It is recalled that the defense session of Ms. Elham Ariafard's dissertation in the doctoral degree in chemical engineering with the title "Numerical simulation of auto-thermal reactor of methane reforming to produce synthesis gas by computational fluid dynamics " will be held on September 9, 1402 from 16 to 18 in Saadi Hall, Faculty of Chemical and Petroleum Engineering, Shiraz University. The supervisors of this thesis are Dr. Rahimpoor and Dr. Farsi and the advisors are Dr. Setoodeh and Dr. Alipoor.
بدین وسیله به استحضار می رساند جلسه دفاع خانم مهندس الهام آریافرد از رساله دکتری خود در رشته مهندسی شیمی با عنوان " شبیهسازی عددی راکتور اتوترمال ریفرمینگ متان برای تولید گاز سنتز به کمک دینامیک سیالات محاسباتی" در روز یکشنبه مورخ 30 مهر 1402، از ساعت 18-16 در سالن حافظ دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز برگزار خواهد شد. اساتید راهنما در این رساله جناب آقای دکتر محمدرضا رحیمپور و جناب آقای دکتر محمد فارسی و اساتید مشاور جناب آقای دکتر پیام ستوده و جناب آقای دکتر علیرضا علیپورمی باشند. چکیده این پایان نامه به شرح زیر می باشد:
اتوترمال ریفرمینگ متان ترکیبی از روشهای اکسیداسیون جزئی غیرکاتالیستی و ریفرمینگ با بخار متان است که به طور همزمان در دو بخش مجزا از یک راکتور واحد رخ میدهند. از این رو گرمای موردنیاز واکنشهای گرماگیر ریفرمینگ با بخار متان از طریق گرمای آزاد شده از واکنشهای احتراقی درون ریفرمر تامین میشود. اتوترمال ریفرمر یکی از تجهیزات کلیدی در واحدهای تولید متانول و آمونیاک جهت تبدیل متان به گاز سنتز میباشد. در این پژوهش اتوترمال ریفرمر واحد تولید متانول پتروشیمی مرجان مطابق با تکنولوژی هالدور تاپسو مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بالا بردن دقت محاسبات واکنشهای شیمیایی در ناحیه احتراق از سینتیکهای جزئی استفاده شد. با درنظر گرفتن اطلاعات جریانهای ورودی به ریفرمر، با استفاده از نرمافزار کمکین و مدل راکتور کاملا همزده (psr)، سینتیک DRM22 با 22 گونه و 104 واکنش شیمیایی به عنوان سینتیک مناسب واکنشهای احتراق تعیین شد. به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، شبیهسازی جامعی از ریفرمر شامل مشعل، محفظه احتراق، و بستر کاتالیستی متشکل از یک لایه کاشی محافظ حرارتی به صورت 20 درصد غیرمتخلخل در مرکز راکتور و مابقی سوراخدار، و سه لایه بستر کاتالیستی با شکل و ابعاد مختلف، جهت تولید گاز سنتز از متان انجام شد. با توجه به متقارن بودن هندسه ریفرمر، به منظور کاهش هزینه محاسباتی، راکتور مورد نظر به صورت تقارن محوری در محیط نرمافزار گمبیت مش زده شد و با استفاده از نرمافزار انسیس فلوئنت مورد بررسی قرار گرفت. از آنجایی که ماهیت واکنشهای همگن احتراق، و ریفرمینگ با بخار متان در ناحیه ناهمگن کاتالیستی متفاوت است؛ و همچنین به منظور کاهش هزینه محاسباتی، ابتدا شبیهسازی احتراق غیرپیشآمیخته مورد مطالعه قرار گرفت که در آن بستر کاتالیستی به صورت یک ناحیه متخلخل بدون واکنش شیمیایی در پایین دست محفظه احتراق در نظر گرفته شد. سپس جریان خروجی از محفظه احتراق به صورت پروفایل در ورودی بستر کاتالیستی تعریف، و شبیهسازی بستر کاتالیستی با بکارگیری معادله سرعت واکنشهای شیمیایی ناحیه ناهمگن به صورت UDF انجام شد. نتایج بدست آمده از خروجی ناحیههای احتراق و بستر کاتالیستی مطابقت خوبی با دادههای صنعتی داشت. بررسی کانتور کسر مولی گونه رادیکالی OH نشان داد یک شعله متقارن مرکزی با فاصله مناسب از دیوارهها در محفظه احتراق تشکیل میشود. میدان بردار سرعت در محفظه احتراق بازچرخش جریان سیال در اثر برخورد با بستر کاتالیستی و نقش کاشیهای غیرمتخلخل در این چرخش را به خوبی نشان داد. همچنین نتایج حاکی از آن بود مخلوط گازی موجود در محفظه احتراق دارای توزیع دمایی است و جریانی با دمای بالا جهت انجام واکنشهای گرماگیر ریفرمینگ با بخار متان، وارد بستر کاتالیستی میشود. در ادامه تاثیر دما، نسبت اکسیژن/متان، و نسبت بخار/متان در خوراک ورودی به ریفر بر روی ضخامت، طول و موقعیت تشکیل شعله در محفظه احتراق، میزان تبدیل متان، دما، نسبت هیدروژن/مونوکسید کربن، نسبت مونوکسید کربن/دیاکسید کربن، در خروجی محفظه احتراق و بستر کاتالیستی، و همچنین عدد استوکیومتریک محصول اتوترمال ریفرمر مورد بررسی قرار گرفت. بدین وسیله از کلیه علاقه مندان جهت شرکت در این جلسه دعوت بعمل می آید.
