دانلود پروژه ی بررسی راکتورهای بسترسیال چندفازی( Fluidized bed در راکتورهای چندفازی multi-phase fluidized bed reactors )

 توجه   توجه

شاید هنگام انتقال مطالب و فهرست از فایل اصلی به سایت ، مقداری به هم ریختگی به وجود امده باشد ولی در فایل اصلی اینطور نیست و کاملا مرتب است و ایرادی ندارد.

**** بلافاصله پس از پرداخت انلاین و امن ، فایل  خودتان را دانلود کنید   ****

نوع فایل:    WORD 

تعداد صفحات :81

فونت :B NAZANIN 12

توجه : برای موفق بودن فرایند خرید ، ایمیل و شماره همراه را حتما وارد کنید . صورت خطای بانکی ، ساعاتی بعد اقدام به خرید کنید چرا که در برخی از ساعات ، سیستم پرداخت انلاین بانکی دچار اختلال میشود.پس از پرداخت موفق میتوانید فایل خودتان را به راحتی در همان صفحه دانلود کنید و برای اطمینان بیشتر ما یک نسخه از آن را به ادرس ایمیل شما ارسال میکنیم.در صورت وجود هرگونه مشکل در دریافت فایل تیم ما بلافاصه پاسخگوی شماست.

پیشاپیش از خرید شما متشکریم

*پایان نامه ای متفاوت با انچه که سایر موسسات ارایه میکنند

**بدون نیاز به کوچکترین ویرایش و اماده پرینت گرفتن

***پاسخگویی همکاران ما در صورت بروز مشکل

پایان نامه مهندسی تکنولوژی و صنایع شیمیایی

عنوان:

بررسی سیکل Fluidized bed در راکتورهای چندفازی  

  تقدیم به:

  مادر عزیز و مهربانم

سپاسگزاری

 سپاسگذار کسانی هستم که سراغاز تولد من هستند.از یکی زاده میشوم و از دیگری جاودانه.استادی که سپیدی را بر تخته سیاه زندگیم نگاشت و مادری که تار مویی از او بپای من سیاه نماند.

فهرست مطالب

1                           مقدمه.... 1

1-1     مقدمه...................................................... 2

2                           تاریخچه فرایند های بستر سیال و راکتورهای چند فازی.. 4

2-1     تاریخچه  راکتورهای بستر................... 5

2-2     نتایج کشف راکتورهای بستر سیال....... 6

2-3     کاربردهای بستر سیال بعد از کشف آن. 7

2-4     تحقیق های انجام شده توسط دیگران. 7

3                           بررسی سیکل Fluidized bed   در راکتورهای چندفازی.. 11

3-1     معرفی کلی............................................ 12

3-2     مزایا ومعایب بسترهای سیال برای عملیات صنعتی.. 13

3-2-1                                                                                                                                                             مزایای بستر سیال. 

   معایب بسترهای سیال. 14

3-3     هیدرودینامیک بستر سیال................ 15

3-4     ساختار هیدودینامیک راکتور بستر سیال. 15

3-5     مدلسازی دینامیک راکتور.....................                                                                                  فرضیات بکار رفته در مدل سازی راکتور 

3-6     روش میان بر در ارزیابی عملکرد در راکتور های بستر سیال. 18.

