Μηχανική Βιομηχανικών Αντιδραστήρων – Υπολογιστικό θέμα

1. EΘNIKOΜEΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗΧΗΜΙΚΩΝΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΙΙ: Ανάλυσης, Σχεδιασμού & Ανάπτυξης Διεργασιών & Συστημάτων Μηχανική Βιομηχανικών Αντιδραστήρων– Υπολογιστικό θέμα Μάθημα κατεύθυνσης 8ου εξαμήνου Διδάσκοντες: Ν. Παπαγιαννάκος, Κ.Φιλιππόπουλος Υποστήριξη ΦΑ: Θ.Ξενίδου, Χ. Τεμπλής

2. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Κίνητρο – στόχος Η δραστική μείωση των οργανικών θειούχων ενώσεων που περιέχονται στο αργό πετρέλαιο -περιβαλλοντικοί & τεχνικοί λόγοι Η απομάκρυνση επιτυγχάνεται με καταλυτική επεξεργασία του πετρελαϊκού κλάσματος παρουσία υδρογόνου, σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση Σχηματική αναπαράσταση αντιδραστήρα Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

3. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Χημικές αντιδράσεις – ολική κινητική Αντιδράσεις υδρογονοαποθείωσης Αντιδράσεις υδρογόνωσης ακόρεστων δεσμών, υδρογονοδιάσπασης μεγάλων αλυσίδων, κ.α. - εξώθερμες αντιδράσεις Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

4. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Χαρακτηριστικά αντιδραστήρα • Αδιαβατικός αντιδραστήρας • Σταθερές καταλυτικές κλίνες • αποτροπή υπερθέρμασης • τροφοδοσίας υδρογόνου • λόγο μαζών V1/V2/V3 = 1/2/3 Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

5. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Δεδομένα λειτουργίας & γεωμετρικά χαρακτηριστικά αντιδραστήρα Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

6. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Ζητούμενα προσομοίωσης • Οι κατανομές κατά μήκος του αντιδραστήρα: • μερικών πιέσεων του υδρογόνου και του υδροθείου • θερμοκρασιακή κατανομή • κατανομή της συγκέντρωσης (ppm) του θείου στην υγρή φάση • Η θερμοκρασία εισόδου των τροφοδοσιών για την επίτευξη συγκέντρωσης θείου στο προϊόν 100 ppm. • Ο μέγιστος χρόνος λειτουργίας του καταλύτη πριν την αναγέννησή του αν - η μέγιστη επιτρεπτή θερμοκρασία λειτουργίας του καταλύτη είναι 420oC - ο ρυθμός αποδραστικοποίησης του είναι ε(t) = (t σε ημέρες) - η μέγιστη επιτρεπτή συγκέντρωση του θείου στο ρεύμε εξόδου 370 ppm. Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

7. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Παραδοχές προσομοίωσης - Εμβολική ροή - Ψευδοομογενής διφασική ροή (δεν λαμβάνοται υπόψη φαινόμενα εξάτμισης υγρού ή συμπύκνωσης αερίου, αλλά κάθε συστατικό αποδίδεται σε μία και μόνο φάση) - Πλήρης διαβροχή κλίνης - Αντιδράσεις πάνω στα ενεργά κέντρα - Αέρια φάση – μίγμα τελείων αερίων - Πτώση πίεσης δεν λαμβάνεται υπόψη - Αδιαβατική λειτουργία αντιδραστήρα - Αντιδράσεις υδρογονοαποθείωσης και αντιδράσεις κατανάλωσης υδρογόνου - Όλη η εκελυόμενη θερμότητα αποδίδεται στις αντιδράσεις κατανάλωσης υδρογόνου Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

8. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Δεδομένα: παράμετροι κινητικών εξισώσεων Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

9. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Δεδομένα: θερμοχωρητικότητες Δεδομένα: θερμοχωρητικότητες • Αερίων (J/mol/K) • Πετρελαίου (kJ/kg/K) Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

10. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Σύμβολα Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

11. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Περιβάλλον προσομοίωσης: εναλλακτικές δυνατότητες • Visual Fortran • - http://ecourses.chemeng.ntua.gr/courses/computer-programming/ • - http://www.chemeng.ntua.gr/the_course/Industrial_Reactor_Engineering • cloud του NTUA (cloudfront.central.ntua.gr) • - έχει Geany+Fortran - θέλει Java version μέχρι 1.7.0_17 - oδηγίες: http://www4.central.ntua.gr/wiki/central-cloud/java/ Λεπτομέρειες αριθμητικής επίλυσης • Μέθοδος Runge-Kutta • - http://www.chemeng.ntua.gr/the_course/Industrial_Reactor_Engineering Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/

12. Προσομοίωση αντιδραστήρα υδρογονοαποθείωσης Εκπόνηση υπολογιστικού θέματος • Σε ομάδες (το πολύ 2 ατόμων) • Συνεισφορά στο βαθμό μαθήματος : 15% • Παράδοση θέματος • Ημερομηνία Παράδοσης : 30 Μαϊου 2014 • Τελική αναφορά • Περιεχόμενα : Περιγραφή λειτουργίας του αντιδραστήρα • Περιγραφή μαθηματικού μοντέλου και παραδοχών • Κατάστρωση μαθηματικού μοντέλου • Αλγόριθμος επίλυσης μοντέλου • Απαντήσεις στα ερωτήματα με τα ζητούμενα διαγράμματα • Συμπεράσματα και σχόλια για τη λειτουργία του αντιδραστήρα Ιστοσελίδα μαθήματος: http://www.chemeng.ntua.gr/courses/ire/