پایان نامه کارشناسی ارشد شیمی مدلسازی و شبیه سازی راکتور دوغابی سنتز فیشر- تروپش جهت تولید سوختهای سنتزی

اختصاصی از فی دوو پایان نامه کارشناسی ارشد شیمی مدلسازی و شبیه سازی راکتور دوغابی سنتز فیشر- تروپش جهت تولید سوختهای سنتزی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این محصول در قالب  پی دی اف و 147 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:

به طور کلی تکنولوژی تبدیل گاز به مایع (GTL) تبدیل شیمیایی گاز طبیعی به سوخت مایع قابل حمل و نقل از قبیل متانول یا سوختهای میعانی نوع پالایش نفت متداول را در پی دارد. جدیدترین ترم GTL که به صورت خیلی ضعیف کاربردی شده است برای روشهای تبدیل فیزیکی از قبیل گاز طبیعی مایع شده (LNG) و همچنین روشهای تبدیل شیمیایی که تولید محصولاتی از قبیل دی متیل اتر (DME) که ممکن است در شرایط محیطی بصورت مایع نباشند را تولید می کنند.

در این پایان نامه توجه ما بیشتر بر روی تکنولوژی های GTL برمبنای تولید سوخت دیزل توسط سنتز فیشر- تروپش می باشد. از انجایی که ظرفیت نفت خام قابل استفاده برای پالایشگاهها روبه تنزل و ذخایر گاز طبیعی رها شده در حال افزایش می باشد از اینرو اتصال گرایشهای واگرا محرکی جهت جستجو برای کارآیی بیشتر فرآیندهای جدید تولید GTL که به طور کلی بوسیله هزینه های سرمایه گذاری بالا و کم بودن بازده حرارتی مطلوب محدود شده اند می باشد. فعالیت برای توسعه متمرکز و پیشنهاد تکنولوژی های جدید GTL به مبنای FTS برای بهبودی وضعیت اقتصادی تولید چنین فراوردهایی نسبت به عملیات متداول پالایش نفت بیان می شود.

سنتز فیشر- تروپش فرآیند تبدیل کاتالیستی گاز سنتزبه فرآیندهای هیدروکربنی می باشد که بسته به نوع کاتالیست مورد استفاده گستره متنوعی از هیدروکربنها را شامل خواهد شد.

در این پایان نامه، مدلسازی تبدیل گاز سنتز به سوختهای سنتزی در یک راکتور کاتالیستی دوغابی Slurry و شبیه سازی آن توسط برنامه ای تهیه شده در محیط Matlab بررسی خواهد شد. بدین منظور مجموعه معادلات پیوستگی، حرارت، غلظت و سینتیک واکنش با استفاده از روش عددی حل می گردد.در پایان نتایج محاسبات شامل تغییرات درصد تبدیل، توزیع محصولات، توزیع دما و غلظت در طول راکتور ارائه می شود.

مقدمه:

درحال حاضر، جهان شاهد گسترش روزافزون استفاده از گاز طبیعی است. بیشتر این پیشرفت در کاربردهای سوختی می باشد. عوامل مختلفی در این امر موثرند که عبارتند از:

1- محدودیتها و مسایل زیست محیطی، صنایع را ناگزیر از مواد خام تمیزتر می کند.

2- رو به زوال رفتن منابع و ذخایر نفتی ؛ با در نظر گرفتن الگوی مصرف فعلی انرژی، منابع نفتی خاورمیانه تا کمتر از ۵۰ سال دیگر جوابگوی نیاز انرژی خواهد بود . تا سال ۲۰۰۰ میلادی، میزان بهره برداری از ذخایر نفتی در خاورمیانه، سالیانه ۲% افزایش می یافت؛ ولی از این تاریخ به بعد ، صادرات نفت خام رو به کاهش نهاد که پیش بینی های انجام شده حاکی از آن است که صادرات نفت در حدود سالهای ۲۰۱۰ متوقف خواهد شد.

3- در بهره برداری کامل از یک میدان نفتی، مقدار بسیار زیادی گاز طبیعی استحصال می شود که یکی از منابع عمده آن به شمار می رود.

4- گاز طبیعی منبعی ارزان قیمت برای کربن محسوب می شود. در حال حاضر هزینه تمام شده هر پاوند کربن که از گاز طبیعی بدست می آید، در حدود 0/04 دلار است که در مقایسه با کربن بدست آمده از نفت خام که هزینه تمام شده آن در حدود 0/1 – 0/08 دلار است، ارزانتر می باشد.

5- کشور ایران، با داشتن بیش از ۱۵ درصد ذخایر گاز طبیعی جهان یکی از غنی ترین کشورها در این زمینه می باشد که ارائه راهکارهای مناسب و با صرفه جهت استفاده از این منابع بسیار حیاتی وجدی بنظر می رسد.

در جهان منابع و ذخایر گازی فراوانی وجود دارد. کارایی بسیار پایین در زمینه ی حمل ونقل گاز باعث می شود تا این فرآورده با ارزش توسط مشعلها در سر چاها و یا در پالایشگاهها سوزانده شود.