3-7     شاخص هیدرودینامیکی ()........... 19

3-7-1  روش میان بر. 19

3-8     مدل هیدرودینامیکی................................ 20

3-9     رفتار شبه مایع بسترهای سیال شده 20

3-10  توزیع کننده گاز..................................... 21

3-11  افت فشار بستر...................................... 22

3-12  نواع الگوهای سیالیت در راکتورهای بستر سیال. 23

3-13  انواع مختلف بسترهای سیال............... 25

3-14  نحوه تماس جریان های سیال – جامد. 27

3-15  مشکلات تماس در سیستم های سیال – جامد..... 27

3-16  مقایسه بسترهای شناور با سایر روش های تماس... 28

3-17  انتخاب یک روش تماس برای یک کاربرد مشخص... 29

3-18  در هم آمیختن و به هم پیوستن ذرات در دمای بالا. 30

3-19  انتقال جرم و حرارت در بستر های سیال. 31

 چند نکته مهم طراحی در مورد راکتورهای بستر سیال. 32

3-20  خشک کردن بستر سیال..................... 32

3-21  کاربردهای بسترهای سیال شده......... 35

3-22  محاسبه میزان تخلخل و پوشش دهی.. 36

3-23  محاسبه میزان تخلخل (Porosity) بستر سیال. 36

3-24  محاسبه سطح مخصوص بستر، عدد رینولد ذره و عدد شناوری (ارشمیدس).... 37

3-25  محاسبه افت فشار یک بستر به طول L و چگالی ذرات  و تخلخل( ε) 38

3-26  محاسبه مینیمم سرعت شناورسازی ذرات Umf 39

3-27  سرعت مینیمم شناورسازی برای کل ذرات.. 39

3-28  سرعت حد (ته نشینی) ذرات Ut....... 40

3-29  نیروی درگ وارد بر ذره شناور........... 41

3-30  محاسبه ماکسیمم ارتفاع اوج ذره شناور 41

3-31  محاسبه زمان اقامت برای یک سیستم پیوسته. 41

3-32  انتخاب دستگاه پوشش دهی................. 42

3-33  پارامترهای کنترلی در فرآیند پوشش دهی یا کپسوله کردن مواد در بستر سیال. 43

3-34  مدل سازی خشک کن بستر سیال... 45

3-35  مقدمات مدل سازی خشک کن بستر سیال. 45

تعادل ذره در یک حجم کنترل. 46

3-35-2    تعادل رطوبت بر روی ذره 46

3-36  پوشش دهی در یک حجم کنترل....... 47

3-37  تعادل رطوبت در فاز گاز......................... 47

3-37-1در یک حجم کنترل بدون پوشش دهی.. 47

3-37-2. در یک حجم کنترل با پوشش دهی.. 48

3-38  تعادل جرمی پوشش دهی ذرات.......... 48

3-38-1. در یک حجم کنترل بدون پوشش دهی.. 48

3-38-2در یک پوشش دهی با حجم کنترل. 49

3-39  تعادل انرژی در ذرات............................ 49

3-39-1 بدون پوشش دهی در حجم کنترل. 49

3-39-2 با پوشش دهی در حجم کنترل. 50

3-40  تعادل انرژی در فاز گاز......................... 51

3-40-1.در یک حجم کنترل بدون پوشش دهی.. 51

3-40-2. در یک حجم کنترل با پوشش دهی.. 51

3-40-3   تعیین پارامتر های مدلسازی.. 52

3-41  معرفی دستگاه مورد مدلسازی............. 53

4                           نتیجه گیری و پیشنهادات.. 57

4-1     نتیجه گیری........................................... 58

4-2     پیشنهادات................................................ 61

5                           منابع و مراجع. 62

5-1     منابع و ماخذ.......................................... 63

فهرست جداول

جدول ‏3‑1: روابط و معادلات بکار رفته در مدل هیدرودینامیکی.. 20

جدول ‏3‑2: نمونه ای ازتوزیع اندازه ذرات و تراکم آنها در مقیاس های مختلف در بستر سیال]25[. 56

فهرست شکل ها

شکل ‏3–1: ارتباط میان فرآیندهای مختلف در راکتورهای بستر سیال. 17

شکل ‏3–2: رفتار شبه مایع بستر های سیال شده با جریان گاز 21

شکل ‏3–3: روش های مختلف تماس گاز- جامد در بسترهای سیال شده 21

شکل ‏3–4: مقادیر دو ثابت معادله (1-6). 23

شکل ‏3–5: تغییرات فشار برحسب سرعت گاز ورودی.. 23

شکل ‏3–6: انواع مختلف تماس یک پیمانه از ذرات به وسیله سیال حامل در ارتباط با رژیم جریان آرام یا سریع و نوع ذرات جامد ( ریز یا درشت ) [1] 25

شکل ‏3–7: بسترهای سیال گردشی [1] 26

شکل ‏3–8: بستر سیال ناودانی [1] 26

شکل ‏3–9: طرح های تماسی با بستر سیال گازی، الف) ناهمسو – ب) متقاطع – ج) گردش جامد بین دو بستر [1] 27

