فایل شبیه سازی Aspen PLUS v.8.4
راکتور تعادلی تولید آمونیاک از هیدروژن و نیتروژن با استفاده از راکتور تعادلی Rgibbs شبیه سازی شده است. شبیه سازی بر مبنای تولید سالیانه 8000 تن آمونیاک به انجام رسیده است.
نیروگاههای هسته ای حدود 17 درصد برق را تأمین می کنند برخی کشورها برای تولید نیروی الکتریکی خود، وابستگی بیشتری به انرژی هسته ای دارند. براساس آمار آژانس انرژی اتمی، 75 درصد برق کشور فرانسه در نیروگاههای هسته ای تولید می شود و در ایالات متحده، نیروگاههای هسته ای 15 درصد برق را تأمین می کنند. بیش از چهارصد نیروگاه هسته ای در سراسر دنیا وجود دارد که بیش از یکصد عدد آنها در ایالات متحده واقع شده است. یک نیروگاه هسته ای بسیار شبیه به یک نیروگاه سوخت فسیلی تولید کننده انرژی الکتریکی است و تنها تفاوتی که دارد، منبع گرمایی تولید بخار است. این وظیفه در نیروگاه هسته ای برعهده رآکتور هسته ای است.
رآکتور هسته ای
همه رآکتورهای هسته ای تجاری از طریق شکافت هسته ای گرما تولید می کنند. همانطور که می دانید، شکافت اورانیوم نوترون های زیادی آزاد می کند، بیشتر از آنکه لازم باشد. اگر شرایط واکنش مساعد باشد فرآیند به طور خود به خودی انجام می شود و یک زنجیره از شکافت های هسته ای به وجود می آید. نوترونهایی که از فرآیند شکافت آزاد می شوند، بسیار سریعند و هسته های دیگر نمی توانند آنها را به راحتی جذب کنند. از این رو در اکثر رآکتورها قسمتی به نام کند کننده نوترون وجود دراد که در آن از سرعت نوترونها کاسته می شود و در نتیجه نوترونها به راحتی جذب می شوند. چنین نوترونهایی آن قدر کند می شوند تا با هسته راکتور به تعادل گرمایی برسند. نام گذاری این نوترونها به نوترونهای گرمایی یا نوترونهای کند هم از همین رو است.
مقدار انرژی گرمایی که در یک رآکتور پارامتر بحرانی است و با کنترل آن می توان رآکتور را در حالت عادی نگاه داشت. این کار با تنظیم تعداد میله های کنترل درون رآکتور صورت می گیرد. میله کنترل از مواد جذب کننده نوترون ساخته شده است و با افزایش یا کاهش جذب نوترون، می توان گسترش واکنش زنجیره ای را کاهش یا افزایش داد. البته با استفاده از کند کننده های نوترون یا تغییر دادن نحوه قرار گیری میله های سوخت هم می توان انرژی خروجی رآکتور را کنترل کرد.
طراحی یک رآکتور
رآکتورهای هسته ای برای انجام واکنش های هسته ای در مقیاس وسیع طراحی می شوند. گرما، اتمهای جدید و تابش بسیار شدید نوترون، محصولات واکنش انجام شده در رآکتور هستند و بسته به استفاده ای که از رآکتور می شود، از یکی از محصولات استفاده می شود. در یک نیروگاه هسته ای تولید برق از انرژی گرمایی تولید شده برای چرخاندن توربین و درنهایت تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. در برخی رآکتورهای نظامی و آزمایشی بیشتر از باریکه نوترون پر انرژی استفاده می شود تا مواد ساده را به عناصر کم یاب و جدیدی تبدیل کنند.
