شبیه سازی عددی راکتور سنتز آمونیاک با بررسی اثر نسبت نیتروژن به هیدروژن با استفاده از نرم افزار کامسول

آمونیاک از مواد پایه ای و استراتژیک در صنایع شیمیایی است که بیشترین کاربرد آن در تولید کودهای نیتروژنه و فرآورده های صنعتی مرتبط می باشد. در این پژوهش شبیه سازی عددی فرآیند سنتز آمونیاک بر پایه واکنش نیتروژن و هیدروژن با استفاده از نرم افزار کامسول انجام شده است. هدف از این مطالعه بررسی رفتار راکتور و توزیع متغیرهای اصلی مانند میزان تبدیل نیتروژن و نرخ واکنش در طول بسترهای کاتالیستی می باشد. مدل سازی انجام شده شامل سه بستر متوالی کاتالیستی است که جریان گاز در آن به صورت محوری-شعاعی در نظر گرفته شده و موازنه های جرم و انرژی برای شرایط پایدار حل شده اند. برای اعتبارسنجی از داده های موجود در منابع صنعتی استفاده شده و سپس اثر نسبت های مختلف نیتروژن به هیدروژن بر بازده تبدیل و نرخ واکنش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در بستر نخست بیشترین تغییرات میزان تبدیل و نرخ واکنش در ناحیه ابتدایی اتفاق می افتد و با پیشرفت واکنش در بسترهای دوم و سوم سیستم به تعادل نزدیک می شود. همچنین افزایش نسبت هیدروژن در خوراک موجب توزیع یکنواخت تر نرخ واکنش و پایداری بیشتر فرآیند در طول بستر گردید. یافته های به دست آمده نشان می دهد که طراحی چند بستری راکتور تاثیر قابل توجهی بر کنترل شرایط واکنش و افزایش بازده نهایی تولید آمونیاک دارد.

کلیدواژه ها:

سنتز آمونیاک ، دینامیک سیالات محاسباتی ، راکتور بستر ثابت ، واکنش هابر بوش