شکل ‏3–10: اساس عملکرد برای گردش پایدار بین دو بستر [1] 28

شکل ‏3–11: حالات تماس برای راکتورهای گاز – جامد [1] 29

شکل ‏3–12: (a) به هم پیوستن ذرات مس در دمای بالای 899 C و افزایش Umf (b) آزمایش بستر ثابت که شروع به هم چسبیدن ذرات را نشان می دهد. [1] 31

شکل ‏3–13: رژیم های مختلف بستر ذرات در سرعت‌های مختلف گاز 33

شکل ‏3–14: نمونه‌ای از دستگاه خشک‌کن بستر سیال. 34

شکل ‏3–15: مقدار  فضای تهی در شرایط حداقل سیالیت mfℰ.[1] 36

شکل ‏3–16: درصد فضای تهی بستری که به طور منظم از ذرات یک اندازه پر شده است. با کمتر شدن کرویت ذرات مقدار ℰm افزایش پیدا می کند . از Brown  و همکارانش.[1] 37

شکل ‏3–17: سیستم کلی پوشش دهی بستر شناور ناپیوسته اسپری از بالا.[10] 37

شکل ‏3–18: نمونه ای از سیستم های پوشش دهی بستر شناور ساخت شرکت Glatt.[16] 42

شکل ‏3–19: سیستم خشک کن پاششی در بستر شناور.[16] 43

شکل ‏3–20: متغیرهای گوناگون موثر  بر راندمان پوشش دهی بستر سیال .[2]. 44

شکل ‏3–21: سیستم پوشش دهی بستر سیال اسپری از بالای ناپیوسته]25[. 45

شکل ‏3–22: تصویر شماتیک از حجم کنترل دیواره بستر سیال]25[. 45

شکل ‏3–23: تصویری شماتیک از مراحل مختلف مدلسازی در بستر سیال]25[. 46

شکل ‏3–24: دستگاه پوشش دهی بستر سیال در مقیاس کوچک(pilot)]25[. 54

شکل ‏3–25: دستگاه پوشش دهی بستر سیال در مقیاس متوسط]25[. 54

شکل ‏3–26: دستگاه پوشش دهی بستر سیال در مقیاس بزرگ (صنعتی)]25[. 55

        مقدمه

 راکتورهای بستر سیال، دستگاه های جدیدی در زمینه مهندسی می باشند.این راکتورها کاربردها و فواید بسیاری در زندگی روزمره و صنعت دارند. ولی اطلاعات کمی در مورد روش های مختلف و عوامل موثر و دستگاه هایی که در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرند وجود دارد. در کشور ما کمتر به این موضوع و متغیرهای مختلف در این فرآیند پرداخته شده است. روش های مختلفی برای شناورسازی ذرات وجود دارد، که یکی از این روش ها که نسبت به سایرین مزیت فراوان دارد و ذرات را به طور یکنواخت تحت تاثیر قرار می دهد، بستر سیال است.

