Προσομοίωση λειτουργίας βιομηχανικού αντιδραστήρα με απόσταξη για παραγωγή ΤΑΜΕ των ΕΛΠΕ Ασπροπύργου

Τζώρτζη, Ιωάννα; Tzortzi, Ioanna

dc.contributor.author	Τζώρτζη, Ιωάννα	el
dc.contributor.author	Tzortzi, Ioanna	en
dc.date.accessioned	2018-11-12T09:46:32Z
dc.date.available	2018-11-12T09:46:32Z
dc.date.issued	2018-11-12
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47999
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16035
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Απόσταξη με χημική αντίδραση	el
dc.subject	Ισορροπία φάσεων	el
dc.subject	Αζεότροπα	el
dc.subject	Οξυγονούχα	el
dc.subject	Χημική κινητική	el
dc.subject	Reactive distillation	en
dc.subject	Phase equilibrium	el
dc.subject	Azeotropes	el
dc.subject	Oxygenates	el
dc.subject	Chemical kinetics	el
dc.title	Προσομοίωση λειτουργίας βιομηχανικού αντιδραστήρα με απόσταξη για παραγωγή ΤΑΜΕ των ΕΛΠΕ Ασπροπύργου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική χημικών αντιδράσεων	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/4857f7ab26a40fd67e9568abb8b3e5cae80ef62c
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-09-28
heal.abstract	Ο στόχος της παρούσας Διπλωματικής εργασίας, είναι να παράγει ένα υπολογιστικό μοντέλο προσομοίωσης του τμήματος της Απόσταξης με Χημική Αντίδραση της μονάδας παραγωγής Τριτοταγή-Άμυλο- Μέθυλ Αιθέρα, (ΤΑΜΕ), του διυλιστηρίου Ασπροπύργου της Ελληνικά Πετρέλαια Α.Ε. Ασπροπύργου για τρείς λειτουργικές περιόδους σε διάρκεια 11 χρόνων (αρχή [S.O.R.]-2003, μέση [M.O.R.]-2009, και τέλος [E.O.R.]-2015 ) και να χρησιμοποιήσει το μοντέλο αυτό για την εξήγηση της λειτουργίας της μονάδας και να μελετήσει την επίδραση διαφόρων παραμέτρων λειτουργίας στην παραγωγικότητάς της. Το υπολογιστικό μοντέλο αυτό αναπτύχθηκε στο περιβάλλον Aspen Plus V8.8. Για το σχεδιασμό αυτής της προσομοίωσης λήφθηκαν λειτουργικά δεδομένα από το διυλιστήριο (τα οποία αναφέρονται στο κείμενο ως πειραματικά δεδομένα). Προκειμένου να αναπτυχθεί ένα μοντέλο που να προσομοιώνει με ακρίβεια τη λειτουργία της στήλης, βασική προϋπόθεση είναι να υπάρχει ένα θερμοδυναμικό μοντέλο ικανό να περιγράψει το κομμάτι του διαχωρισμού και ένα κινητικό μοντέλο για να περιγράψει το κομμάτι της αντίδρασης στις καταλυτικές κλίνες του Ν4904 . Για την επιλογή του κατάλληλου θερμοδυναμικού μοντέλου εξετάστηκαν τόσο η Uniquac όσο και η Wilson με βάση την ικανότητα τους να περιγράψουν τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα ισορροπίας φάσεων δυαδικών μειγμάτων των βασικών συστατικών της τροφοδοσίας . Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής υπέδειξαν ότι η καταλληλότερη επιλογή ήταν το συνδυαστικό μοντέλο UNIQUAC-RK .Όσον αφορά στην επιλογή του κατάλληλου κινητικού μοντέλου για την περιγραφή των κινητικών των αντιδράσεων των καταλυτικών κλινών του Ν4904 , υπογραμμίζονται δύο βασικά σημεία . Το πρώτο αφορά την αξιοποίηση του αδιαβατικού αντιδραστήρα πριν από τη στήλη της Απόσταξης με Χημική Αντίδραση ώστε να ελεγχθεί το εκάστοτε κινητικό μοντέλο αξιοποιώντας τα δεδομένα σύστασης εισόδου-εξόδου από αυτόν καθώς και τη θερμοκρασιακή του κατανομή . Το δεύτερο αφορά το περιορισμό που υπήρχε γύρω από την επιλογή του κινητικού μοντέλου καθώς το Aspen Plus V8.8, δεν έχει