شبيه‌سازي تقطير واكنشي فرآيند فيشر-تروپش با فاكتور احتمال رشد زنجيره متغير (α) در توزيع محصولات

Simulation of Reactive Distillation of Fischer-Tropsch Synthesis with Variable Chain Growth Probability (α) for Products Distribution

فرآيند تبديل گاز طبيعي به هيدروكربن‌هاي مايع (Gas to Liquids) شامل سه بخش اساسي: توليد گاز سنتز از گاز طبيعي، راكتور فيشر-تروپش (FT) كه در آن محدوده وسيعي از هيدروكربن‌ها از گاز سنتز توليد مي‌شود و واحد جداسازي و فرآوري هيدروكربن‌هاي مايع توليد شده مي‌باشد. اختلاف فراريت‌هاي نسبي و نقاط جوش متفاوت محصولات فيشر-تروپش و گرمازا بودن واكنش‌هاي آن، نيرومحركه خوبي براي تقطير واكنشي (RD)، جهت تركيب دو بخش اين فرآيند شامل راكتور فيشر-تروپش و بخش جداسازي مي‌باشد. در اين مقاله شبيه‌سازي تقطير واكنشي فيشر-تروپش با نرم‌افزار اسپن‌پلاس انجام شده است. فاكتور احتمال رشد زنجيره هيدروكربني (α) مهمترين پارامتر در توزيع محصولات فرآيند فيشر-تروپش است كه در اكثر پژوهش‌ها به صورت ثابت فرض ميشود، ولي در شبيه‌سازي حاضر، متغير و تابع نسبت H2/CO در مراحل برج و دماي واكنش‌هاي فيشر-تروپش است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه ميزان تبديل CO و H2 در برج RD با يك جريان جانبي به مقادير تبديل در يك راكتور FT دوغابي-حبابي (SBCR) با حجم واكنش يكسان، خيلي نزديك است.

Gas to liquids process (GTL) has three main stages including of 1- synthesis gas (syngas) production from rich carbon sources like natural gas, 2- Fischer-Tropsch (FT) synthesis reactor where a wide range of hydrocarbons is produced from syngas and 3- FT liquid products upgrading unit. Variation of relative volatilities of FT products and highly exothermic FT reactions are inherently good driving forces for a reactive distillation (RD) column to combine two stages of a GTL process, i.e. the FT reactor and upgrading section. In this paper, simulation of the reactive distillation of FT reactions is done in Aspen Plus. In most simulation studies related to FT synthesis, hydrocarbons chain growth probability (α), which is the most important parameter in products distribution is assumed constant, but in the present work α is function of H2 to CO ratio in the stages and the temperature of FT reactions. The simulation results show that the CO and H2 conversion rates in the RD column with a side stream is very close to conversion rates in a simulated traditional slurry bubble column FT reactor (SBCR) with similar reaction volume.