مقاله درباره شبیه سازی دو فازی رآکتورهای

اختصاصی از فی دوو مقاله درباره شبیه سازی دو فازی رآکتورهای دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

 

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 

تعداد صفحه:6

فهرست و توضیحات:

مقدمه

شبیه سازی دو فازی رآکتورهای بستر سیال شده گاز- جامد با مدل تانک های سری

چکیده: در این مقاله مدل جدیدی برای شبیه سازیرآکتورهای بستر سیال شده بر مبنای روشتانک های سری ارایه شده است که قابل استفاده در نرم افزارهای شبیه ساز فرایند است. در این مدل بستر سیال شده به تعدادی بخش برابر تقسیم می شود و هر بخش شامل فاز حباب و فاز امولسیون است. در هر بخش دو پدیده واکنش شیمیایی و انتقال جرم به صورت هم زمان رخ می دهد. فاز حباب با استفاده از رآکتور جریان قالبی و فاز امولسیون با استفاده از رآکتور به طور کامل آیخته مدل شده اند. ویژگیهای هیدرودینامیکی فازها با استفاده از مدل دینامیک دو فازی محاسبه می شود. اعتبار مدل ارایه یشده به کمک داده های تجربی به دست آمده از مقاله های بررسی شده و نتیجه های حاصل بیانگر دقت مناسب این مدل در پیش بینی عملکرد راکتور بستر سیال هستند. نتیجه های این شبیه سازی می تواند در شبیه سازی فرایندهایی که در آن ها از بستر سیال استفاده می شود به کار رود.

بسترهای سیال شده گاز- جامد کاربرد گسترده ای در صنایع شیمیایی دارند. سابفه استفاده از این بسترها به پیش از50 سال سال می رسد از جمله موردهای کاربرد بسترهای سیال شده در صنایع شیمیایی استفاده از آنها به عنوان رآکتور است. با کشف پدیده سیال سازی و  مشخص شدن مزایای این روش نسبت به سایر روش های تماس گاز- جامد به تدریج بسیاری از فرایندهایی که بر مبنای تماس فازهای – گازجامد هستند مانندخشک کن ها ، واحد های گرانول سازی و رآکتورهای کاتالیستی گاز- جامد، با بسترهای سیال شده جایگزین شده اند. گسترش کاربرد این نوع بسترها ولزوم شناخت پدیده های واقع شده در آنها زمینه تحقیقات بسیاری در دهه های اخیر بوده است. حتی امروزه انجام تحقیقات در این زمینه از نظر صنعتی و دانشگاهی حایز اهمیت است.

پایان نامه کارشناسی ارشد شیمی شبیه سازی راکتور پیرولیز پروپان به روش CFD

اختصاصی از فی دوو پایان نامه کارشناسی ارشد شیمی شبیه سازی راکتور پیرولیز پروپان به روش CFD دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل در قالب  پی دی اف و 150 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

تبدیل هیدروکربن های اشباع پارافینی به هیدروکربن های غیر اشباع آلیفاتیکی و آروماتیکی از جمله مهمترین فرآیندهای پتروشیمی محسوب میشود. در این پروژه فرآیند شکست حرارتی (پیرولیز) پروپان در یک راکتور صنعتی به روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شبیه سازی شده است. مدل مورد استفاده در این پروژه شامل یک راکتور لوله ای به طول 95 متر میباشد. مدل سینتیکی استفاده شده، مدل مولکولی شامل ده واکنش شکست به همراه واکنش تشکیل کک میباشد. فلاکس حرارتی با یک پروفایل ثابت به دیواره های راکتور وارد میگردد. افزایش دمای دیواره ها سبب داغ شدن مخلوط گازی شده و واکنش های پیرولیزرا سبب میشود. نتایج حاصل از شبیه سازی سه بعدی مدل نشان داد که تعدادی از ترکیبات حاصل از پیرولیز دارای غلظت ماکزیمم در طول راکتور هستند که نشان دهنده شرکت نمودن این ترکیبات در واکنشهای ثانویه میباشد. پیش بینی محل وقوع واکنشها در هر نقطه از راکتور از جمله مزایای استفاده از این روش میباشد. در این شبیه سازی مقادیر پروفایل دما، فشار، غلظت ترکیبات حاصل از پیرولیز و کک تشکیل شده در طول راکتور قابل مقایسه با نتایج تجربی است. پروفایل دمایی در جهت شعاعی در مقاطع مختلف از طول راکتور نیز بررسی گردیده است.

مقدمه:

پیشرفت روز افزون بشر در زمینه کامپیوتر ها و توان بالای محاسباتی آنها بر سرعت تحقیقات افزوده و از این طریق کمک بزرگی به توسعه علم وتکنولوژی نموده است. صنایع شیمیایی نیز از این ره آورد قرن بیست و یکم بی نصیب نمانده اند بطوریکه امروزه، استفاده از کامپیوترها جزئی لاینفک از هرگونه برنامه تحقیقاتی در زمینه طراحی فرایندها و واحدهای صنعتی بشمار می رود. در حقیقت در سالهای اخیر طراحی واحدهای صنعتی با استفاده از مدل سازی و شبیه سازی واحدهای صنعتی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این روش محققین را قادر ساخته تا در کمترین مدت و بدون صرف هزینه های هنگفت یک واحد صنعتی ر ا طراحی نمایند و اثرات تغییرات پارامترهای مختلف برروی سیستم را مطالعه نموده و با توجه به شرایط موجود، بهترین طراحی را در کوتاه ترین زمان ارائه دهند. بطور مثال با مدل سازی و شبیه سازی یک راکتور، میتوان اثرات تغییر نوع و میزان خوراک ورودی، فشار، درجه حرارت و… را بر روی توزیع محصولات خروجی، براحتی و در کوتاهترین زمان ممکن مشاهده نموده و با توجه به نیاز بیشتر به محصولی خاص، این پارامترها را تغییر داده و بهترین شرایط را برای رسیدن به هدف مشخص نمو د .موردی که مادر اینجا به بررسی آن می پردازیم پیرو لیز یا شکست حرارتی (Thermal Cracking) پروپان می باشد؛ این فرایند منجر به تولید اولفین ها و دی اولفین ها و تا حدی آروماتیک ها می گردد که همگی از مواد پایه و مهم درصنایع پتروشیمی بشمار می روند.