ως διαθέσιμη προεπιλογή την εφαρμογή των κινητικών LHHW και Eley-Rideal σε μια στήλη απόσταξης με Χημική Αντίδραση , με αποτέλεσμα ένα τέτοιο εγχείρημα να απαιτούσε τη συγγραφή ενός εξωτερικού κώδικα το οποίο ξέφευγε από τα πλαίσια αυτής της διπλωματικής. Στη βάση αυτή αξιοποιώντας ένα μοναδικό σετ κινητικών παραμέτρων που υπήρχε διαθέσιμο στη βιβλιογραφία για το μοντέλο Power-Law έγινε προσαρμογή των παραμέτρων του στα πειραματικά δεδομένα του διυλιστηρίου ώστε να προβλεφθούν σωστά οι μετατροπές των αντιδρώντων και η θερμοκρασιακή κατανομή του αδιαβατικού αντιδραστήρα. Επιπλέον , δεδομένου ότι η προσομοίωση πρέπει να ανταποκρίνεται σε 11 χρόνια λειτουργίας και λόγω του γεγονότος ότι οι αντιδράσεις είναι καταλυτικές, εξετάστηκαν επίσης μεταβλητές όπως η γήρανση του καταλύτη ή η πιθανή του δηλητηρίαση από τα προπανονιτρίλια της τροφοδοσίας. Έτσι , στα αποτελέσματα συμπεριλήφθηκαν τόσο οι σταθερέςΟ στόχος της παρούσας Διπλωματικής εργασίας, είναι να παράγει ένα υπολογιστικό μοντέλο προσομοίωσης του τμήματος της Απόσταξης με Χημική Αντίδραση της μονάδας παραγωγής Τριτοταγή-Άμυλο- Μέθυλ Αιθέρα, (ΤΑΜΕ), του διυλιστηρίου Ασπροπύργου της Ελληνικά Πετρέλαια Α.Ε. Ασπροπύργου για τρείς λειτουργικές περιόδους σε διάρκεια 11 χρόνων (αρχή [S.O.R.]-2003, μέση [M.O.R.]-2009, και τέλος [E.O.R.]-2015 ) και να χρησιμοποιήσει το μοντέλο αυτό για την εξήγηση της λειτουργίας της μονάδας και να μελετήσει την επίδραση διαφόρων παραμέτρων λειτουργίας στην παραγωγικότητάς της. Το υπολογιστικό μοντέλο αυτό αναπτύχθηκε στο περιβάλλον Aspen Plus V8.8. Για το σχεδιασμό αυτής της προσομοίωσης λήφθηκαν λειτουργικά δεδομένα από το διυλιστήριο (τα οποία αναφέρονται στο κείμενο ως πειραματικά δεδομένα). Προκειμένου να αναπτυχθεί ένα μοντέλο που να προσομοιώνει με ακρίβεια τη λειτουργία της στήλης, βασική προϋπόθεση είναι να υπάρχει ένα θερμοδυναμικό μοντέλο ικανό να περιγράψει το κομμάτι του διαχωρισμού και ένα κινητικό μοντέλο για να περιγράψει το κομμάτι της αντίδρασης στις καταλυτικές κλίνες του Ν4904 . Για την επιλογή του κατάλληλου θερμοδυναμικού μοντέλου εξετάστηκαν τόσο η Uniquac όσο και η Wilson με βάση την ικανότητα τους να περιγράψουν τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα ισορροπίας φάσεων δυαδικών μειγμάτων των βασικών συστατικών της τροφοδοσίας . Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής υπέδειξαν ότι η καταλληλότερη επιλογή ήταν το συνδυαστικό μοντέλο UNIQUAC-RK .Όσον αφορά στην επιλογή του κατάλληλου κινητικού μοντέλου για την περιγραφή των κινητικών των αντιδράσεων των καταλυτικών κλινών του Ν4904 , υπογραμμίζονται δύο βασικά σημεία . Το πρώτο αφορά την αξιοποίηση του αδιαβατικού αντιδραστήρα πριν από τη στήλη της Απόσταξης με Χημική Αντίδραση ώστε να ελεγχθεί το εκάστοτε κινητικό μοντέλο αξιοποιώντας τα δεδομένα σύστασης εισόδου-εξόδου από αυτόν καθώς και τη θερμοκρασιακή του κατανομή . Το δεύτερο αφορά το περιορισμό που υπήρχε γύρω από την επιλογή του κινητικού μοντέλου καθώς το Aspen Plus V8.8, δεν έχει ως διαθέσιμη προεπιλογή την εφαρμογή των κινητικών LHHW και Eley-Rideal σε μια στήλη απόσταξης με Χημική Αντίδραση , με αποτέλεσμα ένα τέτοιο εγχείρημα να απαιτούσε τη συγγραφή ενός εξωτερικού κώδικα το οποίο ξέφευγε από τα πλαίσια αυτής