فول فایل

چكيده توليد فرمالدييد كه يكي از تركيب‌هاي پرارزش و پرمصرف است به طور معمول از اكسايش كاتاليستي متانول در راكتورهاي بستر ثابت به دست مي‌آيد. در اين تحقيق فرايند ذكر شده در راكتور بستر سيال مورد مطالعه قرار گرفته است. بدين منظور يك راكتور بستر سيال به قطر 22 ميليمتر و طول 50 سانتيمتر از جنس فولاد زنگ‌نزن كه قابليت كنترل دما و شدت جريان مواد را داراست ساخته شده است. اثر پارامترهاي متفاوت عملياتي بر عملكرد راكتور بالا مطالعه شده است. نتيجه‌ها با سه مدل سه فازي تطبيق داده شده و ميزان دقت مدل‌ها در پيش‌بيني رفتار راكتور مشخص شده است. نتيجه‌ها نشان مي‌دهد كه تحت شرايط مناسب ميزان تبديل متانول به فرمالدييد تا 89 درصد افزايش مي‌يابد و با بالا رفتن سرعت گاز در بستر سيال اين ميزان كاهش مي‌يابد كه دليل آن كاهش زمان اقامت و در نتيجه كاهش تماس متانول با فرمالدييد است. بررسي مدل‌ها نشان مي‌دهد كه بيشترين انحراف مربوط به مدل Shiau _ Lin با 23 درصد خطا و بيشترين تطابق مربوط به مدل El_Rafai و El_Halwagi با 10 درصد خطا مي‌باشد. بنابراين در اين واكنش جريان‌هاي برگشتي به دليل كوچك بودن قطر راكتور در مقايسه با طول آن از اهميت كمتري برخوردار است. مقدمه بسترهاي سيال از جمله دستگاه‌هاي مهم عملياتي در فرايندهاي شيميايي هستند كه درآنها محدوديت‌هايي از قبيل انتقال حرارت يا نفوذ وجود دارد. از جمله مزاياي راكتورهاي بستر سيال نسبت به راكتورهاي بستر ثابت كنترل دماي بهتر، عدم وجود نقطه‌هاي داغ در بستر، توزيع يكنواخت كاتاليست در بستر و عمر طولاني كاتاليست است. بنابراين انجام فرايندها در بستر سيال مي‌تواند حايز اهميت باشد. يكي از موارد مهم در بسترهاي سيال مدل‌سازي آنهاست. مدل‌سازي راكتورهاي بستر سيال ابتدا با نظريه محيط دوفازي آغاز شد. در بين مدل‌هاي اوليه دوفازي مي‌توان از مدل Davidsoin_Harrison نام برد. در اين مدل فاز چگال (امولسيون) و فاز حباب‌هاي گاز دو فاز مدل را تشكيل مي‌دهند و افزون بر اين فرض شده است كه فاز امولسيون در حداقل سرعت سياليت باقي مي‌ماند و نيز قطر حباب در طول بستر ثابت بوده و واكنش در فاز امولسيون اتفاق مي‌افتد و انتقال جرم بين دو فاز صورت مي‌گيرد. اين مدل بر مبناي اصول هيدروديناميك بنا شده است ولي جريانهاي برگشتي در فاز امولسيون را درنظر نمي‌گيرد. Fryer مدل جريان برگشتي غير همسو را كه بر مبناي مدل بستر حبابي بود ارايه كرد و سرعت جريان برگشتي جامد را برابر با حداقل سرعت سياليت در نظر گرفت. مدل سه فازي Kunii و Levenspiel بر اساس اصول هيدروديناميك بنا شده و بستر از سه ناحيه حباب، ابر و امولسيون تشكيل شده به طوري كه دنباله به عنوان بخشي از فاز ابر در نظر گرفته مي‌شود. حباب صعود كننده از مدل Davidsoin پيروي مي‌كند و فاز امولسيون در شرايط حداقل سياليت باقي مي‌ماند كه در آن پارامتر اصلي قطر حباب است كه در بستر توزيع مي‌شود و يك قطر موثر در طول بستر در نظر گرفته مي‌شود. واكنش درجه اول و جريان در فاز حباب، پلاگ در نظر گرفته مي‌شود. تبادل جرم بين فازهاي حباب _ ابر و ابر_ امولسيون صورت مي‌گيرد.