هدف از رآکتور هر چه باشد، برای به دست آوردن این محصولات لازم است یک واکنش هسته ای زنجیره ای به طور پیوسته ادامه یابد. برای ادامه یک واکنش زنجیره ای هم رآکتور باید در حالت بحرانی یا فوق بحرانی قرار داشته باشد. کند کننده و وسیله کنترل در فراهم آوردن چنین شرایطی نقش بسیار مهمی برعهده دارند.رآکتوری که از کند کننده استفاده می کند، رآکتور گرمایی یا رآکتور کند نامیده می شود. این رآکتورها با توجه به نوع کند کننده ای که مورد استفاده قرار می گیرد طبقه بندی می شوند. آب معمولی ( آب سبک )، آب سنگین و گرافیت، مواد رایج کند کننده هستند. البته گرافیت مشکلات فراوانی را به وجود می آورد و بسیار خطرآفرین است، مانند حادثه انفجار چرنوبیل یا آتش سوزی وانیدسکیل.رآکتورهایی که از کند کننده ها استفاده نمی کنند، رآکتورهای سریع خوانده می شوند. در این نوع رآکتورها فشار ذرات نوترون بسیار بالا است و از این رو می توان برخی واکنش های هسته ای را در آنها انجام داد که ترتیب دادن آنها در رآکتور کند بسیار مشکل است. شرایط خاصی که در رآکتورهای سریع وجود دارد، سبب می شود بتوان هسته اتم توریوم و برخی ایزوتوپ های دیگر را به سوخت هسته ای قابل استفاد تبدیل کرد. چنین رآکتوری می تواند سوختی بیش از حد نیاز خود را تولید کند و به همین دلیل به آن رآکتور سوخت ساز هم گفته می شود.
در همه رآکتورها، قلب رآکتور که دمای بسیار زیادی دارد باید خنک شود. در یک نیروگاه هسته ای، سیستم خنک ساز به نوعی طراحی می شود که از گرمای آزاد شده به بهترین شکل ممکن استفاده شود. در اغلب این سیستمها از آب استفاده می شود. اما آب نوعی کند کننده هم محسوب می شود و از این رو نمی تواند در رآکتورهای سریع مورد استفاده قرار گیرد. در رآکتورهای سریع از سدیم مذاب یا نمک های سدیم استفاده می شود و دمای عملیاتی خنک ساز بالاتر است. در رآکتورهایی که برای تبدیل مورد طراحی شده اند، به راحتی گرمای آزاد شده را در محیط آزاد می کنند.
در یک نیروگاه هسته ای، رآکتور کند منبع آب را گرم می کند و آن را به بخار تبدیل می کند. بخار آب توربین بخار را به حرکت در می آورد ، توربین نیز ژنراتور را می چرخاند و به این ترتیب انرژی تولید می شود. این آب و بخار آن در تماس مستقیم با راکتور هسته ای است و از این رو در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار می گیرند. برای پیشگیری از هر گونه خطر مرتبط با این آب رادیواکتیو، در برخی رآکتورها بخار تولید شده را به یک مبدل حرارتی ثانویه وارد می کنند و از آن به عنوان یک منبع گرمایی در چرخه دومی از آب و بخار استفاده می کنند. بدین ترتیب آب و بخار رادیواکتیو هیچ تماسی با توربین نخواهندداشت.
شامل 27 صفحه word
این محصول در قالب پی دی اف و 162 صفحه می باشد.
این پایان نامه جهت ارائه در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی طراحی و تدوین گردیده است . و شامل کلیه مباحث مورد نیاز پایان نامه ارشد این رشته می باشد.نمونه های مشابه این عنوان با قیمت های بسیار بالایی در اینترنت به فروش می رسد.گروه تخصصی ما این پایان نامه را با قیمت ناچیزی جهت استفاده دانشجویان عزیز در رابطه با منبع اطلاعاتی در اختیار شما قرار می دهند. حق مالکیت معنوی این اثر مربوط به نگارنده است. و فقط جهت استفاده ازمنابع اطلاعاتی و بالابردن سطح علمی شما در این سایت ارائه گردیده است.
چکیده
این پروژه به طراحی و شبیه سازی راکتور هیدروژن گیری از اتیل بنزن که منجر به تولید استایرن می گردد، می پردازد. در آغاز به روش های تولید استایرن پرداخته شده که یکی از مهمترین آنها هیدروژن گیری از اتیل بنزن می باشد که به صورت های، آدیاباتیک و غیر آدیاباتیک انجام می گیرد. راکتور غیر آدیاباتیک جریان شعاعی برای هیدروژن گیری اتیل بنزن و تبدیل به استایرن پیشنهاد می شود. جریان شعاعی و ادامه گرمایش واکنشگرها (با استفاده از بخار سوپر هیت در گرمکن حرارتی) از خصوصیات جدید در این طراحی می باشند. بخار سوپر هیت در لوله های گرمکن حرارتی جریان دارد که لوله های گرمکن حرارتی هم از میان بستر کاتالیستی و در جهت شعاع راکتور عبور می کنند. مدل به دست آمده از راکتور جریان شعاعی غیر آدیاباتیک در طراحی جدید، برای بخار سوپر هیت یکسان مصرفی در مقایسه با دو راکتور آدیاباتیک جریان شعاعی با گرمایش بین مراحل، انتخاب پذیری بیشتری دارد.
