مهندسی شیمی ایران
سال:1390 | دوره:10 | شماره:56 |تعداد مقالات:11

با توجه به اهمیت تولید اتانول آمین و کاربردهای فراوان آن، فرایند تولید اتانول آمین از فرایندهای مهم در صنعت می باشد. در این تحقیق، واحد تولید اتانول آمین شبیه سازی و بهینه سازی شده است و به علت در دست نبودن رابطه سینتیکی دقیق، ابتدا با استفاده از داده های موجود در SRI و روش حداقل خطا روابطی سینتیکی برای سرعت واکنش ها به دست آمده است. با استفاده از این روابط و به کمک نرم افزار شبیه سازی Hysys واحد تولید اتانول آمین شبیه سازی شده و نتایج شبیه سازی با داده های صنعتی موجود در اطلاعات SRI مطابقت داشته است. در نهایت با استفاده از تکنیک GS بهینه سازی واحد انجام شده است.نسبت مولی آمونیاک به اتیلن اکساید، دمای راکتور و جزء مولی آب به عنوان متغیر های بهینه سازی انتخاب شده اند. با استفاده از تابع اقتصادی به عنوان تابع هدف، نسبت مولی 5 به 1 آمونیاک به اتیلن اکساید، دمای 85oCبرای راکتور و شدت جریان مولی آب،(kgmol/hr) 52.92، به عنوان شرایط عملیاتی بهینه به دست آمده است.

از میان نانوذرات فلزی گوناگون، نانوذرات مس به دلیل خواص کاتالیزی، هدایت الکتریکی و نوری ویژه توجه زیادی را به خود جلب کرده است. از جمله روش های متداول جهت سنتز نانوذرات مس با امکان کنترل اندازه، ساختار کریستالی و یکنواختی آنها می توان به روش های شیمیایی و الکتروشیمیایی اشاره کرد. در روش شیمیایی با استفاده از یک ماده کاهنده مناسب، از محلولی که متشکل از نمک فلز مورد نظر است، نانوذرات تولید می شوند. در حالی که در روش الکتروشیمیایی، سنتز نانوذرات با به کارگیری یک چگالی جریان مناسب و احیای آن بر سطح کاتد صورت می گیرد. تحقیقات نشان داده است که از جمله عوامل موثر بر کنترل توزیع اندازه و ساختار کریستالی نانوذرات در روش شیمیایی عوامل کاهنده و پایدارکننده، دما، ترکیب فلز، نوع حلال و عوامل دیگر و در روش الکتروشیمیایی چگالی جریان، غلظت فلز، دما و خواص دیگر می باشند. در این مقاله تلاش شده است ضمن مروری بر مبانی روش های سنتز شیمیایی و الکتروشیمیایی، اثر پارامترهای عملیاتی این روش ها بر خواص و اندازه نانوذرات شرح داده شود.

راکتور سنتز متانول در محدوده فشار 50 تا 100 (بار) و دمای 200 تا 240 درجه سلسیوس عمل می کند. به دلیل عدم شناخت کافی از مکانیزم واکنش های تولید متانول، روابط سینتیکی متفاوتی از سوی محققین ارائه شده است. شبیه سازی راکتور متانول به دلیل اهمیت این ماده استراتژیک، همواره مورد توجه محققین قرار داشته است. در تمام شبیه سازی ها از معادلات حالت و روابط سینتیکی متفاوتی استفاده شده است. همچنین ساده سازی هایی همچون حذف مقاومت های نفوذ جرم درون توده گاز و دانه کاتالیزگر و ایده ال لحاظ نمودن شرایط عملیاتی به چشم می خورد. در این مقاله شبیه سازی راکتور سنتز متانول را با لحاظ کردن مقاومت های نفوذ جرم در توده گاز و دانه کاتالیزگر انجام می دهیم. همچنین از چندین معادله حالت به همراه دو رابطه سینتیکی متفاوت در محاسبات استفاده می کنیم. با مقایسه نتایج شبیه سازی با مقادیر صنعتی راکتور سنتز متانول پتروشیمی شیراز، دقیق ترین معادله حالت و رابطه سینتیکی که نتایج نزدیکتر به مقدار صنعتی را ارائه می دهند، انتخاب می شوند. سپس تاثیر پارامترهای عملیاتی همچون دمای پوسته راکتور، دمای ورودی خوراک، فشار ورودی خوراک و نوع خوراک ورودی، با به کارگیری رابطه سینتیکی و معادله حالت نتیجه شده، بر عملکرد راکتور بررسی می شود.