της διπλωματικής. Στη βάση αυτή αξιοποιώντας ένα μοναδικό σετ κινητικών παραμέτρων που υπήρχε διαθέσιμο στη βιβλιογραφία για το μοντέλο Power-Law έγινε προσαρμογή των παραμέτρων του στα πειραματικά δεδομένα του διυλιστηρίου ώστε να προβλεφθούν σωστά οι μετατροπές των αντιδρώντων και η θερμοκρασιακή κατανομή του αδιαβατικού αντιδραστήρα. Επιπλέον , δεδομένου ότι η προσομοίωση πρέπει να ανταποκρίνεται σε 11 χρόνια λειτουργίας και λόγω του γεγονότος ότι οι αντιδράσεις είναι καταλυτικές, εξετάστηκαν επίσης μεταβλητές όπως η γήρανση του καταλύτη ή η πιθανή του δηλητηρίαση από τα προπανονιτρίλια της τροφοδοσίας. Έτσι , στα αποτελέσματα συμπεριλήφθηκαν τόσο οι σταθερέςΟ στόχος της παρούσας Διπλωματικής εργασίας, είναι να παράγει ένα υπολογιστικό μοντέλο προσομοίωσης του τμήματος της Απόσταξης με Χημική Αντίδραση της μονάδας παραγωγής Τριτοταγή-Άμυλο- Μέθυλ Αιθέρα, (ΤΑΜΕ), του διυλιστηρίου Ασπροπύργου της Ελληνικά Πετρέλαια Α.Ε. Ασπροπύργου για τρείς λειτουργικές περιόδους σε διάρκεια 11 χρόνων (αρχή [S.O.R.]-2003, μέση [M.O.R.]-2009, και τέλος [E.O.R.]-2015 ) και να χρησιμοποιήσει το μοντέλο αυτό για την εξήγηση της λειτουργίας της μονάδας και να μελετήσει την επίδραση διαφόρων παραμέτρων λειτουργίας στην παραγωγικότητάς της. Το υπολογιστικό μοντέλο αυτό αναπτύχθηκε στο περιβάλλον Aspen Plus V8.8. Για το σχεδιασμό αυτής της προσομοίωσης λήφθηκαν λειτουργικά δεδομένα από το διυλιστήριο (τα οποία αναφέρονται στο κείμενο ως πειραματικά δεδομένα). Προκειμένου να αναπτυχθεί ένα μοντέλο που να προσομοιώνει με ακρίβεια τη λειτουργία της στήλης, βασική προϋπόθεση είναι να υπάρχει ένα θερμοδυναμικό μοντέλο ικανό να περιγράψει το κομμάτι του διαχωρισμού και ένα κινητικό μοντέλο για να περιγράψει το κομμάτι της αντίδρασης στις καταλυτικές κλίνες του Ν4904 . Για την επιλογή του κατάλληλου θερμοδυναμικού μοντέλου εξετάστηκαν τόσο η Uniquac όσο και η Wilson με βάση την ικανότητα τους να περιγράψουν τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα ισορροπίας φάσεων δυαδικών μειγμάτων των βασικών συστατικών της τροφοδοσίας . Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής υπέδειξαν ότι η καταλληλότερη επιλογή ήταν το συνδυαστικό μοντέλο UNIQUAC-RK .Όσον αφορά στην επιλογή του κατάλληλου κινητικού μοντέλου για την περιγραφή των κινητικών των αντιδράσεων των καταλυτικών κλινών του Ν4904 , υπογραμμίζονται δύο βασικά σημεία . Το πρώτο αφορά την αξιοποίηση του αδιαβατικού αντιδραστήρα πριν από τη στήλη της Απόσταξης με Χημική Αντίδραση ώστε να ελεγχθεί το εκάστοτε κινητικό μοντέλο αξιοποιώντας τα δεδομένα σύστασης εισόδου-εξόδου από αυτόν καθώς και τη θερμοκρασιακή του κατανομή . Το δεύτερο αφορά το περιορισμό που υπήρχε γύρω από την επιλογή του κινητικού μοντέλου καθώς το Aspen Plus V8.8, δεν έχει ως διαθέσιμη προεπιλογή την εφαρμογή των κινητικών LHHW και Eley-Rideal σε μια στήλη απόσταξης με Χημική Αντίδραση , με αποτέλεσμα ένα τέτοιο εγχείρημα να απαιτούσε τη συγγραφή ενός εξωτερικού κώδικα το οποίο ξέφευγε από τα πλαίσια αυτής της διπλωματικής. Στη βάση αυτή αξιοποιώντας ένα μοναδικό σετ κινητικών παραμέτρων που υπήρχε διαθέσιμο στη βιβλιογραφία για το μοντέλο Power-Law έγινε προσαρμογή των παραμέτρων του στα πειραματικά δεδομένα του διυλιστηρίου ώστε να προβλεφθούν σωστά οι μετατροπές των αντιδρώντων και η θερμοκρασιακή κατανομή του αδιαβατικού αντιδραστήρα. Επιπλέον , δεδομένου ότι η προσομοίωση πρέπει να ανταποκρίνεται σε 11 χρόνια λειτουργίας και λόγω του γεγονότος ότι οι αντιδράσεις είναι καταλυτικές, εξετάστηκαν επίσης μεταβλητές όπως η γήρανση του καταλύτη ή η πιθανή του δηλητηρίαση από τα προπανονιτρίλια της τροφοδοσίας. Έτσι , στα αποτελέσματα συμπεριλήφθηκαν τόσο οι σταθερές	el
