بررسی عملکرد نانوکاتالیست آهن در تولید سوخت های مایع از گازهای سنتزی: مطالعات تجربی و مدل سازی CFD

در این تحقیق، برای بررسی تولید سوخت مایع از طریق  فرآیند سنتز FTS، از دینامیک سیالات محاسباتی و مطالعات تجربی استفاده شده است. برای مطالعات تجربی از رآکتور لوله ای از جنس استیل با قطر ۱/۲ سانتی متر و طول ۸۰ سانتی متر استفاده گردید که در آن از ذرات سرامیکی به منظور رقیق کردن ابتدای بستر کاتالیست، جهت جلوگیریی از فرار دما و ایجاد نقاط داغ استفاده شد. هیدرودینامیک، واکنش های شیمیایی ، انتقال حرارت و جرم در داخل رآکتور به کمک CFD شبیه سازی گردید. یک هندسه با تقارن محوری با تعداد شبکه ی ۲۲۰۱۶ از سلول های مربعی ایجاد شد. رفتار غیر ایده آل ترمو دینامیکی مخلوط گازها، به وسیله ی معادله ی حالت Peng- Rabinson مدل سازی شد. مدل های سینتیکی برای سرعت واکنش های FTS و واکنش های جابجایی آب- گاز بر اساس مدل  Langmuir-Hinshelwoodبرای هر کدام از اجزا انتخاب گردید. تطابق خوبی بین داده های تجربی و مدل، به دست آمد. به دلیل هزینه ی بالای آزمایشات، از مدل معتبر CFD، به عنوان آزمایش مجازی استفاده شد و جهت بررسی تاثیر دما، فشار، GHSV و نسبت H۲/CO بر روی عملکرد رآکتور، مورد بررسی قرار گرفت.

کلیدواژه ها:

سنتز فیشر تروپش ، GTL ، رآکتور بستر ثابت ، کاتالیست های Fe و CFD