برای شبیه سازی یک راکتور شکست حرارتی، لازم است ابتدا مدل سینتیکی مناسبی که مکانیزم واکنش های شکست حرارتی را مشخص میکند، در نظر گرفته شود. مدلی که در اینجا مورد استفاده قرار گرفته، مدل مولکولی است که توسط (Sundaram (1976 و Froment و بر اساس تحقیقات انجام شده بر روی یک واحد نیمه صنعتی شکست حرارتی، ارائه شده و نتایح حاصل از بکارگیری آ ن با نتایج صنعتی بخوبی مطابقت داشته است. در مرحله دوم، بکمک مدل سینتیکی مورد نظر ، بر روی ترکیبات موجود در راکتور، موازنه جرم نوشته می شود و سپس با توجه به مشخصات حرارتی سیستم و مشخصات ساختمانی راکتور و خصوصیات سیال، موازنه حرارتی و موازنه مومنتم انجام میشود . نهایتا با شبیه سازی مدل ساخته شده و اعمال شرایط مرزی مناسب توسط نرم افزار Fluent 6.2، ترکیب درصد هر یک از اجزاء موجود در مخلوط گازی درون راکتور، فشار، درجه حرارت و میزان تبدیل در هر نقطه از طول راکتور مشخص میشود.

فصل اول

1-1- صنعت پتروشیمی:

پتروشیمی امروزه به صنایع بزرگی اطلاق میشود که مواد اولیه آ ن از نفت و گاز طبیعی بدست آمده و محصولات آن در کلیه شئونات زندگی بشر مصرف دارند.

درحقیقت، پتروشیمی صنعتی است وابسته به نفت که از مواد نفتی محصولات غیر نفتی تولید میکند این صنعت درحدود هفتاد سال قبل ، با تهیه الکل ای زوپروپیل (ایزوپروپانول) از پروپیل آغاز شد و سی سال پیش از آن بود که اولین دوره پتروشیمی در یکی از دانشگاه های امریکا در ایالات تگزاس برگزار شد.

صنعت پتروشیمی به دلیل عوامل زیر، از رشد چشمگیری در این مدت ک وتاه برخوردار بوده است:

1) وفور و ارزانی مواد اولیه

2) ارزش افزوده محصولات پتروشیمی

ارزش افزوده فرآورده های نهایی نزدیک به ده تا پانزده بر ابر ارزش مواد اولیه آن می باشد. بررسی های به عمل آمده نشان میدهد که در حال حاضر از کل هیدرو کربن های تولیدی در جه ان فقط 5% بعنوان مواد اولیه در صنایع پتروشیمی به مصرف می رسد. ولی ارزش فراورده های ساخته شده از این 5% در حدود دو برابر ارزش محصولات نفتی است که از بقیه 95% هیدروکربن های تولیدی به فروش می رسد.

3) تنوع فراورده های پتروشیمی و اهمیت آنها در رابطه با زندگی بشر

4) امکان جایگزینی فراورده های پتروشیمی با فراورده های طبیعی در ابعاد مختلف

5) تنوع روش ها و طرق ساخت یک محصول پتروشیمی با استفاده از مواد اولیه متفاوت

6) امکان تولید زیاد و سریع محصولات پتروشیمی

7) بهبود در سایر تکنولوژی ها در رابطه با مصرف محصولات پتروشیمی

در حقیقت گسترش صنایع پتروشیمی اثرات چشمگیر و پر اهمیتی در پیشرفت اقتصادی و توسعه صنایع و بالا بردن سطح تکنولوژی در جهان داشته است. مجموعه عوامل فوق سبب شده تا امروزه، تولید فراورده های پتروشیمی بعنوان یک صنعت مهم در کشورهای توسعه یافته صنعتی و یک آرمان و هدف برای کشورهای در حال توسعه مطرح باشد، علی الخصوص کشورهای خاورمیانه که از منابع غنی نفت و گاز برخوردارند.

در حال حاضر، آمریکا بزرگترین تولید کننده محصولات پتروشیمی در جهان است این صنعت در آمریکا بعد از جنگ بین المللی دوم با سرعت چشمگیری توسعه پیدا کرد بطوریکه از سال 1980 تقریباً نیمی از ارزش تولیدات آن را گروه صنایع شیمیایی تشکیل می داد که از این گروه هم حدود 90% آن مربوط به ارزش محصولات پتروشیمی است. بعد از امریکا ژاپن از نظر تولید محصولات پتروشیمیایی در مقام دوم جهان قر ار دارد. قسمت اعظم صنایع پتروشیمی ژاپن از سال 1957 به بعد پایه ریزی شد، اما رشد این صنایع آنقدر سریع و چشمگیر بود که ژاپن را در مدت نسبتاً کمی به مقام دوم تولید کننده در جهان ارتقاء داده است.