heal.abstract	των κινητικών που περιγράφουν τη λειτουργία 11 χρόνων του αδιαβατικού αντιδραστήρα καθώς επίσης και οι καμπύλες απενεργοποίησης του καταλύτη που περιέχονται σε αυτόν. Αναφορικά με το σχεδιασμό της προσομοίωσης της στήλης Ν4903-Ν4904 έχοντας ως δεδομένα τον αριθμό των δίσκων , τη διάμετρο της στήλης , το ύψος του πληρωτικού υλικού με το καταλύτη και τις ενδείξεις όλων των μετρητικών πίεσης και ροών εισόδου-εξόδου από τη στήλη , βρέθηκε με δοκιμή και σφάλμα η συνολική ποσότητα του καταλύτη που περιέχεται στις καταλυτικές κλίνες της στήλης η οποία ήταν 2 tn.Η διαδικασία αυτή βασίστηκε αφενός στα λειτουργικά δεδομένα του S.O.R. και αφετέρου στην προσπάθεια ακριβούς πρόβλεψης της σύστασης του αποστάγματος και του προϊόντος πυθμένα. Στη συνέχεια, με βάση τις προβλεπόμενες από το μοντέλο θερμοκρασίες σε σχέση με τις αντίστοιχες πειραματικές του διυλιστηρίου κατά μήκος της στήλης , διαπιστώθηκε πως οι πρώτες ήταν σημαντικά χαμηλότερες από τις δεύτερες με αποτέλεσμα να ήταν απαραίτητη η διόρθωση της πίεσης λειτουργίας. Στη συνέχεια , βασιζόμενοι στα λειτουργικά δεδομένα της πρώτης διαθέσιμης διυλιστηριακής ημέρας του S.O.R. , στης 19-11-2003, έχοντας γνωστό τον αριθμό των δίσκων της στήλης Ν4903-Ν4904, τη διάμετρο της στήλης , το ύψος του πληρωτικού υλικού με το καταλύτη και τις ενδείξεις όλων των μετρητικών πίεσης και ροών εισόδου-εξόδου από τη στήλη , βρέθηκε με δοκιμή και σφάλμα η συνολική ποσότητα του καταλύτη που περιέχεται στις καταλυτικές κλίνες της στήλης με βάση τη σύσταση του αποστάγματος και του προϊόντος πυθμένα . Έπειτα , με βάση το θερμοκρασιακό προφίλ της στήλης που υποδεικνύουν τα μετρητικά πραγματοποιήθηκε μια διόρθωση στη πίεση λειτουργίας σε σχέση με τις εγγενείς τιμές των μετρητικών της πίεσης της στήλης με απώτερο στόχο την προσαρμογή του μοντέλου στα πειραματικά δεδομένα της θερμοκρασιακής κατανομής. Η διαδικασία αυτή υπέδειξε ότι η πίεση του μοντέλου πρέπει να είναι αυξημένη σε σχέση με τις ενδείξεις των μετρητικών της πίεσης ενώ επίσης έγινε επιλογή ενός συντελεστή απόδοσης των δίσκων βασιζόμενη στο θερμοκρασιακό προφίλ της στήλης. Έτσι , διαμορφώθηκε ένα Case Study το οποίο συσχέτιζε τη πίεση του μοντέλου σε σχέση με τη πειραματική κάθε διυλιστηριακής ημέρας , τη δεδομένη μάζα του καταλύτη στις καταλυτικές κλίνες και τις αποδόσεις των δίσκων. Στη συνέχεια, με βάση την ικανότητα του μοντέλου να προβλέψει όλα τα πειραματικά δεδομένα του S.O.R. (θερμοκρασιακή κατανομή και σύσταση αποστάγματος/προϊόντος πυθμένα) κρίθηκε ότι ο σχεδιασμός της προσομοίωσης ήταν επιτυχής. Στην συνέχεια , στο M.O.R. αξιολογήθηκε ότι υπάρχει πρόβλημα με τη πειραματική σύσταση της μεθανόλης παρουσιάζοντας ασυμφωνία η μετατροπή της με αυτή των ισοαμυλενίων , ωστόσο , έγινε προσπάθεια διαμόρφωσης μιας προσομοίωσης