بررسی رفتار دینامیکی راکتور ستونی حبابی چند مرحله ای اکسیداسیون ایزوپروپیل الکل با استفاده از مدل پراکندگی محوری

در این تحقیق مدل سازی راکتور ستونی حبابی 6 مرحله ای اکسیداسیون ایزوپروپیل الکل در مقیاس نیمه صنعتی واقع در شرکت پژوهش و فناوری پتروشیمی ( مرکز اراک ) و به منظور تولید پراکسید هیدروژن با به کارگیری مدل پراکندگی محوری در هر دو فاز گاز و مایع انجام شد . در هر مرحله از راکتور، گاز از طریق یک سینی، شامل 27 روزنه به زیر کلاهک رسیده و از طریق 80 روزنه موجود روی سطح کلاهک در مایع ( ارتفاع 1/8 متر ) پراکنده و پس از واکنش با آن، به سینی بالایی رفته و مایع نیز از طریق مجرای زیر کلاهک وارد سینی پایینی می گردد . جهت مدل سازی این راکتور، هر مرحله از آن به صورت یک راکتور ستونی حبابی، جداگانه مدل و معادلات حاکم بر آن با نوشتن موازنه جرم برای هر دو فاز استخراج گردید . با توجه به تعداد اجزاء موجود در راکتور، برای هر مرحله، 10 معادله دیفرانسیل جزئی و غیرخطی بدست آمد . مجموعه معادلات حاصل برای 6 مرحله , به یکدیگر وابسته بوده و به طور همزمان حل گردیدند . جهت حل عددی، از روش تقریب تفاضل های محدود استفاده و یک بسته نرم افزاری با Matlab-6 تهیه گردید . نتایج حاصل از مدل سازی برای دبی جرمی و ترکیب درصد وزنی اجزاء مایع و گاز خروجی از راکتور با داده های تجربی در شرایط پایا مقایسه و تطبیق خوبی مشاهده گردید . اثر دما و فشار بر روی رفتار پایای راکتور نیز تحلیل شده اند . با گذشت زمان و به واسطه تولید بیشتر پراکسید هیدروژن، ایزوپروپیل الکل با سرعت بیشتری مصرف می گردد . غلظت اجزاء در گاز خروجی، پس از گذشت زمان کوتاهی نسبت به زمان لازم برای پایا شدن غلظت اجزاء در فاز مایع، به حالت پایا رسیده است که بالا بودن شدت انتقال جرم در برابر سرعت واکنش را به اثبات می رساند . سرعت ظاهری گاز و مایع در خروجی راکتور با زمان نیز شبیه سازی و تحلیل شده است .

Keywords:

راکتور ستونی حبابی , پراکندگی محوری , پراکسید هیدروژن , ایزوپروپیل الکل , شبیه سازی