این راکتورها بیشتر در زمینه انجام واکنش های پیچیده کاتالیستی و یا پوشش دهی مواد کاربرد دارند. همچنین از این راکتورها به عنوان خشک کن استفاده می شود. مواد اولیه مورد استفاده در این فرآیند، به شکل پودر، ذرات ریز خام و... می باشند. مقصود از ماده در تحقیق، مواد دانه ای  و پودری می باشد. منابع انرژی مواد اولیه را به شکل خمیری، دوغاب، محلول شیمیایی و یا ذوب شده در آورده  و به صورت اسپری به ذرات ماده پوشش دهنده سرعت داده و با شتاب به سطح قطعه یا ذره مورد نظر پرتاب شده و ماده مورد نظر در راکتور واکنش داده یا پوشش داده می شود. در این فرآیند ماده اسپری شده در اثر برخورد به سطح  ذره، تغییر شکل داده و به وسیله یک ارتباط مولکولی ناشی از نیروی جاذبه چسبندگی بین دو ماده، به سطح ذره چسبیده و یک ساختار لایه ای را تشکیل می دهد. توزیع یکنواخت پوشش ماده پاششی به نوع سیال پوشش دهنده، اندازه نوع ذرات تحت پوشش، سرعت و زاویه نازل مورد استفاده در فرآیند پوشش دهی در بستر شناور بستگی دارد. عوامل دیگری نیز در فرآیند پوشش دهی بستر ذارت وجود دارند، که عبارتند از تولید و تبخیر قطرات، انتقال جرم،انتقال حرارت و رفتار ذرات در بستر و اینکه چطور این پدیده ها بر راندمان پوشش دهی و توزیع جرم ماده پوشش دهنده و یکنواختی پوشش، اثر می گذارند. امروزه با پیشرفت این تکنولوژی در صنایع نفت، کاربرد وسیعی از بسترهای سیال شده در زمینه واکنشهای شکست کاتالیستی قابل مشاهده است. دانه های کاتالیست که بر اثر رسوب کربن غیرفعال شده اند در اینگونه راکتورها توسط جریان هوا سیال شده و کربن آنها پس از ترکیب با اکسیژن هوا می سوزد. کاتالیست‌های احیا شده برای استفاده مجدد به راکتور اصلی باز گردانده می شود. موفقیت این روش بدان جهت است که از یک طرف قسمت های واکنش و بازسازی از یکدیگر جدا شده اند و با گردش کاتالیزور بین این دو قسمت وقفه‌ای در عملیات بوجود نمی آید و از طرف دیگر با کاربرد تکنیک سیال‌سازی امکان داده شده است که با صرف حداقل انرژی و بدون استفاده از سیستم‌های مکانیکی، گردش کاتالیزور عملی شود.]6[این راکتورها باید طوری طراحی شود که باعث انتخاب پذیری مطلوب در حین فرآیند صورت گیرد. برای غلظت کم اکسیژن در خوراک باید از پخش کننده گاز با بازده بالاتر(مثل پخش کننده منفذ دار) استفاده شود تا انتخاب پذیری مطلوب حاصل شود. از طرفی شرایطی مثل سرعت گاز به سرعت حداقل سیالیت، نسبت هیدرو کربن به اکسیژن، ارتفاع کلی بستر در حالت سیالیت، محل تزریق هیدروکربن به بستر و هیدرو دینامیک محل تزریق اثر شدیدی روی عملیات و بازدهی راکتور دارند که باید با مطالعات خاص در مورد هر بستر،این شرایط را بهینه کرد[1]. برای مطالعه دراین بسترها و بیان پارامترهایی نظیر فضای خالی بستر در نقاط مختلف آن، سرعت ذرات در طول بستر،شدت انتقال ذرات کاتالیزور به خارج بستر و ضرایب انتقال جرم و حرارت در بستر که آنها را شرایط هیدرودینامیکی بستر می نامند، احتیاج به مدلهای راکتور در حالتهای مختلف سیالیت می باشد تا بتوان عملکرد راکتور را ارزیابی و توسط پارامترهای اصلی راکتور آنها را بهینه کرد.  راکتورهای بستر سیال در صنایع پتروشیمی نیز کاربرد وسیعی دارند. بدنبال موفقیت فرآیند شکست کاتالیستی و پیشرفت‌های حاصل در این زمینه، تلاش های زیادی برای انجام سایر فرآیندها در بسترهای سیال شده صورت گرفت که بعضی با موفقیت انجام شد مانند فرآیند تولید آکریلونیتریل، فرآیند تولید پلی‌اتیلن سبک و تولید ملامین و برخی با موفقیت همراه نبود. کاربرد وسیع راکتورهای بستر سیال در صنایع مختلف و قابلیت‌های ویژه آنها باعث افزایش مطالعات در این زمینه شده است. این مطالعات که بر مواردی مانند سینتیک واکنش ها، خواص ذرات جامد، الگوی جریان گاز، تبادل جرم بین فازها و تبادل حرارت در بستر متمرکز شده است، به مجموعه‌ای از معادلات ریاضی منتج میشود که به مدل‌های هیدرودینامیکی راکتور بستر سیال موسوم هستند. بسترهای سیال اخیرا برای خشک­کردن موادی مانند ماسه، پلیمرها، مواد دارویی، کودهای شیمیایی و کریستال­ها استفاده می­شوند. خشک­کن­های بستر سیال شده به علت ظرفیت بالا، هزینه ساخت پایین، راحتی کارکرد و راندمان بالا در طیف وسیعی از صنایع به کارگرفته می­شوند. به علت امکان کنترل دما و ثابت نگه داشتن دما برای خشک کردن مواد حساس به دما مانند صنایع داروسازی از این نوع خشک کن­ها استفاده می شود. این نوع خشک­کن­ها دارای ساختار ساده و هزینه عملیاتی کمتر و بازده حرارتی نسبتا بالایی بوده و از لطافت بیشتری نسبت به پودرها برخوردارند و برای ذرات شکننده مناسب هستند. تا کنون محققان زیادی تلاش کرده اند تا با معرفی برخی از کمیت‌ها، روابط تئوری حاکم بر این نوع از راکتورها را بدست آورده و تعاریف دقیقی برای آنها ارائه کنند. در این پایان نامه به برخی از این تعاریف و کمیت‌ها اشاره می شود

کاربردهای بستر سیال بعد از کشف آن

بسترهای سیال اخیرا برای خشک­کردن موادی مانند ماسه، پلیمرها، مواد دارویی، کودهای شیمیایی و کریستال­ها استفاده می­شوند. خشک­کن­های بستر سیال شده به علت ظرفیت بالا، هزینه ساخت پایین، راحتی کارکرد و راندمان بالا در طیف وسیعی از صنایع به کارگرفته می­شوند. به علت امکان کنترل دما و ثابت نگه داشتن دما برای خشک کردن مواد حساس به دما مانند صنایع داروسازی از این نوع خشک کن­ها استفاده می شود. این نوع خشک­کن­ها دارای ساختار ساده و هزینه عملیاتی کمتر و بازده حرارتی نسبتا بالایی بوده و از لطافت بیشتری نسبت به پودرها برخوردارند و برای ذرات شکننده مناسب هستند.

تحقیق های انجام شده توسط دیگران

کشتکار و همکاران [29] ، در پژوهشی تحت عنوان مدلسازی راکتورهای بستر سیال ، این موضوع را بررسی کردند و به نتایج قابل قبولی رسیدند. مدلسازی تخمیر بیهوازی گلوکز در راکتورهای بستر سیال بیهوازی با استفاده از یک سینتیک تخمیر سه مرحله ای و موازنه انتقال جرم برای اجزاء مختلف در فازهای مایع و گاز همراه با شبیه سازی PH فرایند و سرعت تولید بیوگاز انجام گردید ونتایج مدل با داده های تجربی تخمیر گلوکز در یک راکتور آزمایشگاهی بستر سیال بیهوازی مقایسه شدد. در مدلسازی سینتیک فرایند فرض شد که تخمیز گلوکز در سه مرحله میکروبی و توسط سه گروه شامل باکتریهای اسیدوژن بمنظور تبدیل گلوکز به اسات و بوتیرات ، باکتریهای استوژن بوتیرات خوار بمنظور تبدیل بوتیرات به استات و باکتریهای متانوژن استات خوار بمنظور تبدیل استات به بیوگاز انجام میشود. در مدل از سینتیک رشد مونود برای رشد باکتریها بهانضمام اثر تابع بازدارندگی PH بر روی گونه های مختلف میکروبی، تابع بازدارندگی رقابتی استات روی گونه میکروبی استوژنها و تابع بازدارندگی غیر رقابتی بوتیرات روی گونه میکروبی متانوژنها و همچنین استفاده از سینتیک واکنشی درجه اول برای سرعت مرگ و میر باکتریها استفاده شد. مقایسه نتایج مدل در شرایط پایا با داده های تجربی نشان داد که مدل بخوبی قادر به شبیه سازی عملکرد راکتور و پیشگویی راندمان حذف بار الودگی ، سرعت تولید بیوگاز و غلظت اسیدهای چرب فرار می باشد.