ικανή να προβλέψει τα πειραματικά δεδομένα βασιζόμενα στο Case Study του 2003 , το οποίο εν τέλει κατάφερε να προσομοιώσει με κάποιες αποκλίσεις τη θερμοκρασιακή κατανομή αλλά και τη σύσταση του αποστάγματος και του πυθμένα. Στην τελευταία λειτουργική περίοδο που μελετήθηκε το Case Study του 2003 το οποίο προέβλεπε ομοιόμορφη απόδοση στους δίσκους δεν κατάφερε να περιγράψει τα πειραματικάδεδομένα του διυλιστηρίου με αποτέλεσμα να εξετάστηκε το σενάριο της κατανομής του συντελεστή Murphree το οποίο τελικώς ήταν επιτυχές ως προς τη δυνατότητα πρόβλεψης των πειραματικών δεδομένων . Κατόπιν , πραγματοποιήθηκε μια παραμετρική ανάλυση κάποιων λειτουργικών παραμέτρων της Διεργασίας της απόσταξης με Χημική Αντίδραση με σκοπό την κατανόηση του πως οι μεταβλητές αυτές επηρεάζουν αφενός τα φαινόμενα του διαχωρισμού και της αντίδρασης μέσα στη στήλη και αφετέρου πως επηρεάζουν την καθαρότητα του παραγόμενου ΤΑΜΕ αλλά και του απαιτούμενου ενεργειακού κόστους. Οι μεταβλητές που εξετάστηκαν ήταν η πίεση λειτουργίας , η θέση τροφοδοσίας της εξόδου του αδιαβατικού αντιδραστήρα , η θέση τροφοδοσίας της μεθανόλης στη στήλη και η ποσότητα του καταλύτη στις καταλυτικές κλίνες της στήλης Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μια παραμετρική ανάλυση σε σχέση με το λόγο της μεθανόλης προς τα ισοαμυλένια στον αδιαβατικό αντιδραστήρα Κ4901 και παρατηρήθηκε ότι η ποσότητα της μεθανόλης επηρεάζει πολύ την μετατροπή ισορροπίας των αντιδράσεων και ότι από κάποιους λόγους και πάνω η ποσοστιαία αύξηση της μετατροπής είναι πολύ μικρή και λόγου αύξησης του κόστους στο τμήμα της ανάκτησης της μεθανόλης κάτι τέτοιο δεν θα ήταν επωφελές. Τέλος , πραγματοποιήθηκε μια συγκριτική ανάλυση ως προς τα χρησιμοποιούμενα θερμοδυναμικά μοντέλα Uniquac και Wilson έχοντας ως βάση αναφοράς την ίδια προσομοίωση και τα αποτελέσματα υπέδειξαν μεγάλες διαφορές μεταξύ των δύο μοντέλων υποδεικνύοντας έτσι τη σημασία της επιλογής του κατάλληλου θερμοδυαναμικού μοντέλου	el
heal.abstract	The aim of this Thesis is to develop a computation model to simulate a reactive distillation unit that produces ΤΑΜΕ. The reactive distillation unit under consideration is installed in the Aspropyrgos oil refinery of the Greek Petroleum Company and the operation of the unit has been studied over 11 years, divided as three distinct operational ranges (starting [S.O.R.]-2003, middle [M.O.R.], and final [E.O.R.]-2015). The purpose of the model is to provide a mechanistic understanding of the reactive distillation unit and to allow the investigation of the effect of multiple parameters on the productivity of the unit. The computational model was developed on Aspen Plus, version 8.8. The development of the simulation was based on operational/experimental data of the reactive distillation unit, located in the aforementioned refinery. The fundamental prerequisites to develop a robust model of the unit is the selection of a thermodynamic and kinetic model that are appropriate to describe the separation processes and the chemical reactions respectively, that are taking place within the unit. As far as the thermodynamic model is concerned, both Uniquac and Wilson were assessed with respect to their capacity to describe