در کشورهای اروپای غربی هم قسمت اعظمی از تولیدات صنعتی مربوط به صنایع پتروشیمی است. بیشتر مواد پتروشیمی در اروپا و بویژه آلمان حتی قبل از اینکه در سایر نقاط جهان شناخته شوند، تهیه می گردید. با توجه به حجم و ارزش تولیدات این کشور نیز در رده سوم قرار میگیرد.

مقاله درباره راکتورهای آب تحت فشار

اختصاصی از فی دوو مقاله درباره راکتورهای آب تحت فشار دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

 

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 

تعداد صفحه:51

فهرست و توضیحات:

راکتورهای آب تحت فشار

مقدمه

نوع دیگر راکتورهای آب تحت فشار، راکتورهای آب سنگین (PHWR) هستند که ابتدا در کانادا و هند و اکنون در کره، چین، پاکستان و آرژانتین مورد استفاده قرار گرفته اند. طرح کانادایی آنها، CANDU نامیده می شود. کارخانجات زیمنس و ABB، که اکنون بخشی از Westinghouse هستند، و کارخانجات هندی از سازندگان این نوع راکتورها هستند. در این نوع راکتورها از آب سنگین هم به عنوان کند کننده و هم خنک کننده استفاده می شود، اما در طرحهای جدید آنها که تحت عنوان سری ACR پیشنهاد شده اند، آب سبک نقش خنک کننده و آب سنگین تنها کند کننده محسوب می شود. آب سنگین قدرت کند کنندگی کمتری دارد به همین دلیل این نوع راکتورها ابعاد بزرگتری دارند که باعث افزایش قیمت دیگ بخار آنها می شود. برای اجتناب از این کار از تیوب هایی که میله های سوخت را احاطه می کند و براحتی می تواند فشار سیستم را تحمل کند استفاده می کنیم که به این نوع طراحی Pressure- tube می گویند. آب سنگین دارای خواص فیزیکی و ترمودینامیکی تقریباً مشابه با آب معمولی دارد، اما چندان در دسترس نیست و گران می باشد.

دانلود مقاله تعیین کنترل بهینه پلیمریزاسیون MMA در راکتور نا پیوسته

اختصاصی از فی دوو دانلود مقاله تعیین کنترل بهینه پلیمریزاسیون MMA در راکتور نا پیوسته دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تعیین کنترل بهینه پلیمریزاسیون MMA در راکتور نا پیوسته غیر هم دما با استفاده از آغاز دو عاملی