زئولیت ها آلومینو سیلیکات های بلوری با ابعاد متخلخل 0.3 تا 1.3 نانومتر هستند. خصوصیات منحصربفرد زئولیت MFI از قبیل اندازه مناسب حفره ها، انتخاب پذیری خوب، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی بالا و طول عمر زیاد برای استفاده در لایه رویی غشاءهای زئولیتی مناسب است. روش سنتز درجا یا روش هیدروترمال، رایج ترین روش برای سنتز غشاءهای زئولیتی است که با عملیات حرارتی بر روی پایه های متخلخل تهیه می شوند. از آنجائی که پارامترهایی مانند ترکیب مخلوط واکنش، میزان قلیائیت سیستم (pH) و طبیعت واکنش دهنده ها نقش مهمی در بلورینگی زئولیت ها دارند. در همین راستا در این مقاله، اثر پارامترهای مختلف در سنتز غشای زئولیتی MFI که در مقالات و کارهای تحقیقاتی مختلف بررسی شده بود، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین اثر مدت تکلیس در غشای زئولیتی MFI سنتز شده به روش هیدروترمال براساس نتایج حاصل از کارهای تحقیقاتی قبلی، بررسی و مشخص شد که غشای تکلیس شده در دمای 673k به مدت 30 ساعت بهترین کیفیت را دارد.

در این مقاله مرور نسبتا جامعی در زمینه ترکیب و خواص مهم بتن های خودتراکم ارائه شده است. بتن خودتراکم برای غلبه بر مشکلات عملیات لرزاندن توسعه داده شد و به علت برخورداری از خواص مناسب، به سرعت گسترش یافت. خمیر و ملات مورد استفاده در بتن خودتراکم باید دارای لزجت و نیز قابلیت تغییر شکل زیاد باشد و با برقراری تعادل بین این دو، ضمن تامین قابلیت تغییر شکل و روانی زیاد، از جداشدگی اجزاء جلوگیری شود. بنابراین استفاده از مواد افزودنی شیمیایی و پودری مختلف، ضروری است. محدود کردن درصد سنگدانه ها به همراه استفاده از مقادیر زیاد پودرهای معدنی و غلظت مناسب فوق روان کننده ها برای دستیابی به این خواص، ضروری است. حجم زیاد پودرهای معدنی که در بتن های خودتراکم استفاده می شوند، می تواند اثرهای متعددی بر خواص آن داشته باشد. پودر سنگ آهک می تواند باعث بالا رفتن گرمای هیدراسیون (آبپوشی) و کاهش قابل ملاحظه دوام بتن در برابر سولفات شود که مربوط به تشکیل ترکیباتی نظیر گچ، اترنجیت و تاماسیت است. همچنین پودرها با توجه به نوعشان می توانند باعث کاهش مقاومت بتن های خودتراکم در برابر آتش، در مقایسه با بتن های معمولی شوند.

مقاومت الکتریکی سنگ سازند به فاکتور/ شاخص مقاومت ویژه سازند بستگی داشته و درتفسیر لاگ چاه نگاری، محاسبه تخلخل و آب اشباع سنگ به کار میرود. فاکتور مقاومت ویژه با تخلخل و شاخص مقاومت ویژه با درصد آب اشباع سنگ از طریق رابطه آرچی به پارامترهایی مانند ضریب سیمان شدگی و توان اشباع وابسته میشود. این رابطه برای سنگ های آب دوست و بدون رس، ارائه و در کاربرد برای سنگ های کربناته ضعیف است. بررسی عواملی مانند فشار سرباره، دما، ترشوندگی سنگ و فشار موئینگی میتواند در به کارگیری صحیح این رابطه مهم باشد. در اینجا، به بررسی آزمایشگاهی نمونه سنگ کربناته یکی از مخازن نفتی ایران برای بررسی کارایی رابطه آرچی تحت تاثیر فشار موئینگی پرداخته می شود. نتایج، نشاندهنده کاهش توان اشباع با تغییر ترشوندگی از نفت دوست به آب دوست است. نتایج این کار می تواند در تحلیل چاه آزمایی و به کارگیری صحیح این رابطه در شرایط سنگ، مفید باشد.

در این مقاله، پدیده انتقال جرم در فرایند آب زدایی اسمزی قطعات استوانه ای شکل لوبیاسبز در محلول آب و نمک مورد بررسی قرار گرفته است. غلظت های محلول اسمزی آب و نمک مورد استفاده 10، 20 و 30 درصد وزنی، دماهای محلول 30 و 50 درجه سانتیگراد، نسبت ماده به محلول اسمزی کمتر از 1:20 (یک به بیست) و زمانهای انجام فرایند بین صفر تا 6 ساعت بودند. جهت بررسی انتقال جرم در حین آب زدایی اسمزی لوبیا سبز و تخمین رطوبت از دست رفته و جامد جذب شده تعادلی در آن از یک مدل دو پارامتری استفاده شد. با استفاده از حل تحلیلی قانون دوم فیک و غلظت های تعادلی به دست آمده، ضرایب نفوذ موثر آب و نمک در لوبیا سبز محاسبه شدند. در شرایط عملیاتی ذکر شده مقادیر ضریب نفوذ موثر آب در محدوده (m2/s) 1.776´10-10 (m2/s) 2.707´10-10 و مقادیر ضریب نفوذ موثر نمک در محدوده (m2/s) 1.126´10-10 و (m2/s) 1.667´10-10 تعیین شدند. با استفاده از مقادیر غلظتهای تعادلی آب و نمک و همچنین ضرایب موثر نفوذ آب و نمک، نمودارهای تغییرات غلظت متوسط آب و نمک نسبت به زمان و همچنین توزیع غلظت آب و نمک بر حسب زمان و مکان در جهت شعاعی رسم شدند. نمودارهای توزیع آب و نمک نشان دادند که تغییرات رطوبت و نمک در ابتدا عمدتا محدود به نواحی سطحی ماده بوده که سپس به نواحی داخلی ماده گسترش می یابند.