the available experimental data on the phase equilibria of two-componentmixtures consisting of the components of the feed stream of the unit. Based on that assessment, it was concluded that the most appropriate thermodynamic model is the UNIQUAC-RK. Regarding the selection of a kinetic model to describe the kinetics of the reactions within the catalyst packing of the reactive distillation unit, there are to main points that were taken into consideration. Firstly, the experimental data on the inlet/outlet composition and the temperature distribution of the adiabatic reactor, which is located upstream of the reactive distillation unit, were used to assess the capacity of the candidate kinetic models to describe these data. Secondly, the selection of the candidate kinetic models was limited by the available models in Aspen Plus V8.8, which does not support the application the kinetic models LHHW and Eley-Rideal to simulate a reactive distillation column. Consequently, an external computational code would be required to include these models in a simulation within Aspen Plus V8.8, which was outside the scope of the current Thesis. Based on the available data and kinetic models, a unique set of parameters for the Power-Law model were found in the literature and these were fitted to the experimental data of the aforementioned adiabatic reactor. Moreover, considering that the operation range of the reactive distillation unit spans across 11 years, the aging and the poisoning due to propionitriles of the catalyst. Consequently, in the analysis both the reaction kinetics for the 11 years of operation of the adiabatic reactor, and the models describing the deactivation of the catalyst where considered. As far as the development of the simulation of the reactive distillation is concerned, the inputs of the model were the disk number, the column diameter, the catalyst packing height, and the experimental data on pressure and input/output flows. Based on these inputs and a trial and error process, the total amount of active catalyst within the reactive distillation unit was found to be equal to 2 tones. Overall, this process was based firstly on the operational data of the S.O.R. and secondly on the accuracy of the predicted compositions of the top and bottom products of the reactive distillation column. Subsequently, by considering the predicted and experimental temperature profiles across the column, it was deduced that the former was significantly lower than the latter, necessitating the adjustment of the operational pressure. Next, based on the operational data from the first day of the S.O.R. (i.e. on 19/11/2003), the disk number, the column diameter, the catalyst packing height, and the pressure and input/output flows were all determined, which allowed to find by trial and error the entire amount of catalyst within the reactive distillation column on the first day, based on the composition of the top and bottom products of the column. Then, based on the experimental temperature profile along the column, the operational pressure was adjusted in accordance with the experimental pressure data, so that the computational model was predicted the experimental