 چکیده
در این اثر ، بیهنه برای پلمیزه میل متاکریلات رادیکال آزاد را با استفاده از آغاز گر دو عاملی در راکتور نا پیوسته غیر همه ما تعیین می کنیم0 مدل حالت متغییر این پروسه به کار می رود. چهار هدف مختلف کنترل بهینه درک می شود، که هر کدام متغییری فرضی را همزمان در توضیحات دیگری بهینه می کند. دو هدف نخست شامل تبدیل مونومر در زمان عملیاتی مشخص است ، و به حداقل رساندن زمان عملیات برای تبدیل نهایی و مشخص مونرمر. دو هدف آخر شامل به حداکثر رساندن تبدیل مونومر برای تعداد نهایی و مشخص و وزن کردن وزن متوسط مولکولی پلیر است. درجه حرارت سیال تبادل دما در درون روکش راکتور به عنوان تابع کنترل متغیی مستغل تصور می شود. رفع مشخصات متغیی بهینه سازی غیر از زمان مدل متاوت پروسه نا پیوسته در طیفی از متغیر معین مشتق می شود. متد کنترل بهینه مبتنی برالگوریتم برای درک چهار هدف کنترل بهینه استفاده می شوند. نتایج نشان می دهند که کنترل بهینه به طور قابل ملاحطه ای عملکرد پروسه پلیمریزه کردن را ارتقا می دهد.
1 ) مقدمه
پلی (متیل متاکریلات) یا PMMA ترمو پلاستیکی شفاف است که در صنعت تولیدی به علت متاومت بالایش به از هم پاشیدگی وخوردگی فرابخش ، کاربر دو سیعی دارد. PMMA عمر ما با پلیمریزه کردن رادیکال آزاد متیل متاکریلات ( MMA ) در راکتورهای نا پیوسته ای تولید می شود، که به راحتی با نیاز های تولیدی منطبق و وفق پذیر هستند ، و راه انداختن شان هم سهل است. عملکرد راکتورهای نا پیوسته را می توان با بهینه کردن پارامتر های متعدد پروسه که برای دست کاری موجودند افزایش داد. برخی از این پارامتر ها مثلاً، دمای سیال تبادل دما ، با زمان در سبکی بهینه قابل تغییر است تا به چیزی دست پیدا شود که به عنوان کنترل بهینه پروسه نامیده می شود. در کل ، کنترل بهینه پروسه به معنای تعیین برون خطی یا غیر متصل وظایف بهینه است، به کار گیری آنلاین چیزی که به هدف مطلوب می انجامد. لازم به تذکر است که کنترل بهینه ، به آن بهینه سازی دینامیک هم گفته می شود نه کنترل معمول پروسه ( حلقه بسته) است و نه بهینه سازی ، که شامل متغیر ها ست نه وظایف و توابعی نظیر پارامتر های بهینه سازی.
فهرست واژه ها و علائم و اختصارات
A = محیط انتقال گرما- M2
CP= گرمای ویژه آمیزه واکنش دهنده – G/GK
F = کارایی آغازگر
i = غلظت آغاز گر – Mo1/ L
i5 = I آغازین یا اولیه - Mo1/ L
I = I نرمال شده
I = آغازگر
J = شاخص اجرایی
Kd1 = ضریب آهنگ شروع شیمایی – Min-1
Kd2 = ضریب آهمگ شروع شیمایی با راویکال غیر متلاشی شده - Min-1
K P= ضریب آهنگ تکثیر –L/ MolMin
KT = ضریب آهنگ خاتمه - L/ MolMin
KTC = ضریب آهنگ اختمام با ترکیب L/ MolMin
KTd = ضریب آهنگ اختمام با سهم بندی نا متناسب/ L/ MolMin
Ktfm =ضریب آهنگ انتقال زنخیره به مونومر - L/ MolMin
Ktfs = ضریب آهنگ انتقال زنجیره به حلال -- L/ MolMin
Ktfz = ضریب آهنگ انتقال زنجیره به L/ MolMin
m = غلظت مونومر –mol / L
mo = m زمان شده
m = m نهایی
mf = m نهایی
M = مونومر
= وزن مولکولی متوسط – g/mol
= نهایی تعیین شده – g/mol
= وزن مولکولی متوسط - g/mol
= نهایی تعیین شده - g/mol
= وزن مولکولی مونومر - g/mol
= پلیمر مررده طول زنجیره ها
= پلیمر مرده از طول زنجیره ای 1، با یک پروکسید غیر متلاشی
= پلیمر مرده از طول زنجیره ای 1، با دو پروکسید غیر متلاشی
= رادیکال آغازگر
= رادیکال آغازگر با یک پروکسید غیر متلاشی
= رادیکال طول زنجیره ای 1 ، با یک پروکسید غیر متلاشی
= رادیکال طول زنجیره ای 1 ، با یک پروکسید غیر متلاشی
= رادیکال طول زنجیره ای k
= رادیکال طول زنجیره k ، با یک پروکسید غیر متلاشی
s = غلظت حلال، mol/ L
= s اولیه - mol/ L
= s نرمال شده
S = حلال
t = زمان – min
= زمان نهایی و تعیین شده عملیات – min
T = درجه حرارت واکنش دهنده ها (یاراکتور) -
= محدوده فوقانی دما -
= T نرمال شده
= دمای سیال و مادر روکش راکتور-
= محدوده فوقانی -
= محدوده پایینی -
U = ضریب انتقال گرما برای دیواره و روکش راکتور –mink J/ m2
V = حجم واکنش دهنده های درون راکتور – L
= V اولیه – L
= V نرمال شده
= تبدیل مونومر – درصد
= X نهایی تعیین شده
= j امین متغیر حالت
z = غلظت آغازگر – mol/ L
= z نرمال شده
Z = بازدارنده
Z = رادیکال بازدارنده غیر فعال
نمادهای یونانی
= گرمای پلیمریزاسیون – J/ mol
= j امین لحظه از رادیکال پلیمر زنده
= نرمال شده
= j امین لحظه از رادیکال پلیمر زنده با یک پروکسید غیر متلاشی
= نرمال شده
= j امین لحظهی پلیمر مرده
= j امین لحظه از پلیمر مرده با یک پروکسید غیر متلاشی
= نرمال شده
