تدوین نرم‌افزار مشابه‌سازی سینتیکی برای فرایندهای کاتالیستی هتروژن

چکیده

در این تحقیق مشکلات انجام آزمایش‌های سینتیکی و واکنش‌های کاتالیستی هتروژن بررسی و سپس یک نرم‌افزار سینتیکی معرفی می‌شود که با اطلاعات حاصل از آزمایش، مدل سینتیک واکنش موردنظر را می‌توان تعیین کرد. تعیین مدل سینتیکی واکنش موجب طراحی راکتورهای مناسب برای آن کاتالیست، Scale up و تعیین مواد اولیه مناسب برای افزایش بازده فرایند و کاهش هزینه‌ها خواهد بود و نتیجه کلی اینکه این عمل سبب تسریع در تصمیم‌گیری و اجرا شده و قیمت‌ها را کاهش خواهد داد. این نرم‌افزار دارای قسمت‌های مختلفی است و به‌راحتی می‌توان اطلاعات مربوط به فرایندها، کاتالیست‌های مصرفی، شرکت‌های سازنده کاتالیست، نوع راکتورهای مورد استفاده برای هر فرایند و مدل‌های سینتیکی موجود برای هر واکنش را به‌دست آورد. بعد از انجام آزمایش‌های سینتیکی و دادن اطلاعات به‌دست آمده به نرم‌افزار، محاسبات سینتیکی به روش رگرسیون غیرخطی به وسیله نرم‌افزار انجام و مدل سینتیکی مناسب به روش Bartlett’s χ2 test مشخص می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Designing a Software for Kinetic Simulation of Heterogeneous Catalytic Reactions

چکیده [English]

In this study, problems concerned with kinetic experiments of intrinsic rates in heterogeneous catalytic reactions were first discussed and then a software was designed to facilitate the design of kinetic experiments, estimation of kinetic parameters and discrimination among competing kinetic models. Suitable selection of a kinetic model is essential in reactor designing, scale-up, material selection and minimizing the capital expenditures. The software designed in this study, consists a database that offers various information such as: process information, process flow diagrams, commercial catalysts used in industrial processes, the major manufactures, type of reactors, etc. The kinetic parameters are estimated using a non-linear regression algorithm and discrimination among rival models was done using statistical data of Bartlett’s χ2 test.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kinetic Software
  • Kinetic Models
  • Parameter Estimation
  • Model Discrimination Transport Resistance

[1] Levenspiel O., Chemical reaction engineering, 3rd Ed., Wiley, 1999.

[2] Tosun I., Modeling in transport phenomena: a conceptual approach, 2nd Ed., Elsevier, 2007.

[3] Mears D.E., “Tests for transport limitation in experimental catalytic reactors”, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., Vol. 10, p. 541, 1971.

[4] Thoenes Jr. D. & Kramers H., “Mass transfer from spheres in various regular packings to a flowing fluid”, Chem. Eng. Sci., Vol. 8, pp. 271-283, 1958.

[5] Scott Fogler H., Elements of chemical reaction engineering, 4th Ed., 2005.

[6] Weisz P.B. & Prater C.D., Adv. Catal., Vol. 1, p. 399, 1962.

[7] Froment G.F. & Bischoff K.B., “Chemical reactor analysis and design”, 2nd Ed., John Wiley, New York, 1990.

[8] Berty J.M., Chem. Eng. Prog., pp. 61-67, 1988.

[9] Marquardt D.W., “An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters”, SIAM J. of App. Math., Vol. 11, pp. 431-441, 1963.

[10] Goldman R.N. & Weinberg J.S., Statistics: an introduction, pp. 215-220 and 682, Prentice-Hall, 1985.

[11] Dumez F.J., Hosten L.H. & Froment G.F., “The use of sequential discrimination in the kinetic study of 1-butene dehydrogenation”, I. & E.C. Fundamentals. Vol. 16, pp. 298-301, 1977.

[12] Bartlett M.S., “Properties of sufficiency and statistical tests”, Proc. Roy. Soc. London Ser, A 160, pp. 268-282, 1937.

[13] Bischoff K.B., “Effectiveness factors for general reaction rate forms”, A.I.Ch.E.J., Vol. 11, p. 352, 1965.

[14] Smith J.M., “Chemical engineering kinetics”, 3rd Ed., McGraw-Hill Chemical Engineering Series, 1981.