شبيه سازي CFD راكتور بستر ثابت سنتز فيشر- تروپش براي كاتاليزورهاي آهن و كبالت

در این تحقیق، شبیه‌سازی راكتور بستر ثابت فرآیند GTL با تكنیك دینامیك سیالات محاسباتی (CFD) مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه ابتدا به شبیه‌سازی سنتز فیشر- تروپش در راكتور بستر ثابت همراه با كاتالیزور یكنواخت آهن بررسی شده است سپس در یك مورد به مقایسه این راكتور با كاتالیزور كبالت پرداخته شده است. تاثیر پارامترهای دما در بازه ( 230- 260) بر میزان تبدیل واكنش‌گرها بررسی شده است. مدلسازی صورت گرفته دو بعدی بوده و جریان درون راكتور آرام می باشد همچنین برای حل معادلات از روش حجم محدود استفاده شده است. مطالعه نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان می‌دهد كه امكان ایجاد نقاط داغ در قسمت ابتدایی بستر و مركز راكتور به علت تمركز انجام واكنشها در ابتدای بستر و كاسته شدن شدت واكنش ها در امتداد راكتور بیشتر است همچنین افزایش دمای راكتور باعث افزایش سرعت واكنش‌ها، در نتیجه افزایش میزان تبدیل واكنش‌گرها می‌شود. پس می‌توان نتیجه گرفت كه افزایش دما بر كاربرد راكتور تاثیر مثبت دارد. بررسی نشان می دهد كه دما درون راكتور برای كاتالیزور كبالت حدود ℃ 20 در مقایسه با كاتالیست آهن برای رسیدن به درصد تبدیل یكسانی از هیدروژن كمتر بوده است. هدف این مطالعه مقایسه بین دو كاتالیزور آهن و كبالت برای این فرآیند به كمك تكنیك دینامیك سیالات محاسباتی می باشد.

In this study, computational fluid dynamics (CFD) was applied to examine the 2D simulation of catalytic Fixed Bed Reactor in Fischer-Tropsch Synthesis of GTL technology. Finite volume method was applied in order to solve the model equations. In this paper, first the simulation of catalytic Fixed Bed Reactor in Fischer-Tropsch Synthesis considering iron uniform catalyst was examined and then the obtained results were compared with cobalt catalyst. In addition, the effect of temperature on the conversion rate of reactants was studied at the range of 230-260℃. The simulation results showed that the possibility of creating hot spots in the primary and central part of the reactor was more likely due to reactions concentration at the beginning of the reactor and decreasing the intense of reactions along the reactor length. The study revealed that in order to reach the same conversion rate of hydrogen, the temperature of the reactor for cobalt catalyst is nearly 20℃ less than iron catalyst. The aim of this study is to apply computational fluid dynamic to compare the performance of iron and cobalt catalyst in this process