بررسی تولید گاز سنتز در رآکتور کرونای پالسی – شیمی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:152
قالب بندی:pdfغیر قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی تولید گاز سنتز در رآکتور کرونای پالسی – شیمی

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

عنوان صفحه
فهرست
چکیده فارسی
مقدمه ۱
۱فصل اول: کلیات ۳
۱-۱پلاسما ۴
۲-۱شرایط پایداری پلاسما ۵
۱-۲-۱حفاظ دبای ۵
۲-۲-۱طول دبای ۶
۳-۲-۱کره دبای ۶
۴-۲-۱فرکانس ارتعاشات ۶
۳-۱مفاهیم ۶
۱-۳-۱دانسیته پلاسما ۶
۲-۳-۱دمای پلاسما ۷
۴-۱انواع پلاسما ۸
۱-۴-۱پلاسمای تعادلی ۸
۲-۴-۱پلاسمای غیر تعادلی ۹
۵-۱تخلیه الکتریکی ۹
۱-۵-۱تخلیه الکتریکی تابشی ۱۰
۲-۵-۱تخلیه الکتریکی کرونا ۱۱
۳-۵-۱تخلیه الکتریکی ۱۳ DBD
۴-۵-۱تخلیه الکتریکی رادیو فرکانسی ۱۴
۵-۵-۱تخلیه الکتریکی مایکروویو ۱۵
۱۶ Gliding Arc پلاسمای۶-۵-۱
۶-۱کاربرد رآکتورهـای پلاسـما در مهندسـی شـیمی و انجـام واکـنش هـای
شیمیایی ۱۸
۲فصل دوم: گاز سنتز ۱۹
۱-۲مقدمه ۲۰
ه ۲-۲تعریف ۲۰
۳-۲روش های معمول تولید گاز سنتز ۲۰
۱-۳-۲رفرمینگ گاز طبیعی با بخار آب ۲۰
۲-۳-۲اکسایش جزیی و غیر کاتالیزوری گاز طبیعی ۲۲
۳-۳-۲اکسایش جزیی گاز طبیعی در مجاورت کاتالیزور ۲۳
۴-۳-۲رفرمینگ خودگرمایی ۲۴
۵-۳-۲تبدیل متان توسط دی اکسید کربن ۲۴
۴-۲روش های نوین در تولید گاز سنتز ۲۵
۵-۲تولید گاز سنتز در رآکتورهای پلاسما ۲۵
۱-۵-۲پیشینه تحقیق ۲۶
۲-۵-۲تولید گاز سنتز در رآکتورهای پلاسمای پالسی ۲۷
۳-۵-۲نتایج ۳۹
۳فصل سوم: آزمایش ۴۱
۱–۳شرح سیستم آزمایشگاهی طراحی شده ۴۲
۱-۱-۳خوراک دهی ۴۲
۲-۱-۳رآکتور ۴۳
۳–۱-۳نمونه گیری ۴۳
۲–۳طراحی آزمایشها ۵۰
۱–۲–۳پارامترهای موثر ۵۰
۲–۲–۳مقدار پارامترها ۵۳
۳–۲–۳طراحی آزمایش ۵۶
۴–۲–۳حدود بالا و پایین ۵۸
۵–۲–۳حذف پارامترها با تاثیر مشخص ۵۹
۳-۳اقدامات اولیه قبل از شروع آزمایش ها ۶۰
۱-۳-۳بررسی صحت عملکرد شیرهای کنترل ۶۱
۲-۳-۳بررسی نشتی اتصالات و کپسولهای گاز ۶۳
۳-۳-۳عبور گاز آرگون به منظور یکنواخت نمودن شرایط اولیه ۶۳
۴-۳اقدامات ایمنی ۶۳
۵-۳روش محاسبه ۶۴
۱-۵-۳نحوه محاسبه درصد تبدیل متان و گزینش پذیری محصولات ۶۵
۲-۵-۳محاسبه انرژی مصرفی در راکتور پلاسمای کرونا پالسی با فرکانس زیاد ۶۶
و ۶-۳مرحله اول آزمایش ها ۶۶
۱-۶-۳تعیین فرکانس پالس بهینه ۶۶
۲-۶-۳انجام مرحله اول آزمایش ها ۶۷
۳-۶-۳بررسی اثر کیفی هر یک از متغیرها بر پاسخ سیستم ۶۷
۴-۶-۳بررسی محدوده انتخاب شده برای متغیرها ۷۶
۵-۶-۳تحلیل آماری نتایج مرحله اول ۷۶
۶-۶-۳نتیجه گیری ۸۴
۷-۳سطح دوم آزمایش ها ۸۵
۱-۷-۳طراحی آزمایش های اصلی ۸۵
۴فصل چهارم: نتیجه گیری و بحث ۸۷
۱-۴نتایج مرحله دوم آزمایش ها ۸۸
۱-۱-۴اثر کیفی و کمی هر یک از متغیرها در شرایط ثابت بر متغیرهای پاسخ ۹۳
۲-۱-۴تعیین شرایط بهینه عملکرد سیستم پلاسمای پالسی طراحی شـده بـرای
تولید گاز سنتز ۱۰۴
۳-۱-۴تحلیل آماری نتایج ۱۰۹
۲-۴بحثی پیرامون مقادیر بهینه متغیرها و تاثیر پارامترهای طراحی ۱۱۹
نتیجه گیری ۱۳۰
پیشنهاد ها ۱۳۲
منابع ۱۳۳
چکیده لاتین ۱۳۷