قاسمی و همکاران [30]  ، در پژوهشی تحت عنوان تاثیر توزیع کننده ثانویه بر قطر حبابها در راکتورهای بستر سیال ،این راکتورها را مورد بررسی قرار دادند که خلاصه ای از کار ایشان امده است. در راکتور بستر سیال افزایش شدت جریان فاز گاز باعث ایجاد پدیده لختگی و دور شدن از رژیم سیالیت حبابی شده و در نتیجه باعث کاهش کارایی راکتور میگردد. در این تحقیق تاثیر توزیع کننده ثانویه جریان گازبر اختلاط و اندازه قطر حبابها در راکتور بستر سیال گاز – جامد مورد بررسی قرار گرفت. در این نوع خاص از راکتور بستر سیال قسمتی از گاز توسط توزیع کننده کف بستر و قسمت دیگر توسط یک نازل ثانویه که بهصورت عمودی و در محور راکتور قرار گرفته وارد فضای درونی راکتور میگردد. در آزمایشها برای بررسی کاهش قطر حبابها نسبت به حالت معمول از روش انحراف استاندارد فشار بهره گرفته شده است. در این روشبراساس میزان نوسانات فشار و فشار مطلق در هر سطح مقطع از راکتور انحراف استاندارد فشار محاسبه شده است. در این روش نمیتوان قطر حبابها را به صورت مطلق اندازه گیری نمود ولی این روش معیار مناسبیبرای مقایسه اندازه حبابها در حالات مختلف میباشد. استفاده از توزیع کننده ثانویه باعث ایجاد یکنواختی در سیالیت شده و ضرایب انتقال جرم به طور محسوسی بهبود مییابد.

عباسی و همکاران [31] ، در پژوهشی تحت عنوان مدلسازی هضم بیهوازی در راکتورهای بستر سیال جهت تولید بیوگاز ،این نوع راکتورها را مورد نقد و مدلسازی قرار دادند. اهمیت و توسعه بیوگاز در جهان طی سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از جمله عواملی که موجب افزایش علاقمندی در کاربرد و توسعه این تکنولوژی می باشند، عبارتند از: تولید انرژی، کاهش آلودگی هوا، بهبود کیفیت کود، نابودی بذر علف های هرز.

دهنوی و همکاران [32] ، در پژوهشی تحت عنوان مدلسازی راکتورهای بستر سیال پلیمریزاسیون الفین ها ، این نوع راکتورها را مورد نقد قرار دادند و به نتایج خوبی رسیدند. تقسیم بندی مدل های ریاضی راکتورهای بستر سیال برای پلیمریزاسیون الفین ها بر اساس تعداد فازها بصورت، مدل های یک فازی، دو فازی و سه فازی انجام می شود. در این تحقیق، از یک مدل دو فازی حالت پایا جهت بررسی تاثیر سرعت سطحی گاز و قطر حباب بر عملکرد راکتور استفاده شده است. در این مدل اثرات متقابل میان فازهای حباب و امولسیون در نظر گرفتن گرفته شده است. همچنین، تاثیر سرعت سطحی گاز بر دمای فاز امولسیون ، گرادیان دمای میان فاز امولسیون و فاز حباب و گرادیان غلظت منومر میان فازهای حباب و امولسیون از پارامترهایی هستند که مورد بررسی قرار گرفتند. جهت شبیه سازی فرایند مورد نظر نرم افزاری در محیط MATLAB نوشته شد که برای حل معادلات مدل استفاده گردید. نتایج پیش بینی شده توسط مدل شامل تاثیر سرعت سطحی گاز در محدوده 3 الی 6 برابر حداقل سرعت سیال سازی و قطر حباب 5 الی 40 سانتیمتر، با نتایج ارائه شده در منابع علمی مقایسه گردید. دمای فاز حباب در سرعت های سطحی مذکور حدود 6-5 درجه سانتی گراد کمتر از فاز امولسیون می باشد. در دبی های خوراک کاتالیست پایین، کاهش قطر حباب موجب کاهش دمای امولسیون می شود و گرادیان دمای میان فازهای امولسیون و حباب برای حبابهای بزرگ ، خیلی بیشتر از حبابهای کوچک است. مقایسه بصری منحنی های بدست آمده در این تحقیق با نتایج ارائه شده در متون علمی حاکی از تطابق خوب آنها است.

رضائی و همکاران [33]

راکتور های بستر سیال و واکنش های درون انها

نوع قایل : word

تعداد صفحات :91

کاملا مرتب و تکمیل

عنوان ها :

تاریخچه ی راکتور های بستر

نتایج کشف راکتورهای بستر سیال

  کاربردهای بستر سیال بعد از کشف آن

  تحقیق های انجام شده توسط دیگران

راکتور

متغیرهایی که بر عملکرد راکتور تاثیر دارند

انواع راکتور

معرفی کلی 

مزایا ومعایب بسترهای سیال برای عملیات صنعتی

  هیدرودینامیک بستر سیال 

و...