احمد جامه خورشید

متانول یکی از سه محصول بسیار مهم صنایع شیمیایی در دنیا بوده و مواد بسیاری از آن مشتق می شوند. همچنین با توجه به کمبود قابل پیش بینی منابع انرژی در آینده، مصرف مستقیم متانول به عنوان سوخت پاک و یا در تولید هیدروژن مصرفی پیل های سوختی، بسیار مورد توجه است. در کار حاضر به بررسی راکتور جریان شعاعی-محوری تولید متانول پرداخته شده که جدیدترین نوع راکتور سنتز متانول است و به جای استفاده از راکتور پوسته و لوله قدیمی، از راکتور پوسته و صفحه استفاده شده است. علاوه بر آن، جریان سیال در راکتور به هر دو صورت محوری و شعاعی است به طوری که در 70 سانتی متر اول بستر کاتالیست، جریان محوری است و در ادامه بستر، جریان گاز به صورت شعاعی جریان دارد. در صفحات بخار اشباع با دمای 460 کلوین جهت خنک سازی راکتور، در جریان است و در پوسته گاز از روی بستر کاتالیست عبور می کند و واکنش انجام می شود. صفحات روی دو حلقه اطراف مرکز راکتور قرار دارند و کاتالیست ها بین این صفحات قرار دارند. هدف این مطالعه، شبیه سازی سه بعدی راکتور شعاعی-محوری با روش دینامیک سیالات محاسباتی و مقایسه آن با داده صنعتی است. همچنین برای بهبود عملکرد راکتور، دو طرح پیشنهاد داده و به بررسی و مقایسه نتایج حاصل با راکتور شعاعی- محوری پرداخته شده است. در طرح اول، به جای دو حلقه صفحات خنک کننده، از یک سری حلقه برای صفحات استفاده شد به این ترتیب تعداد صفحات خنک کننده کاهش یافت و باعث صرفه جویی در هزینه و مصرف آب شد. در طرح دوم، در حلقه خارجی به جای جریان بخار آب اشباع، جریان خوراک به منظور پیش گرم شدن، از صفحات خنک کننده عبور داده شده است. نتایج نشان داد که در راکتور طرح نوین یک چون دما در محیط واکنش بیش تر از راکتور شعاعی- محوری است، تولید متانول نیز 3٪ بیشتر است. در راکتور طرح نوین دو نیز به دلیل پیش گرم شدن جریان خوراک، تولید متانول 2٪ افزایش پیدا کرده همچنین در مصرف آب هم 50٪ صرفه جویی شد. همچنین در هر دو طرح پیشنهادی مقدار CO، CO2 و H2 در خروجی نسبت به راکتور شعاعی- محوری کاهش یافت.