چکیده:
گاز سنتز)مخلوط گازهای هیدروژن و مونوکسید کربن( گازی بی رنگ و بی بو و سمی است که بهعنوان ماده میانی مهمی در فرآیندهای پتروشیمی مانند واکنش های تبدیل گاز به مایع )،(GTLمتانول، آمونیاک و غیره به کار می رود. روش های موجود برای تولید گاز سنتز به دلیل نیازمندی بهشرایط خاص معمولا بسیار پر هزینه است. بنابراین به کارگیری یک روش جایگزین سهل و کم هزینهمی تواند جذاب باشد. بعنوان مثال استفاده از پلاسمای سرد )پالسی و غیر پالسی( می تواند یکی ازاین گزینه های جذاب باشد. در این پروژه راکتور پلاسمای پالسی کرونای مثبت با راکتور نقطه–صفحه ای برای تبدیل گاز متان در حضور اکسیژن به گاز سنتز به کارگرفته شده است. بعد از برپایییک مجموعه آزمایشگاهی، تاثیر پنج پارامتر فرکانس پالس)۱۰۰۰تا ( ۵۰۰۰هرتز ، ولتاژ) ۵تا ۱۰کیلوولت(، فاصله الکترودها ) ۵تا ۱۰میلیمتر(، نسبت ۲) CH4:O2تا (۴و دبی گاز ورودی به راکتور) ۲۵۰تا ۵۰۰سیسی در دقیقه( در دو مرحله و ۳سطح بر میزان درصد تبدیل متان، گزینش پذیریهیدروژن و مونوکسید کربن، نسبت H2:COو توان مصرفی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها براساس روش فاکتوریل کامل ) (full factorialطراحی شدند. نتایج بدست آمده نشان می دهدکه:ولتاژ، نسبت ، CH4:O2دبی گاز ورودی به راکتور، بر روی درصد تبدیل متان، نسبت ،CH4:O2دبیگاز ورودی و ولتاژ بر روی گزینش پذیری مونوکسید کربن، نسبت CH4:O2بر روی نسبت ،H2:COو نسبت CH4:O2و دبی گاز ورودی به رآکتور بر روی انرژی مصرفی به ترتیب ذکر شده موثر هستند.در حالت بهینه سیستم میزان تبدیل متان ،%۴۳,۳۷گزینش پذیری مونوکسید کربن ،%۵۰,۲۴گزینش پذیری هیدروژن ،%۷۵,۱۱نسبت ۲,۹۹ H2:COو انرژی مصرفی mj/m3 methane. می باشد۱۸,۱۸conv.

