مدل سازی و بهینه سازی راکتور بستر سیال اکسی‌کلریناسیون اتیلن در پتروشیمی اروند

هدف از این پژوهش مدل سازی و بهینه سازی راکتور بستر سیال اکسی‌کلریناسیون اتیلن در پتروشیمی اروند می باشد. در این فرایند اتیلن در طی واکنش اکسی‌کلریناسیون و در حضور کاتالیست ناهمگن مس کلرید  بر پایه گاما آلومینا به 1و2-دی کلرو اتان تبدیل می شود. عملیات اکسی‌کلریناسیون اتیلن در یک راکتور بستر سیال تجهیز شده با یک کویل خنک‌‌کننده به منظور کنترل دمای واکنش انجام می‌شود. در پتروشیمی اروند این فرایند به صورت موازی با فرایند کلریناسیون مستقیم اتیلن قرارداشته و  هیدروژن کلرید تولیدی در بخش‌های کلریناسیون مستقیم و شکست گرمایی دی‌کلرو اتان در آن مصرف می‌شود. در این پژوهش راکتور بستر سیال اکسی‌کلریناسیون اتیلن بر اساس معادهای بقای جرم و انرژی و در حالت پایا مدل سازی می‌شود. با توجه به مشخصه های سیال و رژیم جریان در شبیه‌سازی راکتور از یک مدل دو فازی شامل فاز حباب با جریان قالبی و فاز امولسیون با جریان هم خورده همراه با تبادل جرم و انرژی بین فازها استفاده ͏شد. برای بررسی درستی و دقت مدل، نتیجه های به دست آمده از شبیه‌سازی با داده‌های واحد صنعتی مورد مقایسه قرار گرفت. سپس با برنامه‌ریزی یک مسئله بهینه‌سازی و با در نظر گرفتن قیدهای طراحی و عملیاتی واحد، مقدارهای بهینه دمای خوراک، دمای سیال خنک‌کننده، فشار عملیاتی راکتور و شدت جریان جرمی  هیدروژن کلرید و اکسیژن در خوراک ورودی برای بیشینه‌شدن میزان تولید دی‌کلرواتان با استفاده از ژنتیک الگوریتم تعیین شد. نتیجه ها نشان داد اعمال شرایط بهینه بر روی راکتور صنعتی موجب افزایش ظرفیت تولید دی‌کلرواتان از 7/128 مول بر ثانیه به 3/141 مول بر ثانیه می شود.

modeling and optimization of ethylene oxychlorination fluidized bed reactor in arvand petrochemical complex

the main goal of this research is the modeling and optimization of the ethylene oxychlorination reactor in the arvand petrochemical complex. in this process, the dichloroethane is produced through the oxychlorination of ethylene on cucl3 supported al2o3 catalyst. the ethylene oxychlorination reaction occurs in a fluidized bed reactor equipped with a heat exchanger to control operating temperature. in the industrial plant, the oxychlorination and direct chlorination processes are in parallel and produced hcl in the direct chlorination and edc cracking units fed to the oxychlorination reactor. in this research, the oxychlorination reactor is modeled based on the mass and energy balance equations at steady-state conditions. due to fluid specifications and flow regime, a two-phase flow regime including bubble and emulsion phases with mass transfer between phases is selected to simulate the reactor. to prove the accuracy and precision of the considered model and assumptions, the simulation results are compared with the plant data. then, an optimization problem is programmed to maximize the dichloroethane production rate based on the design and operating limitations considering feed temperature, coil temperature, operating pressure, and mass flow rate of hydrogen chloride and oxygen as decision variables. the simulation results show that applying the optimal operating condition on the system increases dichloroethane production from 128.7 to 141.3 mol/s.