بیشتر روابط سینتیکی در دسترس برای مدلسازی راکتورهای صنعتی شبه هموژن استفاده می شوند. در این پروژه مدل هموژن با در نظر گرفتن نفوذ واکنشگرها به داخل قرص های کاتالیست و به دست آوردن پروفایل غلظت داخل دانه به مدل هتروژن توسعه داده می شود.
سپس هیدروژن گیری غیر آدیاباتیک انتخاب گردیده و برنامه ریاضی آن نوشته شده و گراف های آن در سه دمای 800، 810 و 820 درجه کلوین ترسیم و نتایج در پایان آورده شده است، این واکنش بر روی بستر کاتالیستی که بخش عمده آن را اکسید آهن تشکیل می دهد، صورت می پذیرد. واکنش های انجام شده بر روی بستر شش واکنش فرض شده است و براساس آن معادلات حاکم به دست آورده شده است.
از نتایج حاصل از حل معادلات می توان نتیجه گرفت که هرچه شعاع قرص های کاتالیست را کاهش دهیم و دمای ورودی واکنشگرها را افزایش دهیم به خاطر افزایش عامل تأثیر، مدل هموژن به مدل هتروژن نزدیکتر می شود و می توان از حل معادلات بخش هتروژن صرف نظر کرد.
مقدمه
اولین بار استایرن از تقطیر شیره درخت حنا در سال 1800 توسط بوناستر (Bonaster) به دست آمد. تولید تجاری استایرن توسط دو شرکت بادیش آنیلین سودا فابریک (BASF) و داو کمیکال (Dow Chemical) شروع و در دوران جنگ جهانی دوم به اوج خود رسید.
استایرن به عنوان فنیل اتیلن، وینیل بنزن، کتیرول و یا سینامین شناخته شده است و یکی از بااهمیت ترین منومرهای صنعتی غیر اشباع آروماتیکی می باشد. استایرن به طور طبیعی به مقدار کم در بعضی از گیاهان و غذاها تولید می شود. همچنین مشخص شد که دارچین، هسته خرما و بادام زمینی و نیز در قیر هم موجود می باشد.
گسترش و توسعه فرایندهای تجاری تولید استایرن که بر پایه هیدروژن گیری از اتیل بنزن بنا شده، در سال 1930 ساخته شده است. نیاز برای لاستیک های استایرن و بوتادی ان در طول جنگ جهانی دوم موجب یک جنبش برای تولید هرچه بیشتر شد.
پس از 1949 یک منومر با توانایی پلیمریزاسیون بالا، دارای خلوص بالا، تمیز بی رنگ و ارزان تولید شد. مصارف زمان صلح پلاستیک های با پایه استایرن گسترش پیدا کرد و هم اکنون پلی استایرن یکی از ارزان ترین ترمو پلاستیک ها براساس هزینه و حجم می باشد.
استایرن در حالت و شرایط عادی به صورت مایع می باشد، لذا به راحتی می توان آن را جابجا نمود.
فصل اول: شناخت و معرفی استایرن
1-1- خصوصیات فیزیکی
استایرن مایعی با رایحه خوش است و مهمترین خصوصیات آن در جدول (1-1) آورده شده است. فشار بخار راهی کلیدی برای ساخت تجهیزات و جداسازی استایرن می باشد. اطلاعات فشار بخار که با حساسیت ویژه ای به دست آمده است در جدول (1-2) آورده شده است. استایرن در بیشتر حلال های آلی به هر میزان حل می گردد. همچنین حلال خوبی برای لاستیک های مصنوعی و پلیمرهای خطی سنگین می باشد. همچنین استایرن به مقدار کم در مواد پلی والنت – هیدروکسی مانند گلیکول و دی گلیکول حل می شود. همچنین استایرن و آب به مقدار کم در یکدیگر حل می گردند. ترکیب مخلوط آزئوتروپ در فشار استاندارد در حدود 65% وزنی استایرن و 35% وزنی آب می باشد و پایین ترین نقطه جوش این مخلوط 94/8 درجه سانتیگراد است. در جدول (1-3) برخی از این اطلاعات آورده شده است.
