Çok yataklı amonyak sentez reaktörünün iki boyutlu (Eksenel radyal) modellenmesi

Abstract

Çok yönlü kullanım sahası olan amonyak, dünya çapında özellikle tarım alanında en önemli kimyasal maddelerden birisidir. Dolayısıyla, amonyak üretim proseslerinde sentez reaktörünün verimliliğinin arttırılması, hem bağlı bulunduğu diğer proseslerin dengesi hem de ekonomisi bakımından son derece önemlidir. Bu çalışma amonyak sentez reaktörü proses parametre değerleri değişimlerinin sentez reaktörü verimliliğine etkileri üzerinde olmuştur. Sentez reaktörü adyabatik olup çok yüksek proses parametre değerlerine sahiptir (basınç: 220-300 atm, sıcaklık: 420- 550 °C, gaz sirkülasyon hızı: 460.000 NnrVsaat). Bu çalışmada, İGSAŞ (İstanbul Gübre San. A.Ş.)' a ait çok yataklı (eksenel, eksenel, radyal) katalitik amonyak sentez reaktörü model olarak alınmıştır. Sistem için kurulan model denklemlerinde, prosesi en çok etkileyen ve reaksiyon verimliliğinde direkt etkili olan proses değişkenleri (T, X, P, f.. vb.) kullanılmıştır. Çıkarılan iki boyutlu (eksenel-radyal) model denklemleri halen çalışmakta olan İGSAŞ (İstanbul Gübre San. A. Ş.) reaktörünün özelliklerine göre karakterize edilmiştir. Model denklemlerinin çözüm hesaplamaları İGSAŞ (İstanbul Gübre San.A.Ş.) sentez reaktörüne ait üç farklı giriş proses parametre değerleri üzerinden yapılmış ve sonuçlar gerçek değerlerle karşılaştırılmıştır. İki boyutlu (eksenel- radyal) model denklemlerinin çözümünde Sonlu Farklar Yöntemi kullanılmıştır. Sonlu Farklar Yöntemi ile yapılan analitik çözümlerde, tablo ve şekillerin oluşturulmasında MATHCAD Paket Programı kullanılmıştır. Ayrıca C++ Program Dili kullanılarak yapılan Sürekli Sistem Model Programı (CSMP) ile de model denkemlerinin çözümü kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir. Model denklemlerinin çözümüyle sentez reaktörünün herhangi bir noktasında sıcaklık, %dönüşüm ve basınç değerleri de belirlenebilmektedir.