مقدمه
پتاسیم نیترات یا شوره یک ترکیب شیمیایی با فرمول KNO3 است. این ماده در محل‌هایی مانند دیوارهٔ غارها به صورت طبیعی به مانند گرد سفید رنگی وجود دارد. پتاسیم نیترات یک اکسید‌کننده نسبتا قوی است. نیترات پتاسیم آب را به خوبی جذب می‌کند، بنابراین در محصولاتی مانند باروت که از شوره استفاده می‌شود در اثر قرارگرفتن در هوای آزاد رطوبت می‌گیرد و خراب می‌شود.
یکی از واکنش‌های مهم پتاسیم نیترات، پتاسیم نیترات و شکر است که در بسیاری از سوخت‌های موشک‌ها استفاده می‌شود و همچنین به دلیل خروج H2O و N2 از این واکنش ابر دودزایی درست می‌کند که به عنوان بمب دودزا استفاده می‌شود اما در حقیقت این واکنش نسبت دقیق دارد و بدون داشتن نسبت درست واکنش درست عمل نمی‌کند. نسبت آن ۱ به ۶ شکر به پتاسیم نیترات است.
شرح فرآیند
شبیه‌سازی تولید نیترات پتاسیم در آسپن پلاس شامل مراحل مختلفی است. این مراحل عبارتند از:
طراحی نمودار جریان فرآیند (PFD): واکنش خنثی‌سازی بین پتاسیم هیدروکسید و اسید نیتریک برای تولید نیترات پتاسیم انجام می‌شود. طراحی نمودار جریان فرآیند شامل واحدهای راکتور، جداساز (مانند کریستالایزر یا تبخیرکننده) و خشک‌کن (در صورت تولید محصول جامد) است.
تنظیمات شبیه‌سازی در اسپن پلاس: ایجاد شبیه‌سازی جدید و انتخاب قالب مناسب. تعریف اجزای شیمیایی شامل پتاسیم هیدروکسید، اسید نیتریک، آب و نیترات پتاسیم. انتخاب مدل ترمودینامیکی مناسب مانند ELECNRTL یا NRTL. تعریف واحدهای عملیاتی شامل راکتور، کریستالایزر، جداکننده و خشک‌کن. تعیین شرایط عملیاتی مانند دما، فشار و جریان ورودی مواد اولیه. اجرای شبیه‌سازی و بررسی خطاها.
آنالیز نتایج: بررسی تراز جرمی و انرژی. آنالیز تعادل فاز برای بازیابی نیترات پتاسیم. بررسی خلوص محصول نهایی.
بهینه‌سازی و آنالیز حساسیت: تنظیم نسبت مواد اولیه برای افزایش بازدهی تولید. بهینه‌سازی عملکرد کریستالایزر برای بهبود بازیابی محصول جامد. بررسی تاثیر تغییرات دما، فشار و جریان ورودی بر تولید و کیفیت محصول.