temperature profile. As a result, it was found that the pressure of the model should have been higher compared to the experimental pressure data, while the efficiency coefficient of the disks was selected based on the temperature profile of the column. Consequently, a case study was developed relatingthe pressure of the model to the experimental pressure data from every day of operation of the reactive distillation column, to the given catalyst mass, and to the efficiency of the disks. The capacity of the model to predict the experimental data of the S.O.R. (i.e. temperature profile and composition of outlet streams) was evaluated and deemed successful. After this point, during M.O.R. it was concluded that the experimental data on the composition of the methanol were inaccurate, as its conversion was in discordance with the conversion of isoamylenes. However, it was attempted to adjust the simulation so that the experimental data of the 2003 case study were predicted, which finally was successful to model the temperature profile and the composition of the outlet streams of the column, within a range of error. The 2003 case study was also used to simulate the final operation period, which assumed uniform distribution of disk efficiency, was not able to describe the experimental data from the refinery. To resolve that, the suitability of a distributed Murphree coefficient was assessed, which was successful in predicting the experimental data. Next, a parametric analysis of some operational parameters of the reactive distillation column was conducted to provide a mechanistic understanding of how these parameters affect on the one hand the separation and reaction processes and on the other hand the purity of the produced TAME and of the energy requirements of the process. The parameters that were included in the analysis were the operation pressure, the position of the outlet stream of the adiabatic reactor, the position of the methanol inlet stream of the column, and finally the amount of catalyst in the column. Furthermore, the ratio of the amount of the methanol over the amount of isoamylenes in the adiabatic reactor was also investigated in a parametric analysis, which revealed that the amount of methanol affects significantly the equilibrium conversion of the reactions and that a threshold existed above which the percentage increase of conversion is negligible, which in combination with the higher cost of methanol recovery, implied that such an operation would not be profitable. Finally, a comparison analysis was conducted between the thermodynamic models that were used in the simulations (i.e. Uniquac and Wilson) with respect to their performance under the same simulation and results, which suggested that there are substantial discrepancies on the capacity of each model to predict the operation of the reactive distillation column, implying the significance of the selection of an appropriate thermodynamic model.	en
heal.advisorName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαγιαννάκος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Ταραντίλη, Πετρούλα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	182 σ.
heal.fullTextAvailability	true