سنتز فیشر- تروپش، فرآیندی کاتالیستی است که طی آن گاز سنتز (مخلوط کربن مونواکسید وهیدروژن) به سوخت‌های هیدروکربنی مایع مختلف از جمله دیزل و (بنزین) تبدیل می‌شود. ازحدود 50 سال پیش تاکنون تعداد قابل توجهی تحقیق در رابطه با استفاده از انواع کاتالیست‌های غیریکنواخت (که توزیع ماده فعال درون آن‌ها یکنواخت نمی‌باشد)، در راکتور بستر ثابت (که یکی از متداول‌ترین راکتورهای سنتز فیشر- تروپش است) جهت تغییر میزان بهره و گزینش‌پذیری محصولات واکنش صورت گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیقات نشان‌دهنده‌ی توانمندی این نوع کاتالیست‌ها جهت افزایش بهره محصول مطلوب (بنزین) و همچنین عملکرد راکتور می‌باشد. از طرفی غیر فعال شدن کاتالیست، یکی از مشکلات جدی مربوط به فرآیندهای کاتالیستی مانند سنتز فیشر- تروپش (به خصوص در مقیاس صنعتی) می‌باشد. بنابراین با توجه به موارد اشاره شده در رابطه با کاربرد کاتالیست‌های غیر یکنواخت در بهبود عملکرد راکتور بستر ثابت، بررسی عملکرد این نوع کاتالیست‌ها در مقابل شرایط غیر فعال شدن کاتالیست، ضروری می‌باشد.

در تحقیق حاضر، راکتور بستر ثابت فیشر- تروپش حاوی کاتالیست دو عامله‌ی آهن- زئولیت (Fe-HZSM5)، با استفاده از مدل‌های شبه‌همگن و ناهمگن یک‌بعدی (با درنظرگرفتن کاتالیست یکنواخت و انواع کاتالیست‌های غیریکنواخت) با درنظرگرفتن غیرفعال شدن کاتالیست، مدل‌سازی گردید. از روش TR-BDF2 برای حل معادلات مدل راکتور استفاده شد. همچنین، شبیه‌سازی بااستفاده از کدنویسی در نرم افزار MATLAB ( متلب ) صورت گرفت. با انجام آنالیز حساسیت مدل شبه‌همگن، مشخص شد که با گذشت زمان و کاهش فعالیت کاتالیست، بیشینه مقدار بهره در دماهای بالاتر خوراک و در زمان بی‌نهایت در بیشترین دمای مجاز خوراک ورودی (که پدیده فرار دمایی اتفاق نمی‌افتد)، حاصل می‌گردد.

نتایج حاصل از مدل‌سازی ناهمگن و آنالیز حساسیت مربوط به آن، نشان داد که کاتالیست‌هایی که توزیع ماده فعال درون آن‌ها بیشتر در میانه و مرکز دانه می‌باشد، کمتر در معرض غیر فعال شدن قرار گرفته و بنابراین در شرایط غیر فعال شدن کاتالیست، استفاده از این نوع کاتالیست‌ها می‌تواند منجر به بهره بنزین بیشتر و همچنین عملکرد مناسب‌تر راکتور شود. همچنین، بهينه­‌سازي توزيع کاتاليست درون راکتور بااستفاده از مدل شبه­ همگن، بر اساس رقيق­‌سازي بستر کاتاليستي انجام گرفته است. بابهينه­‌سازي توزيع ميزان ماده فعال درون بستر و همچنين دماي خوراک و سيال خنک­‌کننده با هدف افزايش بهره ، چنين نتيجه شد که با %۱۳/۴۲ کاهش در ميزان کاتاليست درون راکتور و تنها با تغيير در توزيع کاتاليست درون بستر، بهره  %۵/۷۲ افزايش خواهد يافت. همچنين، با استفاده ازمدل ناهمگن توزيع انواع کاتاليست غيريکنواخت درون بستر، دماي خوراک و سيال خنک­‌کننده مورد بهينه­‌سازي قرار گرفت و نتايج نشان دادند که در حالت بهينه حاصل از اين مدل، بهره %۱۶/۵۹ افزايش خواهد يافت. در حالت­‌هاي بهينه حاصل از دو مدل، نمايه دماي بستر يکنواخت‌­تر از حالت مبنا گرديد و بدين وسيله گزينش‌­پذيري محصولات نامطلوب کنترل گرديد. در اين تحقيق الگوريتم ژنتيک به­ عنوان روش بهينه­‌سازي مورد استفاده قرار گرفت.

آنچهدر این کد خواهید آموخت:

1- نحوه مدل سازی رفتار راکتور بستر ثابت فیشر- تروپش در حضور کاتالیست های غیریکنواخت

2- نحوه آنالیز حساسیت پارامترهای خروجی راکتور

3- شبیه سازی رفتار راکتور با گذشت زمان و غیر فعال شدن کاتالیست

نکاتو الزامات:

1- این کد در تمامی نسخه های نرم افزار MATLAB ( متلب ) قابل اجرا می باشد

2- آشنایی لازم با مباحث مدل سازی و شبیه سازی

3- آشنایی با روش های مناسب حل عددی معادلات PDE و ODE

4- آشنایی با روش صحیح کدنویسی در نرم افزار MATLAB ( متلب )