مدل سازی و بهینه سازی پویای راکتورهای هیدروژناسیون استیلن با ساختار بخش انتهایی در واحد تولید الفین

به دلیل تاثیر منفی استیلن بر کیفیت پلی­اتیلن تولیدی و عمر کاتالیست فرآیند پلیمریزاسیون، حذف این ماده از جریان خروجی از واحدهای تولید اتیلن ضروری می باشد. لذا هدف اصلی از این پژوهش مدل­ سازی و بهینه سازی پویای راکتورهای هیدروژناسیون استیلن با ساختار بخش انتهایی با هدف کاهش استیلن در جریان خروجی می باشد. این فرآیند از دو راکتور کاتالیستی سری و یک مبدل خنک کننده در بین مراحل تشکیل شده است. در ابتدا، راکتورهای هیدروژناسیون استیلن بر اساس معادلات بقای جرم و انرژی و با در نظر گرفتن افت فعالیت کاتالیست در حالت پویا مدل­ سازی شد. با توجه به دقت بسیار پایین معادلات پیشنهاد شده جهت محاسبه فعالیت کاتالیست در منابع، رابطه ای جهت پیش بینی فعالیت کاتالیست پیشنهاد شده و ضرایب معادله با کمینه کردن انحراف بین نتایج مدل و داده های صنعتی به دست آمد. نتایج نشان داد افت فعالیت کاتالیست در راکتورها منجر به افزایش غلظت استیلن در خروجی از واحد تا ۲۳ بخش در میلیون می شود. بر اساس نتایج شبیه سازی میزان تبدیل استیلن در راکتور از حدود ۸۵% در ابتدای راه اندازی به ۴۰% در انتهای دوره عملیاتی رسید. لذا با هدف کنترل غلظت استیلن خروجی از واحد در زیر مقدار مجاز ۵ بخش در میلیون و بیشنه کردن نسبت اتیلن تولیدی به استیلن مصرفی، یک مسئله بهینه سازی پویا برنامه ریزی گردید. دمای خوراک و میزان هیدروژن تزریق شده به هر راکتور به عنوان متغیر های تصمیم گیری انتخاب شده و مقادیر بهینه این متغیرها در طول چرخه عملیاتی سالانه راکتورها با استفاده از روش ژنتیک الگوریتم مشخص به دست آمد. نتایج نشان داد با توجه به قیود عملیاتی موجود، تنها در ۲۴۵ روز ابتدایی دوره امکان کنترل میزان استیلن خروجی در مقدار ۵ بخش در میلیون وجود دارد.

کلیدواژه ها:

هیدروژناسیون استیلن ، مدل سازی فرآیند ، فعالیت کاتالیست ، بهینه سازی پویا