این مطالعه با هدف مرور فعالیت های انجام شده بر روی پارامترهای هیدرودینامیکی بسترهای فورانی از دیدگاه تحقیقات آزمایشگاهی صورت گرفته و نیز مدلسازی و شبیه سازی این تجهیزات انجام شده است. آرایش های گوناگون بسترهای فورانی و محدوده کارایی هر یک مورد مطالعه بوده و نگاه جامعی در زمینه سیر تکاملی فعالیت های انجام شده مرتبط با این بسترهای کارآمد از بدو اختراع (در 1955) تا اکنون، صورت گرفته است. تحقیقات متعددی با هدف تعیین الگوی جریان دو فاز و ارائه روابط تجربی درخصوص پارامترهای کلیدی، از جمله، حداقل سرعت فورانی شدن، افت فشار و نیروی کشش انجام شده است. آنچه می توان از مطالعات مختلف دریافت این است که نیروی غالب و کلیدی در معادلات تکانه، نیروی برهم کنش دو فاز گاز و جامد است که محاسبه آن مستلزم استفاده از روابط تجربی است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با وجود تایید برخی مدل های بین فازی [که غالبا از قدمت بالایی نیز برخوردارند] برای آرایش های خاصی از بسترهای فورانی، مدل های مذکور در مورد آرایش های دیگر، نتایج بسیار نامناسبی را دربرداشته است. این مطالعه می تواند نقش موثری در شناخت عوامل موفقیت یا شکست مدل های ارائه شده داشته و به پژوهشگران در استفاده از روابط تجربی مناسب یاری رساند.

سیالات هوشمند، سیالاتی هستند که در حضور محرک خارجی، خصوصیات رئولوژیکی آنها از جمله گرانروی و تنش تسلیم، به سرعت و در کمتر از میلی ثانیه، تغییر می کند. این سیالات به دو دسته کلی حساس به میدان الکتریکی (سیالات الکترورئولوژیک) و حساس به میدان مغناطیسی (سیالات مگنتورئولوژیک)، تقسیم بندی می شوند. سیالات هوشمند شامل یک سیال عایق پایه می باشند که ذراتی به صورت معلق داخل آن پخش شده اند. در حضور میدان، ذرات به صورت زنجیره هایی آرایش می گیرند که باعث تبدیل سیال از حالت مایع به شبه جامد می شوند. این دسته از سیالات به دلیل پاسخ سریع، بازگشت پذیر بودن و کنترل آسان شرایط محیطی می توانند به طور گسترده در زمینه های مختلف از جمله صنایع خودرو سازی، ضد زلزله کردن ساختمان ها، شیرهای صنعتی، روبوتیک، صنایع نظامی و مهندسی پزشکی مورد استفاده قرار گیرند. در این مقاله، ساختار سیالات هوشمند، دسته بندی و خواص آنها بررسی شده است. همچنین رفتار یک سیال الکترورئولوژیک در فضای بین دو استوانه که استوانه داخلی با سرعت زاویه ای ثابتی می چرخد و نیمی از آن در معرض میدان الکتریکی قرار دارد، شبیه سازی شده است. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار FEMLAB نسخه 2.3 که بر اساس روش المان محدود عمل می کند، انجام شده است. هدف از ارائه این مقاله بررسی امکان جایگزین کردن سیال هوشمند در کاربردهای صنعتی آنها مانند یاتاقانها و موارد دیگر می باشد. نتایج نشان می دهد که در مقایسه با سیال نیوتنی، کاهش سرعت چرخش استوانه داخلی و افزایش میدان الکتریکی باعث افزایش گرانروی و تنش تسلیم می شود که با کاهش شاخص پاورلا، این اثر قوی تر می گردد. به طور مثال برای 1n= و n=0.75 در شعاع خارجی اختلاف گرانروی بین دو حالت دارای میدان و بدون میدان، به ترتیب 2.5% و 5.5% می باشد.