= j امین لحظه ی پلیمر مردهبا دو پروکسید غیر متلاشی
= نرمال شده
= پارامتر مورد استفاده در نرمال کردن لحظات رادیکال و پلیمر
Pm = چگالی مونومر - g / L
PP = چگالی پلیمیر - g / L
Ps = چگالی حلال - g / L
به کارگیری بهینه سازی منجر به کنترل بهینه است، و انعطاف پذیری افراطی و ظرفیت های افزایش یافته ای را برای درک اهداف پروسه با عملکردی بالا تر فراهم می کند . در مجموع با افزایش در محاسبه توان ، و گسترش تکنیک های کنترل بهنه هی کاراتر ، تحقیقات در کنترل بهینه ی پروسه های صنعتی برای رسیدن به برتری شروع شده است.
خیلی قبل تصدیق شد که عملکرد راکنور های نا پیوسته ، و مشخصات تولیدی شان قویا به دمای واکنش وابسته است . مطالعات کنترل بهینه بسیاری در راکتور های نا پیوسته درجه حرارت های بهینه را معلوم کرده ، و در مورد طراحی راکنور دید گاههای عمیق تر و عملکرد بهینه راکتور را فراهم کرد. اند در موضوع پلیمریزه کردن نا پیوسته ، محتقان بسیاری از کنترل بهینه برای به حداقل رساندن زمان عملیات ، و تولید پلیمر با تعداد دلخواه و وزن مولکولی متوسط استفاده کرده اند.
در مطالعه فعلی، ما بر کنترل بهینه پلیمریزه کردن نا پیوسته mmA متمرکز می شویم. کنترل بهنه برای پلیمریزه کردن نا پیوسته mmA اولین بار توسط کنیگ و اسکاتس برسی شد. ایشان از هماند سازی های آزمون و خطابر مبنای فرضه حالت پایا برای غلظت رادیکال ، و مدل اثرژل تجربی برای پلیمریزه کردن استفاده کردند. با در نظر گرفتن دمای روکش به عنوان تابع زمانی دو مرحله ای، ایشان زمان قطع و وصل مرحله ای بهینه تحت محدودیت های تبدیل %15 mmA ، و دمای ویژه حداکثری راکتور را تعیین کردند. ار آن زمان ، مطالعات متعددی صورت گرفته در مورد مساله کنترل بهینه برای mmA . در کل ، این مطالعات از حساب دیفرانسیل و انتگرال تغییر در مدل های پلیمریز اسیمون ساده شده و عملی استفاده می کند تا سیاست های کنترل بهینه (به عبارتی، توابع زمانی) نظیر دما، غلظت های آغازگر و مونومر را معلوم کنند. این سیاستها متغیر های مختلف مثل زمان عملیات ، تبدیل مونومر نهایی، وزن مولکولی پلیمر و بس پاشیدگی، در معرض محدودیت های متعدد در پروسه و ویژیگی پلیمیر، را بهینه می کنند.
مطالعه ای جالب به وسیله PonnuswaMy و دیگران انجام شده که سیاستها ی کنترل بهینه برای پلیمریزه کردنmmA نیمه نا پیوسته را معلوم و به لحاظ آزمایش تست کردند. ایشان از حساب انتگرال و دیفرانسیل متغیر برمنبای مدل خاص پلمیریز اسیون استفاده کردند تا معلوم کنند(الف) سیاست غلطت بهینه آغازگر برای به حداقل رساندن زمان عملیات و (ب) سیاستهای دمای بهینه واکنش برای به حداقل رساندن بس پاشیدگی. غلطت نهایی مونومر و وزن مولکولی متوسط پلمیر به عنوان محدودیت های پروسه شناخته شدندو هر چند نتایج تجربی عمرماً با پیش بینی های کنترل بهینه موافق بودند، تناقض ها در تعداد وزن های مولکولی متوسط پلمیر مشاهده شد، در نتیجه محدودیت های مدل پلمیریزه کردن مورد استفاده تسهیل شده را معلوم می کند.
تعدادی مطالعه کنترل بهینه در مورد پلمیریزه شدن MMA با استفاده از راهکارهای ابداعی وجود داشته است. چانگ ولای یک مترکنترل بهینه دو مرحله ای پیشنهاد کردند که اول درجه متوسط پلیمریزه شدن بر مبنای مشخصۀ نهایی را محاسبه می کند، و بعد از مدل پلمیریزه شدن حالت یا استفاده می کند تا کنترل بهیه را با برنامه ریزی غیر خطی تعیین کند. ایشان از این متد برای کنترل بهینه پلمیریزه شدن MMA در راکتور ناپیوسته برای تبدیل نهایی تعیین شده مونومر، تعداد متوسط درجۀ پلمریزه شدن و بس پاشیدگی بهره گرفتند. تیان و دیگران از شبکه های سلسله اعصاب بهره گرفتند تا دمای بهینه برای تعداد وزن مولکولی متوسط، تبدیل مونومر، و بس پاشیدگی برای راکتور پلیمریزاسیون ناپیوسته MMA را تعیین کنند. چاکراوارتی و دیگران به صورت بهینه ای دمای واکنش را به عنوان تابع کنترل زمان برای پلیمریزاسیون ناپیوسته MMA با آغازگر تک عاملی تعیین کردند. هدف مرکب مجموع وزن شده ای از زمان عملیات، و تاوان های تبدیل مونومر و تعداد وزن مولکولی نهایی پلیمر با توجه به ارزش های هدف شان است. علاوه بر اصل pontryagin این، نویسندگان از الگوریتم های ژنتیکی ساده با محدودیت هایی روی ارزش دمایی مجزای واکنش (غیر از اولین) استفاده کردند که در ابتدا حول ارزش دمایی پیشین رندوم شده بود. sphine های جور شده با چنین ارزشهایی برای بدست آوردن کاندیداها برای سیاست دمای واکنش بدون تغییرات افراطی به کار رفت عملیات های متقاطع به طور مناسب برحسب تعداد ارزشهای دمایی مجزا متناظر با زمان عملیات محدود شدند. در مطالعه جالب دیگری، مانکار و دیگران از کنترل بهینه زمان حقیقی بر مبنای الگوریتم های ژنتیک بهره گرفتند تا پلیمریزه شدن حجیم MMA را از آشوب و بهم ریختگی برنامه ریزی شده احیا کنند.
در این اثر، ما کنترل بهینه رادیکال آزاد، پلمیریزه شدن محلول MMA با آغازگر دو عاملی را تعیین می کنیم. درجه حرارت مایع تبادل دما در درون روکش راکتور به عنوان تابع کنترل زمان، یا هر متغیر مستقل خاص وابسته به حذف به کار می رود. مدل دقیق پروسه حالت ناپایا شامل تغییر دما و همین طور حجم راکتور به کار می رود. بنزن به عنوان حلال به کار میرود و فرمامید aso – bis [اگزتیل (سیانووالریل – 4 – بوتیلازو – 4 – t)] n , n' – bis به عنوان آغازگر دو عاملی به کار می رود. این آغازگر در بدست آوردن آهنگ زیاد شروع و وزن های مولکولی زیاد پلیمر بسیار مفید است. یک متد کنترل بهیه مقتدر بر مبنای الگوریتم های ژنتیک جهت تعیین سیاستهای کنترل بهینه به کار رفت. این متد به صورت مکرر از الگوریتم های ژنتیک استفاده می کند که با تغییر سایز گستره تابع کنترل روی مقیاس های خطی و لگاریتمی استفاده می کند، و به صورت موفقیت آمیز روی مسائل کنترل بهینه مورد چالش شامل پلیمریزه شدن تست شده است :
در ذیل معانی اصلی ارائه شده در این کار آمده است :
1 ) تعیین سیاستهای کنترل بهینه با انتقال مناسب مدل پروسه متمایز طوری مستقل آنی است که در آخر پروسه معلوم می شود. (این به پارامتر اضافی امکان می دهد که به صورت همزمان بهینه شود، و انتخاب های عملیاتی گسترده تری با چهار تابع مختلف مصرف در این کار درک شود)؛
2 ) اولین اشتقاق زمانی و بهره گیری از مدل پروسه حالت ناپایا بر مبنای پویاشناسی پلمریزاسیون MMA قبلاً استفاده دشه با شروع دو عاملی. (پویا شناسی واکنش در گذشته فقط با تقریب حالت شبه پایا استفاده شده است)؛
3 ) راهکاری برای ارزیابی تحلیلی jacabians برای راه حل دقیق مدل پروسه ناهمسان.
چهار هدف مختلف کنترل بهینه جهت افزودن عملکرد پلیمریزاسیون MMA به کار می رود. هر هدف یک متغیر را در راستای مشخصه یا برآورده کردن دیگری بهینه سازی می کند. این اهداف عبارتند از : (الف) به حداکثر رساندن تبدیل مونومر در زمان عملیاتی معلوم، (ب) به حداقل رساندن زمان عملیات برای تبدیل مونومر نهایی معلوم شده، (ج) به حداکثر رساندن تبدیلی مونومر برای تعداد نهایی معلوم شده مزن مولکولی پلیمر و (د) به حداکثر رساندن تبدیل مونومر برای وزن مولکولی متوسط مونومر نهایی. درجه حرارت سیال تبادل دما در دورن روکش راکتور به عنوان تابع کنترل استفاده می شود، که بر دمای آمیزه واکنش ا ثر می گذارد.
2 ) مدل ریاضیاتی
مدل ریاضیاتی دقیقی برای پلیمریزه شدن ناپیوسته MMA در راکتور ناپیوسته غیر هم دما با استفاده از آغازگر دو عاملی ارائه می شود. بر مبنای پویا شناسی واکنش ارائه شده در ضمیمه A ، این مدل متشکل از معادلات متغیر حجم (V) و دما (T) واکنش دهنده ها، غلظت مونومر (m)، آغازگر (i)، حلال (s)، بازدارنده (z)، و سه لحظه نخست رادیکال های منظم ( )، رادیکالهایی با یک پروکسید غیر متلاشی ( )، مولکولهای پلیمر مرده ( )، و مولکول های پلیمر مرده با یک و دو پروکسید غیر متلاشی( ) است، این معادلات بر مبنای مکانیزم واکنش پلیمریزاسیون رادیکال آزاد ارائه شده در ضمیمه A است. نمادها در عبارات در فهرست علائم و اختصارات تعریف شدند. مدل بسط یافته ای که در ادامه می آید بسیار سخت و شدید است و در نتیجه انتظار می رود توافقی بهتر را میان نتاج آزمایشی و پیش بینی ها به بار آورد.
(6) تا (1)
برای گشتاورهای رادیکال های منظم
(9) – (7)
برای گشتاورهای رادیکال هایی با یک پروکسید غیر متلاشی
(12) – (10)
برای گشتاورهای مولکولهای پلیمر مرده :
(15) – (13)
برای گشتاورهای مولکولهای پلیمر مرده با یک مولکول پروکسید غیر متلاشی :
(18) – (16)
برای گشتاورهایی از مولکولهای پلیمر مرده با دو مولکول پروکسید غیر متلاشی :
(21) – (19)
بیایید متغیرهای حالت نرمال شده را این طور تعریف کنیم.
که, s0 , z0 V0 , T0 , m0 , i0 به ترتیب ارزشهای اولیه V , T , m , I , s , z هستند، و پارامتری نرمال این گونه بیان می شود :
(23)
که y فرم نرمال شده ای از متغیر حالت، y ، با فاکتور نرمال سازی، y است.
3 ) اهداف بهینه کنترل
بر مبنای مدل ریاضیاتی فوق، چهار حذف کنترل بهینه ای متفاوت برای پلیمریزاسیون MMA ناپیوسته در این قسمت ارائه می شود. درجه حرارت مایع تبادل حرارت در واکنش راکتور (یا درجه حرارت روکش) به عنوان تابع کنترل پارامتر ویژه تلقی می شود. محدودیت نابرابر در فرم محدوده فوقانی به دمای واکنش دهنده ها بدین صورت تقویت می شود.
(24)
