مد‌ل‌سازی عملکرد راکتور غشایی در فرآیند تولید گاز سنتز

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 هیات علمی پژوهشگاه صنعت نفت

2 مدیر پژوهش و توسعه شرکت ملی گاز ایران

چکیده

در این پژوهش، یک مدل ریاضی جامع و کارا به منظور پیش‌بینی عملکرد راکتور غشایی در فرآیند تولید گاز سنتز توسعه داده شده است. در راکتور غشایی مورد مطالعه، خوراک متان و بخار آب به داخل لوله و هوا به درون پوسته وارد می‌شود. در این مدل، پدیده نفوذ اکسیژن از دیواره غشاء و واکنش‌های موثر در تولید گاز سنتز لحاظ شده است. پس از نوشتن موازنه‌های جرم و انرژی در دو سمت لوله و پوسته، کد کامپیوتری جهت حل همزمان معادلات حاکم در محیط MATLAB توسعه داده شده است. مدل ریاضی تهیه شده قادر است تغییرات غلظت اجزاء مختلف گازی و تغییرات دمایی را در طول راکتور در دو سمت لوله و پوسته پیش‌بینی نماید. به منظور ارزیابی صحت مدل ریاضی، نتایج مدل‌سازی با اطلاعات مراجع مقایسه شده و خطای نسبی مدل محاسبه گردید. نزدیکی بسیار زیاد پیش‌بینی‌های مدل و داده‌های موجود در مراجع، موید دقت بالای مدل‌سازی می‌باشد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mathematical Modeling of Membrane Reactor Performance for Syngas Production

نویسندگان [English]

  • Maryam Sadi 1
  • Saeed Pakseresht 2
چکیده [English]

In this study, a comprehensive mathematical model was developed to predict the membrane reactor performance for production of syngas from methane. In the studied membrane reactor, feed consists of methane and steam was fed to the tube side whereas air was injected to the shell side. The proposed model covers all aspects of major chemical reactions, heat and mass transfer phenomena and oxygen permeation in radial direction through membrane reactor. The equations of heat and mass balances in both shell and tube sides were solved in MATLAB software simultaneously. Developed model can predict the variation of gas compositions and temperature along the axial direction of reactor on both shell and tube sides. After process modeling and computer programming, the model predictions were compared with data presented in the literature and the relative error was calculated. The results show that there are very good agreement between model predictions and reported data.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mathematical modeling
  • membrane reactor
  • Syngas
  • Oxygen Permeation
  • Methane