Etude de modélisation et de simulation sur les réacteurs catalytiques208R001 et 208R002 de l’unité de synthèse

Abstract

Le présent mémoire se penche sur l'étude de modélisation et de simulation des réacteurs catalytiques 208R001 et 208R002, qui sont au cœur de l'unité de synthèse d'ammoniac. L'ammoniac joue un rôle crucial dans l'industrie chimique, étant l'une des matières premières essentielles pour la production d'engrais et de nombreux autres produits chimiques. Par conséquent, la compréhension et l'optimisation des réacteurs catalytiques impliqués dans la synthèse de l'ammoniac revêtent une grande importance économique et environnementale. Ce mémoire commence par une revue approfondie de la littérature sur les réacteurs catalytiques, la synthèse de l'ammoniac et les avancées récentes dans le domaine de la modélisation et de la simulation. Ensuite, il se concentre sur la caractérisation détaillée des réacteurs 208R001 et 208R002, en incluant des données sur les catalyseurs utilisés, les conditions opératoires et les performances historiques de ces réacteurs. La modélisation des réacteurs est abordée en utilisant des approches mathématiques avancées, notamment les équations de réaction chimique, les équations de transfert de chaleur et de masse, ainsi que les paramètres cinétiques spécifiques aux catalyseurs. Des simulations informatiques sont ensuite réalisées pour reproduire le comportement des réacteurs dans diverses conditions opératoires, ce qui permet d'identifier les zones de performance optimale, les goulots d'étranglement potentiels et les améliorations possibles. Les résultats des simulations sont analysés en détail, mettant en évidence les paramètres clés qui influencent l'efficacité des réacteurs. Les recommandations d'optimisation sont formulées pour améliorer la production d'ammoniac tout en minimisant les pertes énergétiques et environnementales. En fin de compte, ce mémoire apporte une contribution significative à la compréhension et à l'optimisation des réacteurs catalytiques 208R001 et 208R002 de l'unité de synthèse d'ammoniac. Il offre des perspectives prometteuses pour l'industrie chimique, en contribuant à une production plus efficace et plus respectueuse de l'environnement de l'ammoniac, une ressource essentielle pour l'agriculture et l'industrie chimique mondiale. Thesis Abstract This thesis focuses on the modeling and simulation study of catalytic reactors 208R001 and 208R002, which are at the heart of the ammonia synthesis unit. Ammonia plays a crucial role in the chemical industry, being one of the essential raw materials for the production of fertilizers and many other chemicals. Therefore, understanding and optimizing the catalytic reactors involved in ammonia synthesis is of great economic and environmental importance. This thesis begins with an extensive review of the literature on catalytic reactors, ammonia synthesis, and recent advances in modeling and simulation. It then focuses on the detailed characterization of reactors 208R001 and 208R002, including information about the catalysts used, operating conditions, and historical performance of these reactors. Modeling of the reactors is approached using advanced mathematical techniques, including chemical reaction equations, heat and mass transfer equations, and catalyst-specific kinetic parameters. Computer simulations are then conducted to replicate the behavior of the reactors under various operating conditions, identifying areas of optimal performance, potential bottlenecks, and possible improvements. The simulation results are analyzed in detail, highlighting key parameters that influence reactor efficiency. Optimization recommendations are made to enhance ammonia production while minimizing energy and environmental losses. Ultimately, this thesis makes a significant contribution to the understanding and optimization of catalytic reactors 208R001 and 208R002 in the ammonia synthesis unit. It offers promising insights for the chemical industry, contributing to more efficient and environmentally friendly ammonia production, a vital resource for global agriculture and the chemical industry. ملخص الرسالة تركز هذه الرسالة على دراسة التصميم والمحاكاة لمفاعالت التحفيز 208 R001و R002208 ،والتي تشكل جوهر وحدة توليف األمونيا. األمونيا تلعب دو ًرا حاس ًما في صناعة الكيماويات، حيث تعد واحدة من المواد الخام األساسية إلنتاج األسمدة والعديد من المنتجات الكيماوية األخرى. لذلك، فإن فهم وتحسين مفاعالت التحفيز المشاركة في توليف األمونيا له أهمية اقتصادية وبيئية كبيرة. تبدأ هذه الرسالة بمراجعة معمقة لألدبيات حول مفاعالت التحفيز، وتوليف األمونيا، والتطورات األخيرة في مجال التصميم والمحاكاة. ثم تركز على توصيف مفصل لمفاعالت 208 R001و R002208 ،بما في ذلك معلومات حول العوامل المحفزة المستخدمة، وظروف التشغيل، واألداء التاريخي لهذه المفاعالت. يتم التقدم بالنمذجة للمفاعالت باستخدام تقنيات رياضية متقدمة، بما في ذلك معادالت التفاعل الكيميائي، ومعادالت نقل الحرارة والكتلة، ومعلمات السرعة الحركية الخاصة بالمحفزات. ثم يتم إجراء محاكاة حاسوبية لتكرار سلوك المفاعالت تحت مختلف ظروف التشغيل، مما يساعد على تحديد مناطق األداء األمثل، والعقبات المحتملة، والتحسينات الممكنة. يتم تحليل نتائج المحاكاة بتفصيل، مما يسلط الضوء على المعلمات الرئيسية التي تؤثر في كفاءة المفاعل. يتم تقديم توصيات للتحسين من إنتاج األمونيا مع الحد األدنى من الخسائر الطاقية والبيئية. في النهاية، تقدم هذه الرسالة إسها ًما كبي ًرا في فهم وتحسين مفاعالت التحفيز 208 R001و 208 R002في وحدة توليف األمونيا. إنها تقدم رؤى واعدة لصناعة الكيماويات، وتساهم في تحسين إنتاج األمونيا بشكل أكثر كفاءة وصديق للبيئة، وهو مورد حيوي للزراعة العالمية وصناعة الكيماويات.