کلمات کلیدی: راکتور پلاسما پالسی، پلاسمای پالسی با فرکانس بالا، کرونای مثبت، گاز سنتز،
تبدیل متان، طرح آزمایش فاکتوریل کامل

مقدمه
گاز سنتز (مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن) به عنوان یک ترکیب حد واسط بسیار پراهمیتدر صنایع پتروشیمی برای انجام واکنش های گاز به مایع) (GTLو تولیدهیدروکربن هایی ارزشمندمانند متانول، آمونیاک و… جایگاهی ویژه در تحقیقات مرتبط با صنایع پتروشیمی، جهت بهینه سازیفرآیندها و در نتیجه افزایش بهره وری واحد ها و فرآیندها از جهت افزایش بازده و کاهش انرژیمصرفی دارد.

روش های مرسوم تولید گاز سنتز مانند اکسیداسیون جزیی متان و رفرمینگ با بخار، به ترتیب با نیازبه انرژی حرارتی بالا و کاتالیزور، روش های پرهزینه ای به شمار می روند. از این رو چالشی بزرگ درپیش روی به کارگیری گاز سنتز وجود دارد. به این ترتیب تعیین یک روش کم هزینه تر و یا پربازدهتر مطلوب تواند بود.به همین دلیل پژوهش های فراوانی برای یافتن یک روش جایگزین انجام گرفته است. فن آوریهاییمانند: رآکتورهای غشایی، ریفورمر مبدل حرارتی و رآکتورهای پلاسما از جمله دست آوردهای اینتحقیقات میباشدن .رآکتورهای پلاسما در طی این مدتی که از کاربردشان به صورت جدی در زمینه تحقیقاتی )والبته نیمه صنعتی و صنعتی( می گذرد نشان داده اند، که با ایجاد زمینه ای مناسب جهت کاهشانرژی و در نتیجه هزینه های مربوط، گامی روبه جلو در صرفه جویی مصرف انرژی می باش دن .طبیعی است اگر این نتایج برای تولید ماده ارزشمندیچون گاز سنتز موثر بیفتد شاهد تحولی شگرفدر صنایع پتروشیمی خواهیم بود.با مطرح شدن و اهمیت پیدا نمودن مفهوم پالس در سالهای اخیر -به عنوان یک پارامتر پر اهمیت درجهت کاهش انرژی مصرفی و افزایش میزان تبدیل مواد اولیه داخل رآکتور- به کار گیری رآکتورهایپلاسمای پالسی برای تولید گاز سنتز با انگیزه میزان تبدیل بالاتر متان در قبال انرژی مصرفی کمترروند جدی تری به خود گرفته است. بخشی از فعالیت های انجام گرفته در این زمینه در فصل اول جهت آگاهی علاقمندان آورده شده است.
در این پژوهش کوشش شده است گاز سنتز در یک رآکتور کرونای پالسی با فرکانس بالا ازخوراک متان و اکسیژن در شرایطی از میزان تبدیل و انرژی مصرفی قابل قبول به همراه نسبتی ازمحصولات که برای به کارگیری در صنایع پتروشیمی مناسب باشند، تولید شود.از این رو با توضیح شرایط عملیاتی و نوع طراحی آزمایش که تلاش شده است با دقت بالایی انتخابشود نتایج به دست آمده ارائه می شوند.در ادامه به کمک تحلیل های آماری و رسم نمودار ضمن تعیین تاثیر پارامترهای مورد بررسی تاثیر ومیزان تاثیر هریک مورد بحث قرار می گیرند و نقاط بهینه تعیین می گردند.لازم به ذکر است جهت آشنایی با روال تحقیقات و نتایج موجود در این زمینه و آشنایی با مفاهیم پایهپلاسما و گاز سنتز، در فصول یک و دو توضیحاتی آورده شده است. ولی توضیحات تفصیلی به خاطر۱دوری از اطاله کلام در این جا آورده نشده است. در این مورد علاقمندان می توانند به سمینار
اینجانب با نام “بررسی واکنش های شیمیایی در رآکتورهای پلاسمای همراه پالس” تحت نظارت دکترمحمد رضا امیدخواه مراجعه نمایند.