دو محدودیت نابرابری دیگر در فرم محدوده های فوقانی و تحتانی درجه حرارت روکش وجود دارد، به عبارتی
(25)
3 . 1 هدف 1
هدف کنترل بهینه تعیین سیاست کنترل برای درجه حرارت روکش است که تبدیل مونومر را در زمان خاص عملیات ( t )به حداکثر می رساند، به عبارتی شاخص عملکرد را.
(26)
در معادله (26)، x تبدیل مونومر است که این طور بیان می شود.
(27)
این هدف به برآرده کردن معادلات (7) – (1)، (10)، (13)، (16)، (19) نیاز دارد؛ یا فرم نرمال شده شان با معادله (23) بیان می شود.
3 . 2 هدف 2
هدف کنترل بهینه تعیین سیاست کنت رل برای درجه حرارت روکش است که زمان عملیات را برای تبدیل مونومر نهایی بیان شده در جملات کاهش کسری در غلظت مونومر ( ) یا به عبارت دیگر شاخص عملکرد به حداقل می رساند.
(28)
این هدف نیاز به تغییر شکل معادلات (21) – (1) دارد طوری که متغیر مستقل کاهشی کسری در غلظت مونومر ( )باشد. معادلات تغییر یافته این گونه بیان می شوند :
(30) – (29)
که زمان به عنوان متغیر حالت جدید است.
3 . 3 هدف 3
هدف کنترل بهینه تعیین سیاست کنترل برای درجه حرارت روکش است که تبدیل مونومر برای وزن مولکولی متوسط نهایی ( ) به عبارتی شاخص عملکرد را به حداکثر می رساند،
(31)
این هدف به برآورده کردن معادلات (21) – (1) نیاز دارد پس از تغییر شکل شان، طوری که متغیر مستقل وزن مولکولی متوسط پلیمر ( ) است. معادلات تغییر شکل یافته این گونه بیان می شوند :
(34) – (32)
معادله دیگر تغییر برای زمان به عنوان متغیر حالت این گونه است.
(35)
3 . 4 – هدف 4
هدف کنترل بهینه تعیین سیاست کنترل برای درجه حرارت روکشی است که تبدیل مونومر برای وزن مولکولی متوسط نهایی پلیمر ، به عبارتی شاخص عملکرد را به حداکثر می رساند :
(36)
این هدف به برآورده کردن معادلات (21) – (1) پس از تغییر شکل شان نیاز دارد طوری که متغیر مستقل وزن متوسط مولکولی پلیمر باشد. معادلات تغییر یافته از این قرارند :
(39) – (37)
معادله دیگر تغییر برای زمان به عنوان متغیر حالت این گونه بیان می شود :
(40)
برای اهداف (2 - 4)، تغییرات فوق از مدل پروسه، معادلات (21) – (1)، تلفیق آن را در گستره ای از متغیر مستقل خاص (که زمان نیست) تا ارزش نهایی معلوم شده اش توانمند می کند.
4 – تلفیق مدل پروسه ناپیوسته
چهار هدف کنترل بهینه فوق الذکر به تلفیق معادلات همترا تغییر با متغیرهای مختلف مستقل (t , ) برای ارزیابی های شاخص عملکرد نیاز دارند. این معادلات بسیار قطعی و غیر خطی اند. در این کار، اینها با استفاده از الگوریتم Bader – Deuflhard نیمه ضمنی و کنترل سایز گامی انطباق به صورت عددی ادغام کی شوند. jacobians تحلیلی برای تلفیق استفاده شد. این معادلات برای ارزیابی jacobian متناسب با هر هدف کنترل بهینه در بخش بعدی فراهم و ارائه می پوشند.
4 . 1 معادلات برای ارزیابی jacobians
معادلات در ارزیابی تحلیلی jacobians برای متغیرهای حالت نرمال شده (برای اهداف 2 - 4) هستند، و زمان بر حسب متغیر مستقل به هدف کنترل بهینه بستگی دارد.با استفاده از ارزشهای اولیه، j y ، و عوامل پایه ای jacobians ، ( ) ، عوانل jacobian به صورت متوالی بدین صورت قابل محاسبه اند.
4 . 1 . 1 jacobian برای هدف 1
برای تمام متغیرهای حالت، عومل jacobian بدین صورت بیان می شوند :
(41)
معادله (41) برای اهداف دیگر کنترل بهینه مشابه است تا زمانی که متغیر مستقل معادلات (21) – (1)، که در آغاز زمان است، به ترتیب برای اهداف 2 , 3 , 4 به تغیر یابد. بعد زمان به متغیر حالت جدید تبدیل می وشد. برای این تغیر شکل، متغیر مستقل جدید باید غیر صفر باشد. jacobians برای اهداف 2 – 4 به صورت متوالی بدین قرار قابل محاسبه می شوند :
4 . 1 . 2 jacobian برای هدف 2
عوامل jacobians برای زمان، متناظر با j = 0 ، بدین گونه بیان می شود :
(43) و (42)
عوامل jacobians برای مابقی متغیرهای حالت، متناظر با j = 0 , 1 , 2, 3, 4, … , 20 بدین گونه بیان می شوند :
(44)
در معادله (44)
(45)
4 . 1 . 3 jacobians برای هدف 3
فرض کنید با j = 21 پیش از تغییر شکل متغیر پیش از تغییر شکل متغیر مستقل هم تراز باشد. سپس عوامل اصلی jacobian برای این طور بیان می شود.
(47) و (49)
در معادله (43)
(48)
پس از تغییر شکل متغیرر مستقل به ، زمان به تغیر حالت جدید (اشاره به معدله (35)) تبدیل می شود. عوامل jacobians برای زمان، همترا با j = 21 این گونه بیان می شود.
(50) و (49)
عوامل jacobians برای مابقی متغیرهای حالت، متناظر با j = 0 , 1 , … , 20 این گونه بیان می شود.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  23  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید