created in these reactors is far less than axial flow packed bed reactors. which provides the possibility of increasing the production ratio by increasing the flow rate of feed. Also, the temperature dro‎p caused by the endothermic reaction of ammonia decomposition inside the catalyst bed is almost the same for both types of reactors. The maximum conversion of ammonia was measured at 66.8% in adiabatic conditions, which decreased by 33.2% compared to constant temperature conditions. In addition, comparing the performance of radial flow reactors in catalysts with a diameter of 2 an‎d 5 mm, although a lower conversion was obtained in 5 mm catalysts than in 2 mm catalysts (8.4%), but the pressure dro‎p created in this diameter was optimal an‎d remains acceptable (0.251 kPa per reactor length). The results obtained in this research can be effective in the optimal design of packed bed reactors for the catalytic decomposition of ammonia.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    135315
  • نويسنده

    تقوائي، كيانا