نتیجه گیری:
نتایج این تحقیق به طور خلاصه در زیر آورده شده است.تولید گاز سنتز در رآکتور کرونای پالسی با فرکانس بالا مورد بررسی قرار گرفت. به موجباین تحقیق پارامترهای ولتاژ،شدت جریان خوراک، نسبت CH4:O2لو فاص ه بین الکترودهابه عنوان پارامترهای اصلی جهت بررسی تغییرات میزان تبدیل متان، گزینش پذیریمونوکسید کربن و هیدروژن، نسبت H2:COو انرژی مصرفی تعیین شدند.
.۱ آزمایش ها در دو سطح طراحی شدند. در سطح نخست پس از تعیین حدود بالا و پایین هرفاصله بین الکترودها به عنوان کم اثرترین پارامتر طراحی از آز
.۲ متغیر، مایش های نهایی حذفگردید.نقطه بهینه سیستم دارای شرایط عملیاتی ولتاژ ،۱۰KVفرکانس پالس ،۵۰۰۰Hzشدتجریان ،۵۰۰ml/minنسبت . ۲ CH4:O2می باشد که در این نقطه، میزان تبدیل متان،%۴۳,۳۷گزینش پذیری مونوکسید کربن ،%۵۰,۲۴گزینش پذیری هیدروژن ،%۷۵,۱۱، به دست۱۸,۱۸MJ/m3 methane converted و انرژی مصرفی۲,۹۹ H2:CO نسبتآمد.
.۴افزایش فرکانس پالس، سبب افزایش میزان تبدیل متان گردید.با افزایش ولتاژ؛ درصد تبدیل متان در راکتور، انتخاب پذیری COو مصرف انرژی سیستمبیشتر می شود در حالیکه نسبت H2:COدر محصول کاهش می یابد.
.۵ با افزایش شدت جریان خوراک ورودی به راکتور درصد تبدیل متان در راکتور، مصرف انرژیسیستم و نسبت H2:COدر محصول کاهش یافته و انتخاب پذیری COافزایش می یابد.
.۶ با افزایش نسبت CH4:O2در خوراک، درصد تبدیل متان در راکتور و انتخاب پذیری COکاهش می یابند در حالیکه انرژی مصرفی سیستم و نسبت H2:COدر محصول افزایش مییابد.
.۷ پیش بینی مدل تاثیر متغیرها بر روی انتخاب پذیری H2به دلیل واکنش های جانبی فراوانیکه منجر به تولید این ماده می شوند، ممکن نشد.
.۸ نسبت CH4:O2با توجه به نتایج تحلیل آماری و اشکال موجود بیشترین تاثیر را بر رویمتغیرهای مورد بحث داشته است.
.۱۰با استفاده از تکنولوژی راکتور پلاسمای کرونای پالسی می توان از طریق اکسیداسیونجزیی متان در شرایط فشار اتمسفریک و دمای محیط بدون نیاز به کاتالیست و با انرژی
مصرفی پایین گاز سنتز تولید کرد.
.۱۱محصولات عمده اکسیداسیون جزیی متان در راکتور پلاسمای مورد بررسی عبارتند از :مونواکسید کربن، هیدروژن و محصولات جانبی اتان، استیلن، اتیلن،دی اکسید کربن و
مقادیر کم پروپان.۱۲۹ .۱۲رآکتور کرونای پالسی به جهت سادگی روش و طراحی سیستم، دارای هزینه های سرمایهگذاری پایینی . است ولی در مقابل بازدهی انرژی در این سیستم پلاسمایی به نسبت دیگرروش های پلاسمایی غیرگرمایی نیست. روش های دیگر پلاسمایی همچون رآکتور پلاسمایتابشی پالسی و یا میکروویو هزینه های سرمایه گذاری بالاتری داشته، در عوض بازدهی انرژیمناسبتری دارند. در این میان می بایست در مقابل هزینه های اولیه و انرژی انتخاب یا بهینهسازی صورت بگیرد و یا این که به دنبال بهبود عملکرد کرونای پالسی بود.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط