• شماره ركورد
    25063
  • شماره راهنما
    CHE.ENG2 344
  • عنوان

    مطالعۀ امكان پياده‌سازي توزيع دماي بهينه در راكتور بستر ثابت توليد متانول از هيدروژنه‌كردن دي‌اكسيد كربن با استفاده از سيستم خنك‌سازي چندمرحله‌اي

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي - طراحي فرآيند
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404.06.26
  • صفحه شمار
    73 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر محمدحسن خادمي , دكتر محبوبه طغياني
  • كليدواژه فارسي
    مدل‌سازي , مدل‌سازي , مدل‌سازي , هيدروژنه‌كردن كربن دي‌اكسيد , ، توليد متانول
  • چكيده فارسي
    اين مطالعه دو رويكرد جامع شامل يك مدل شبه‌پاياي ساده(QSS) و يك مدل ديناميكي پيچيده را به‌منظور افزايش نرخ توليد متانول از هيدروژنه‌كردن كربن دي‌اكسيد در يك راكتور بستر ثابت چندلوله‌اي با استفاده از سيستم‌هاي خنك‌‌سازي بهينۀ تك‌مرحله‌اي و چندمرحله‌اي بررسي مي‌كند. پارامترهاي عملياتي كليدي، از جمله فشار و نسبت "H" _"2" /("C" "O" _"2" )، به‌عنوان عوامل مؤثر براي جا‌به‌جايي تعادل به سمت نرخ‌هاي بالاتر توليد متانول شناخته شده‌اند، در حالي كه يك سيستم خنك‌سازي مناسب مي‌تواند واكنش‌هاي هيدروژنه‌كردن كربن دي‌اكسيد را به‌طور مؤثري مديريت كند. در گام نخست، توزيع دماي بهينه در طول راكتور با استفاده از هر دو مدل تعيين شد. مقايسۀ نتايج نشان داد كه هر دو مدل رفتار مشابهي دارند و هم‌خواني مناسبي ميان آنها وجود دارد. در ادامه، يك راهبرد گام‌به‌گام زماني براي دستيابي به يك سيستم خنك‌سازي تك‌مرحله‌اي بهينه در طي 4 سال به كار گرفته شد. نتايج نشان داد كه مدل شبه‌پايا يك رويكرد عملي و مقرون‌‌به‌صرفه را در مقايسه با مدل ديناميكي ارائه مي‌دهد و كنترل دماي ثابت را به ويژه در سيستم‌هاي خنك‌كنندۀ چندمرحله‌اي تسهيل مي‌كند. با اين حال، مدل ديناميكي با تنظيم دماي سيال خنك‌كننده در طول عمر كاتاليست، توانست در پايين‌ترين سطح فعاليت آن، نرخ توليد متانول را تا 9.95% افزايش دهد. تجزيه و تحليل اقتصادي، افزايش درآمد قابل توجهي را طي پياده‌سازي راهبرد خنك‌سازي دومرحله‌اي بهينه، تا سقف 144.27 ميليون دلار در طول 4 سال نشان مي‌دهد كه بر پتانسيل اميدواركنندۀ سيستم خنك‌كنندۀ دومرحله‌اي در افزايش سودآوري هيدروژنه‌كردن صنعتي كربن دي‌اكسيد تأكيد مي‌كند. در مجموع، اين مطالعه بينش‌هاي ارزشمندي را در مورد راهبردهاي مؤثر مديريت دما براي به حداكثر رساندن توليد متانول در حضور غيرفعال‌شدن كاتاليزور ارائه مي‌دهد.
  • كليدواژه لاتين
    Modeling , Optimization , Optimal temperature profile , Hydrogenation of CO2 , Methanol production
  • عنوان لاتين
    Feasibility study of applying optimal temperature profile in a fixed-bed reactor for methanol production from carbon dioxide hydrogenation using multi-stage cooling system
  • گروه آموزشي
    مهندسي شيمي
  • چكيده لاتين
    This study eva‎luates two comprehensive approaches, a simple quasi-steady-state (QSS) model an‎d a complex dynamic model, to boost methanol production efficiency from CO2 hydrogenation in a multi-tubular fixed-bed reactor by identifying optimal cooling strategies in single- an‎d multi-stage systems. Key operating parameters, including pressure an‎d H2/CO2 ratio, are distinguished as pivotal to shifting equilibrium towards higher methanol production rates, while a tailored cooling system can effectively manage CO2 hydrogenation reactions. At first, the optimal temperature profile along the reactor’s length is determined using both models. The comparison of the results showed that both models exhibit similar behavior an‎d are in good agreement. Subsequently, a time-stepwise strategy is employed to achieve an optimal one-stage cooling system over 4 years. Results indicated that the QSS model offers a practical an‎d cost-effective approach compared to the dynamic model, facilitating consistent temperature control, particularly in multi-stage cooling systems. Meanwhile, the dynamic model adjusts coolant temperatures across the catalyst’s lifespan, achieving up to a 9.95% increase in methanol production rate under declining catalyst activity. Economic analysis reveals substantial revenue enhancements due to applying the optimal two-stage cooling strategy—up to $144.27 million over 4 years, underscoring the two-stage cooling system with higher performance as the promising potential to increase profitability in industrial CO2 hydrogenation. In conclusion, this study provides valuable insights into effective temperature management strategies to maximize
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    146636
  • نويسنده

    افضلي خوراسگاني، مائده