چکیده‌:

فرایند تبدیل متانول به ‌الفین (MTO) در واقع قسمتی ‌از فرآیند کلی تبدیل متانول به بنزین (MTG) در یک بستر کاتالیستی است . طور کلی ابن فرآیند به  وسیله کاتالیست HZSM-5 و یا SAPO-n و انجام می گیرد. در این پروژه‌، مدل سازی و شبیه ‌سازی دینامیکی .راکتور تبدیل متانول به الفین با استفاده از کاتالیست HZSM-5 انجام گرفته  است‌ .این ‌مدل سازی بر ‌اساس مدل سینتیکی ارائه شده توسط کاستیلا در سال ١٩٩٩ برای کاتالیست .HZSM-5 انجام گرفته است ‌. به علت گرمازا بودن واکنش سیستم خنک ‌کننده ‌ای طراحی شده است. برای طراحی سیستم خنک‌ کننده ‌به علت دمای‌ بالای ‌کارکرد راکتور از نمک ‌مذاب به عنوان سیال خنک کننده‌ استفاده ‌شده ست‌. نمک مذاب گرما را از راکتور گرفته و به یک ‌کویل  متصل ‌به محفظه بخار می دهد. همچنین  برای‌ کنترل دمای ماکزیمم راکتور  جهت  جلوگیری‌ از تخریب کاتالیست یک سیستم‌ کنترلی ‌طراحی شده ‌است‌ . به علت ‌غیر فعال  شدن سریع کاتالیست‌ ،‌و به‌ تبع آن عوض شدن رفتار سیستم از یک‌ کنترلر پیش بین تطبیقی که در هر لحظه  سیستم‌ را  شناسایی ‌ کرده ‌و  بر اساس آن‌ کنترل را انجام می دهد، استفاده شده است. نتایج‌ کنترل ‌سیستم‌ به ‌،وسیله ی‌ کنترل  پیشین  تطبیقی ‌ نتایج ‌کنترل PI ثبت شده است که ‌نشان می‌دهد ‌که کنترل پیشین تطبیقی‌ عملکرد مناسب ‌تری نسبت به کنترل PI دارد.

مدل سازی و کنترل راکتور تبدیل متانول به پروپیلن

مدل سازی و کنترل راکتور تبدیل متانول به پروپیلن

فهرست مطالب

فصل اول: بررسی کارهای انجام شده

مختصری درمورد فرآیند MTO

انتخاب کاتالیست مناسب

SAPO_N

HZSM-5

عوامل موثر دربازده فرآیند

زمان ماند

نسبت si/Al

دما

فصل دوم: مدل سازی و شبهه سازی فرایندMTO

شرح راکتور MTO مدل سازی شده

مدل سازی دینامیکی

مدل سینتیکی

بقای جرم برای داخل راکتور

بقای انرژی برای دمای دیواره راکتور

بقای انرژی برای دمای دیواره راکتور

محاسبه ی ظرفیت حرارتی ویژه

محاسبه ی انتالپی تشکیل مواد

محاسبه ی ضریب انتقال حرارت داخلی‌، خارجی و کلی برای راکتور

محاسبه ی ضریب انتقال حرارت داخلی

محاسبه ی ضریب انتقال حرارت خارجی

مدل سازی دینامیکی سیستم خنک کننده

بقای انرژی برای حمام نمک مذاب

معادلات حاکم بر مخزن بخار

بقای جرم بر روی آب اشباع

بقای انرژی بر روی آب اشباع‌

معادله ی تغییرات فشار برحسب تغییرات زمان

فصل سوم: طراحی راکتور MTO

شبیه سازی اولیه راکتور MTO

روش  Method of the line

محاسبه تعداد لوله های راکتورMTO

کنترل راکتور MTO

لزوم کنترل دمای ماکزیمم راکتورMTO

انتخاب متغیر کنترل

معرفی الگوریتم کنترل استفاده شده

معرفی کنترل پیش بین (GPC) برای سیستم های SISO

نحوه ی شناسایی سیستم

طراحی کنترل پیش بین تطبیقی برای سیستم

طراحی کنترلر PI به روش Quarter decay

نتایج مربوط به کنترل راکتور

دنبال کردن مقدار مقرر (set point tracking)

خنثی کردن اثر اغتشاش وارد شده به سیستم به علت صحیح نبودن معادله ی مربوط به ضریب انتقال حرارت

خنثی کردن اثر اغتشاش وارد شده به سیستم به صورت تغییر در دمای ورودی به راکتور

نتیجه گیری

پیشنهادات

Abstract

Methanol to Olefin (MTO) process is a part of the Methanol to Gasoline (MTG) production in a catalytic bed. Usually for this process, HZSM-5 or SAPO-n catalyst is used. In this research, dynamic modeling and simulation of the methanol to olefin catalytic reactor using HZSM-5 as the catalyst is done. The system is modeled based on the kinetic model for HZSM-5 presented by Castilla in 1999 since the reaction is exothermic, taking use of a cooling system is essential. According to the high reactor temperature, a molten salt environment is used as the cooling media. In this cooling system, the molten salt absorbs heat of reaction from the reactor tubes and transfers it to a coil connected to the steam drum. In order to control the maximum temperature of the reactor and prevention of catalyst destruction, a control system is designed. Due to the rapid deactivation of the catalyst an Adaptive Model Predictive Controller (AMPC) is designed. Performance of AMPC is compared with that of Pi controller via computer simulation. As it was expected, the performance of AMPC is superior.

Keywords: Methanol to olefin process, HZSM-5 catalyst, Kinetic model, cooling system, Adaptive model predictive control


مقطع : کارشناسی ارشد

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید