علوم و مهندسی جداسازی
سال:1395 | دوره:8 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

این پژوهش به طراحی ساختار کنترلی و مدلسازی پویای یک برج جداسازی نفت خام بر مبنای آرایه بهره نسبی (RGA) و آرایه بهره نرمال شده نسبی (RNGA) می پردازد. انتخاب ساختار کنترل چند متغیره در حالت غیرمربعی با استفاده از داده های واقعی برج جداسازی نفت خام تاکنون ارائه نشده است. در این تحقیق، برج جداسازی در دو ظرفیت عملیاتی 40، 000 و 60، 000 بشکه در روز مدلسازی شد تا عملکرد کنترلی ساختارهای پیشنهادی بررسی شود. عملکرد کنترلی متغیرهای خروجی این برج درحالت %5± تغییر پله ای در خوراک ورودی واحد مورد آزمایش قرار گرفت. بر مبنای نتایج بدست آمده، پاسخ خروجی سیستم کنترلی برای هر دو روش به خوبی تغییرات خوراک ورودی را در ظرفیت 60، 000 بشکه در روز، کنترل می کند. این در حالی است که نتیجه آزمون خروجی در ظرفیت 40، 000 بشکه در روز، تغییر ساختار کنترلی در هر دو روش آرایه بهره نسبی و آرایه بهره نرمال شده نسبی را نشان می دهد.

جداسازی ایزومرهای آلکانها توسط زئولیتها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق روش مونت کارلو برای شبیه سازی مولکولی جذب ایزومرهای پنتان بصورت خالص و مخلوط دوجزئی روی زئولیت MFI مورد استفاده قرار گرفته است. اثر مقدار آلومینیم در زئولیت MFI (با نسبت سیلیسیم به آلومینیم 18، 31 و ¥) روی جذب ایزومرهای پنتان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که ساختارهای با نسبت سیلیسیم به آلومینیم متفاوت دارای خواص جذب و انتخاب گری جذب متفاوتی هستند و این به ساختار حفرات مستقیم و زیگزاگی زئولیت مربوط است. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش فشار میزان انتخاب گری ساختار زئولیت MFI نسبت به آلکان خطی در مخلوط ایزومرها افزایش می یابد. به دلیل فاکتور رقابت در جذب، انتخاب گری در جذب در حالت مخلوط از حالت خالص بالاتر است. با افزایش دما میزان جذب کاهش می یابد و میزان انتخاب گری وابسته به فشار عملیاتی است.

در این پژوهش، روش تماس دهنده غشایی برای حذف گازهای CO2 و H2S از مخلوط گاز طبیعی و به کمک مایع جاذب مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تلاش شد تا مدلی مناسب برای توصیف این فرایند ارائه گردد. بدین منظور، تاثیر پارامترهای شدت جریان مایع ورودی، نوع مایع جاذب استفاده شده و اثر خیس شدگی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که با استفاده از مایع جاذب MEA حذف تا بیش از 95% انجام شده است. همچنین اثر خیس شدگی که در اکثر مطالعات گذشته نادیده گرفته شده، باعث کاهش درصد حذف گردیده است. به طوری که با 50%خیس شدگی میزان حذف تا 50%کاهش یافته است.

رفتار جذبی اغلب فرایندهای جذب ناپیوسته با مدلهای ایزترم غیرخطی، مثل ایزترم ردلیش-پیترسون، رادکه-پرازنیتز، سیپس، کبله-کریگان و دیگر معادلات مشابه بیان می شود. برای تعیین ضرایب این مدلها می بایست از روشهای مرسوم بهینه سازی مبتنی بر سعی و خطا استفاده شود که معمولا به لحاظ حساسیت این روش ها به حدس اولیه انتخاب شده، روشی زمانبر می باشند. بنابراین در مقاله حاضر برای تعیین پارامترهای مدلهای غیرخطی فرایندهای جذب، روشی مستقیم و بدون نیاز به سعی و خطا ارایه شده است. در این روش، نخست رابطه تفاضلی ایزوترمهای جذب بدست آمده، و سپس پارامتر توانی مدل مورد نظر مستقیما از روی عرض از مبدا این رابطه تعیین می شود. در ادامه با داشتن پارامتر توانی، سایر ضرایب این ایزترم از روی شیب و عرض از مبدا نمودار خطی تغییرات ظرفیت جذب و غلظت بدست می آید. به منظور ارزیابی این روش جاذب پلی سولفونی اصلاح شده با کتکول آمین برای جذب کروم (VI) ساخته شده و ایزترمهای مختلف بر روی نتایج جذب برازش شدند. در تعیین پارامتر توانی، خطای نسبی این روش در مقایسه با روش سعی و خطا کمتر از یک درصد تعیین شد.

در تحقیق حاضر بر مبنای نتایج حاصل از شبیه سازی CFD رابطه ای برای ضریب انتقال جرم بین فازی در جریان تیلور ارائه شده است. جهت شبیه سازی هیدرودینامیک رژیم تیلور در یک سلول واحد از این جریان از روش VOF استفاده شده است. در ادامه انتقال جرم از حباب تیلور به لخته مایع شبیه سازی شده است. در شبیه سازی های انجام شده، حباب تیلور با استفاده از یک روش تکراری در یک هندسه متقارن محوری ساکن شده و جریان مایع از روی آن عبور داده شده است. در رابطه ارائه شده، تاثیر پارامترهای حاکم بر جریان تیلور نظیر عدد موئینه، سرعت حباب گاز، کسر حجمی، طول سلول واحد و قطر لوله موئین بر انتقال جرم بین فازی دیده شده است. مزیت اصلی این رابطه کارایی آن در تخمین میزان انتقال جرم بین فازی در محدوده وسیعی از اعداد موئینه است. همچنین رابطه ارائه شده، تاثیر تغییر شکل حباب بر انتقال جرم بین فازی را در نظر می گیرد.

استخراج فوق بحرانی یکی از جدیدترین روش های خالص سازی مواد اولیه و محصولات که امروزه مورد استقبال قرار گرفته است. در این مطالعه از معادلات حالت PRSV و SRK برای تخمین حلالیت 10 ماده جامد رایج در دی اکسیدکربن فوق بحرانی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد معادله PRSV تطابق بهتری با داده های تجربی دارد. هر دو معادله برای پیش بینی حلالیت جامدات نیاز به پارامتر برهم کنش دوتایی داشتند. همچنین پارامتر برای مواد جامد و دی اکسیدکربن با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شد. بدلیل نبود روابط جامع برای تخمین حلالیت مواد جامد در دی اکسیدکربن فوق بحرانی، یک رابطه برای پیش بینی حلالیت مواد جامد در دی اکسیدکربن فوق بحرانی پیشنهاد شده است. مهمترین ویژگی این رابطه سادگی و نیاز به حداقل داده ورودی یعنی دما و فشار است. کمترین درصد انحراف مطلق متوسط برای معادله PRSV و سیستم دی اکسیدکربن-نفتالین (2.77%) و بیشترین مقدار مقدار درصد خطا برای معادله SRK و سیستم دی اکسیدکربن-آنتراسن (19.38%) بود.

در این پژوهش فرآیند ریفورمینگ متانول در راکتور بستر کاتالیستی غشایی بر روی کاتالیست Cu/ZnO/Al2O3 و با غشای پالادیومی برای تولید هیدروژن مدل سازی و شبیه سازی شده است. ابتدا مدل سازی ریاضی دو بعدی انجام شده و سپس نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی گزارش شده در منابع مقایسه شده است که مدل ارائه شده تطابق قابل قبولی با درصد خطای حدود %8 را نشان می دهد. سپس اثر برخی پارامترهای فرآیندی مانند فشار ناحیه واکنشی، نسبت واکنش دهنده ها و میزان فاکتور گاز جاروبی بر روی انتخاب پذیری هیدروژن در فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته است.نتایج نشان می دهد که با افزایش فشار از حدود 1.5 تا 2.5 بار، انتخاب پذیری هیدروژن در حدود %3 افزایش می یابد. همچنین با افزایش نسبت آب به متانول از 1 تا 3، انتخاب پذیری هیدروژن در حدود %13 افزایش می یابد. تغییرات فاکتور گاز جاروبی نیز برروی انتخاب پذیری اثر می گذارد بدین صورت که افزایش مقدار فاکتور گاز جاروبی به اندازه 7 واحد، انتخاب پذیری را حدود %4.5 افزایش می دهد. در ادامه توزیع غلظت دو بعدی در راستای طولی و شعاعی راکتور برای متانول نشان داده شده است که نشان می دهد تغییرات غلظت متانول در راستای شعاعی به دلیل کوچک بودن راکتور ناچیز است.

در این پژوهش از پساب واحد مرآکس پالایشگاه نفت کرمانشاه، به عنوان مایع جایگزین در فرآیند موبری پوست گوسفند استفاده گردید. با افزودن مواد شیمیایی به پساب، ترکیب مورد نیاز جهت دوغاب موبر تهیه شد. طراحی آزمایش با نرم افزار دیزاین-اکسپرت انجام و اثر عوامل تاثیرگذار شامل مقدار سولفید سدیم (0.2-2%)، کربنات کلسیم (4-6%)، دما (25- 45°C) و زمان (30-90 دقیقه) در سه سطح بر روی بازده موبری بررسی شد. به کارگیری پساب، بیشترین بازده (99%) را دربالاترین سطح متغیرهای مورد آزمایش در مقایسه با بازده (63%) در شرایط آزمایشگاهی مشابه و به هنگام استفاده از آب خام فراهم آورد. خصوصیات کیفی سالامبور حاصل هنگام استفاده از پساب مشابه با حالت طبیعی (بدون پساب) بود. افزودن کربنات کلسیم، به دلیل بالا بودن قلیائیت پساب، تاثیر قابل توجهی بر روی بازده نداشت و استفاده از پساب (با توجه به دارا بودن هیدروکسید سدیم)، افزایش بازده و کاهش قابل توجه مصرف کربنات کلسیم و نیز سولفید سدیم را به همراه داشت. به کارگیری پساب مرآکس در صنایع تولید سالامبور، کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی واحدهای پالایشگاهی و نیز کاهش مخارج ناشی از مصرف مواد شیمیایی و آب خام و به طبع آلودگی در صنایع چرم سازی را به همراه دارد.