مهمترین پارامترهای کنترل و بازرسی تولید و مصرف استایرن شاخص انکساری و چگالی آن می باشد که در جدول (1-4) آورده شده است. جدول (1-5) اطلاعات ویسکوزیته، کشش سطحی و ظرفیت گرمایی ویژه آورده شده است.
2-1- خواص شیمیایی
مهمترین واکنش استایرن پلیمریزه شدن و تبدیل به پلی استایرن است. ولی با منومرهای دیگر نیز پلیمریزاسیون انجام داده و تولید نوع جدیدی از هموپلیمر می کند. کوپلیمر شدن با بوتادی ان، لاستیک مصنوعی Bunas (لاستیک امولوسیونی بوتادی ان E-SBR) تولید می کند.
اکسیداسیون و سوختن استایرن در هوا از اهمیت ویژه ای برخوردار است این واکنش، رادیکالی با جرم مولکولی بسیار بالا تولید می کند. استایرن همچنین به ترکیبات دیگر شامل بنزآلدئید، فرمالدئید و فرمیک اسید اکسید می شود، انواع دیگر واکنش های آلکنی و شاخه آلکنی استایرن با مواد اکسید کننده قوی می باشد. استایرن می تواند متحمل واکنش افزایشی به پیوند دوگانه در کنار زنجیره و هم در حلقه شود. واکنش با برم در اضافه شدن سرد، استایرن دی برمید را تولید می کند که این ماده به خوبی کریستالیزه می شود. از این واکنش برای شناسایی استایرن و محاسبه مقدار آن در حلال استفاده می شود. از جدا کردن و بیرون آوردن یک هیدروژن برمید از استایرن دی برمید، آلفا – برمو استایرن تولید می گردد. همچنین می توان از حرارت دادن آن به همراه اکسید کلسیم، فنیل استیلن تولید کرد. اضافه کردن کلر، تولید استایرن دی کلراید می کند که با حذف یک هیدروژن کلراید می تواند به صورت های آلفا کلرو استایرن و بتا کلرو استایرن تبدیل شود. هالوهیدرین ها یک ماده واسطه مهم در علم شیمی تهیه مواد می باشند. آنها با مواد قلیایی واکنش داده و تولید اکسید استایرن می نماید. همچنین هیدرولیز بیشتر آنها تولید فنیل گلیکول می کند.
استایرن و ید در حضور اکسید جیوه (II) و آب تولید ید و هیدرین می کند. فنیل اتانول یکی از مواد واسطه مهم در تولید مواد معطر است. این ماده از هیدراسیون استایرن به وسیله اضافه کردن مقداری استات جیوه (II) به دست می آید.
به طور مشابه متیل اتر به وسیله اضافه کردن متانل در حضور اسید سولفوریک به دست می آید. واکنش های زیادی از استایرن با ترکیبات گوگرد و نیتروژن مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. استایرن با دی اکسید گوگرد، کلرید گوگرد، سدیم یا آمونیوم دی تیونیت، مرکاپتان، آنیلین، آمین، دی آزومتان و سدیم هیدرازین واکنش داده تا پیوند دوگانه کربن – کربن شاخه اتیلنی شکسته شود. حرارت دادن استایرن به همراه گوگرد در دمای بالا تولید هیدروژن سولفید، استایرن سولفید و دی فنیل تیوفن می کند.
استایرن در دماهای پایین با نمک های نقره و مس تشکیل کمپلکس می دهد که این ترکیب مناسب برای خالص سازی و جداسازی استایرن از مخلوط دیگر هیدروکربن ها می باشد. رنگ کمپلکس مسی باعث عدم استفاده از این فلز و دیگر آلیاژها و ترکیبات آن در ترکیب با استایرن شده است.
ترکیبات لیتیوم مانند C2H5Li پلیمریزاسیون استایرن را آغاز می کنند. در حضور اتر، استایرن تقریبا به طور کامل به وسیله سدیم پلیمریزه می شود. پلیمریزاسیون کنترل شده الفین ها، طیف وسیعی از تولیدات صنعتی را شامل می شود که ما را با پلیمرهای جدیدی مانند پلاستیک ها، روغن ها و منسوجات آشنا می کند. هیدروکربن های آروماتیک مانند بنزن می تواند همان گونه که دیگر الفین ها می توانند در حضور AlCl3 به استایرن اضافه شوند، اضافه شوند.
این سمینار در قالب فایل ورد می باشد.