Μηχανική Βιομηχανικών Αντιδραστήρων – Υπολογιστικό θέμα E ΘNIKO Μ EΤΣΟΒΙΟ Π ΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σ ΧΟΛΗ Χ ΗΜΙΚΩΝ Μ ΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ ΟΜΕΑΣ ΙΙ : Α νάλυσης, Σ χεδιασμού &

Παρουσίαση με θέμα: "Μηχανική Βιομηχανικών Αντιδραστήρων – Υπολογιστικό θέμα E ΘNIKO Μ EΤΣΟΒΙΟ Π ΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σ ΧΟΛΗ Χ ΗΜΙΚΩΝ Μ ΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ ΟΜΕΑΣ ΙΙ : Α νάλυσης, Σ χεδιασμού &"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μηχανική Βιομηχανικών Αντιδραστήρων – Υπολογιστικό θέμα E ΘNIKO Μ EΤΣΟΒΙΟ Π ΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σ ΧΟΛΗ Χ ΗΜΙΚΩΝ Μ ΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ ΟΜΕΑΣ ΙΙ : Α νάλυσης, Σ χεδιασμού & Α νάπτυξης Δ ιεργασιών & Σ υστημάτων Διδάσκοντες: Ν. Παπαγιαννάκος, Κ.Φιλιππόπουλος Υποστήριξη ΦΑ: Θ. Ξενίδου, Χ. Τεμπλής Μάθημα κατεύθυνσης 8 ου εξαμήνου

2 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Σχηματική αναπαράσταση αντιδραστήρα Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Κίνητρο – στόχος 1.Η δραστική μείωση των οργανικών θειούχων ενώσεων που περιέχονται στο αργό πετρέλαιο - περιβαλλοντικοί & τεχνικοί λόγοι 2.Η απομάκρυνση επιτυγχάνεται με καταλυτική επεξεργασία του πετρελαϊκού κλάσματος παρουσία υδρογόνου, σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση

3 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Χημικές αντιδράσεις – ολική κινητική 1.Αντιδράσεις υδρογονοαποθείωσης 2.Αντιδράσεις υδρογόνωσης ακόρεστων δεσμών, υδρογονοδιάσπασης μεγάλων αλυσίδων, κ.α. - εξώθερμες αντιδράσεις

4 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Χαρακτηριστικά αντιδραστήρα •Αδιαβατικός αντιδραστήρας •Σταθερές καταλυτικές κλίνες -αποτροπή υπερθέρμασης -τροφοδοσίας υδρογόνου -λόγο μαζών V 1 /V 2 /V 3 = 1/2/3

5 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Δεδομένα λειτουργίας & γεωμετρικά χαρακτηριστικά αντιδραστήρα

6 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Ζητούμενα προσομοίωσης 1.Οι κατανομές κατά μήκος του αντιδραστήρα: -μερικών πιέσεων του υδρογόνου και του υδροθείου -θερμοκρασιακή κατανομή -κατανομή της συγκέντρωσης (ppm) του θείου στην υγρή φάση 2.Η θερμοκρασία εισόδου των τροφοδοσιών για την επίτευξη συγκέντρωσης θείου στο προϊόν 100 ppm. 3.Ο μέγιστος χρόνος λειτουργίας του καταλύτη πριν την αναγέννησή του αν - η μέγιστη επιτρεπτή θερμοκρασία λειτουργίας του καταλύτη είναι 420 o C - ο ρυθμός αποδραστικοποίησης του είναι ε(t) = (t σε ημέρες) - η μέγιστη επιτρεπτή συγκέντρωση του θείου στο ρεύμε εξόδου 370 ppm.

7 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Παραδοχές προσομοίωσης -Εμβολική ροή -Ψευδοομογενής διφασική ροή (δεν λαμβάνοται υπόψη φαινόμενα εξάτμισης υγρού ή συμπύκνωσης αερίου, αλλά κάθε συστατικό αποδίδεται σε μία και μόνο φάση) -Πλήρης διαβροχή κλίνης - Αντιδράσεις πάνω στα ενεργά κέντρα -Αέρια φάση – μίγμα τελείων αερίων -Πτώση πίεσης δεν λαμβάνεται υπόψη -Αδιαβατική λειτουργία αντιδραστήρα -Αντιδράσεις υδρογονοαποθείωσης και αντιδράσεις κατανάλωσης υδρογόνου -Όλη η εκελυόμενη θερμότητα αποδίδεται στις αντιδράσεις κατανάλωσης υδρογόνου Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης

8 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Δεδομένα: παράμετροι κινητικών εξισώσεων Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης

9 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Δεδομένα: θερμοχωρητικότητες Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης •Αερίων (J/mol/K) Δεδομένα: θερμοχωρητικότητες •Πετρελαίου (kJ/kg/K)

10 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Σύμβολα Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης

11 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Περιβάλλον προσομοίωσης: εναλλακτικές δυνατότητες •Visual Fortran - http://ecourses.chemeng.ntua.gr/courses/computer-programming/ -http://www.chemeng.ntua.gr/the_course/Industrial_Reactor_Engineering •cloud του NTUA (cloudfront.central.ntua.gr) - έχει Geany+Fortran - θέλει Java version μέχρι 1.7.0_17 - oδηγίες: http://www4.central.ntua.gr/wiki/central-cloud/java/ Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Λεπτομέρειες αριθμητικής επίλυσης •Μέθοδος Runge-Kutta -http://www.chemeng.ntua.gr/the_course/Industrial_Reactor_Engineering

12 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/ Εκπόνηση υπολογιστικού θέματος - Σε ομάδες (το πολύ 2 ατόμων) - Συνεισφορά στο βαθμό μαθήματος : 15% - Παράδοση θέματος - Ημερομηνία Παράδοσης : 30 Μαϊου 2014 - Τ ελική αναφορά Περιεχόμενα : Περιγραφή λειτουργίας του αντιδραστήρα Περιγραφή μαθηματικού μοντέλου και παραδοχών Κατάστρωση μαθηματικού μοντέλου Αλγόριθμος επίλυσης μοντέλου Απαντήσεις στα ερωτήματα με τα ζητούμενα διαγράμματα Συμπεράσματα και σχόλια για τη λειτουργία του αντιδραστήρα - Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης