مهندسی شیمی ایران
سال:1391 | دوره:11 | شماره:63 |تعداد مقالات:10

انگیزه نوشتن این مقاله برمی گردد به گپی که چندی پیش در خلال یک جلسه با سردبیر محترم نشریه مهندسی شیمی ایران داشتم. صحبت به پروژه های تحقیقاتی مرتبط با صنعت نفت من و ایشان و مشکلاتی که در این خصوص وجود داشته است و نظام نامه پژوهشی جدید وزارت نفت کشید. من انتقادات جسته و گریخته خود را مطرح کردم و ایشان سرمقاله ای را که در نشریه مهندسی شیمی ایران نوشته شده بود. نتیجه این گپ، مقاله حاضر است که در آن من نقد هرچند اجمالی خود را نسبت به این نظام نامه بیان کرده ام.

در سال های اخیر تولید امولسیون هایی با اندازه قطرات نانومتری در صنایع دارویی، شیمیایی، بسپارها و غذایی به منظور بهبود کیفیت امولسیون و زمان ماندگاری آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی همگن سازهای جدیدی ساخته شده اند که قادرند با تحمل فشاری بالغ بر 3500 bar (بیش از 30 برابر فشار قابل تحمل همگن سازهای متداول) امکان تولید نانوامولسیون ها را فراهم آورند. در این مقاله پس از بررسی کارایی همگن سازهای مختلف با توجه به نتایج آزمایشگاهی ارائه شده در مقالات، مشخص شده است که همگن سازهای فشار بالا مانند ریزسیال سازها می توانند گزینه های بسیار مناسبی برای تهیه نانوامولسیون ها باشند.

در این مقاله مهمترین روش های کیفی ارزیابی مخاطرات از منظر ساختاری و کاربردی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته اند. روش هایی نظیر چک لیست، پرسش، آنالیز بالقوه خرابی، آنالیز مخاطرات و راهبردی، آنالیز درخت خطا و آنالیز درخت رویداد از جمله روش هایی هستند که مورد مطالعه قرار گرفته اند. در بخش اول، شرح اجمالی روش های مختلف ارائه گردیده و در ادامه، حوزه های کاربردی هر کدام مشخص شده است. در انتها نیز روش های مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج مطالعات نشان می دهند که جهت ارزیابی کامل مخاطرات در یک واحد فرایندی، روش های استنتاجی و قیاسی بایستی به طور همزمان مورد استفاده قرار گیرند. انتخاب ترکیب مناسبی از این روش ها به شرایط مختلفی از جمله بودجه مد نظر کارفرما، محدودیت زمانی، نوع فرایند، تجهیزات و عوامل دیگری بستگی دارد. از دیدگاه اقتصادی استفاده همزمان از روش چک لیست و درخت خطا با صرفه ترین روش است. در حالی که استفاده همزمان از آنالیز مخاطرات و راهبردی به همراه درخت خطا و درخت رویداد پر هزینه ترین و البته مطمئن ترین روش محسوب می شود.

ذخیره سازی گازهای متان و هیدروژن به عنوان سوخت های پاک در بخش حمل و نقل و جداسازی دی اکسید کربن به جهت تاثیرگذاری منفی بر محیط زیست به عنوان یکی از مهمترین منابع آلوده کننده، همواره مورد توجه محققان بوده است. جداسازی و ذخیره سازی این گازها در انواع خاصی از جاذب های نوظهور با نام های MOF و COF در سال های اخیر مورد مطالعه بسیار قرار گرفته است. این نوع از جاذب ها علاوه بر دارا بودن بسیاری از ویژگی های مطلوب جاذب های مرسوم (مانند کربن های فعال)، از لحاظ جذب برخی از مواد خاص مانند متان، هیدروژن و دی اکسید کربن نیز بسیار مطلوب تر عمل می نمایند. در این مقاله ضمن مروری بر انواع MOF و COF هایی که تاکنون ساخته شده اند، نحوه عملکرد آنها در جذب و ذخیره سازی گازهای مذکور و همچنین امکان تولید این جاذب ها در داخل کشور، مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

امروزه به ردیابی آلاینده های محیط زیستی توجه فزاینده ای شده است. با توجه به استفاده روز افزون آب در صنایع مختلف و کاهش ذخایر آب های زیرزمینی، نیاز به بررسی و تصفیه فاضلاب های صنعتی بیش از گذشته احساس شده است. استفاده از روش های زیستی برای اندازه گیری و ردیابی غلظت آلاینده ها از روش های نوین در بررسی آلودگی آب می باشد. بهره گیری از پدیده نشر نور زیست شناختی (زیست نورتابی) در موجودات زنده برای ردیابی آلاینده های صنعتی و نحوه استفاده از آن در یک حسگر زیست شناختی هدف اصلی این مقاله می باشد. در ابتدا پدیده نشر نور زیست شناختی و در ادامه نحوه استفاده از این پدیده در یک حسگر زیست شناختی و چگونگی ردیابی آلاینده ها در فاضلاب های صنعتی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده امکان استفاده از این پدیده برای ردیابی آلودگی های آبی را نشان می دهد.

در این تحقیق، سینتیک و نحوه تغییرات مکانیسم های شکست در فرایند شکست دو هیدروکربن نرمال بوتان و ایزو بوتان با شرایط عملیاتی مختلف بر روی کاتالیزگر زئولیتی (HZSM-5) مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به نوع واکنش شکست کاتالیزی که تحت تاثیر شرایط عملیاتی مختلف مانند دما، فشار جزئی ماده واکنش دهنده و میزان زمان ماندخوراک قرار دارد، نوع محصولات و مقدار آن، دارای تغییرات زیادی می باشند. با توجه به نوع مکانیسم های حاکم، علل تغییرات طیف محصولات تولیدی با شرایط عملیاتی مختلف، توضیح داده می شود. دو مکانیسم پروتولیتیکی (تک مولکولی) و دو مولکولی در شکست پارافین ها بر روی زئولیت ها وجود دارد که می توانند به صورت همزمان با هم رخ می دهند. غلبه هر کدام از مکانیسم ها در واکنش شکست بر دیگری، نوع و مقدار محصولات را کاملا تحت تاثیر قرار می دهد. افزایش دما دارای اثر بالا برنده میزان مکانیسم پروتون کافتی و کاهش مکانیسم دو مولکولی است که نهایتا منجر به تولید اولفین های سبک می گردد. کاهش زمان ماند و افزایش فشار جزئی دارای اثر بالابرنده میزان مکانیسم دو مولکولی می باشد که کاهش تولید اولفین های سبک را در پی دارد.

در تحقیق حاضر، فرایند تولید دی متیل اتر به روش آب گیری از متانول با به کارگیری کاتالیزگر صنعتی گاما آلومین مورد ارزیابی قرار گرفته و پارامترهای موثر کنترلی و عملیاتی تعیین شدند. آزمایش ها در راکتور آدیاباتیک ثابت بستر در گستره دمایی 250oC تا 380oC و فشارهای 125 تا 300 Kpa با سرعت خوراک دهی 15 تا (g.hr-1/ grcat) 45 به روش آرایه متعامد L9 تاگوچی انجام و تاثیر عوامل و تعاملات بین آن ها به کمک آنالیز واریانس بررسی شد. بر اساس نتایج به دست آمده، دما و سرعت خوراک دهی به ترتیب موثرترین عوامل کنترلی شناخته شدند که بیشترین میزان تبدیل در محدوده دمایی 310oC تا 330oC و سرعت های خوراک دهی کمتر از (g.hr-1/ gcat) 30 حاصل شد. آنالیز اثرات متقابل نشان داد که فشار علی رغم اثر ناچیزش بر میزان تبدیل واکنش، بیشترین برهم کنش را با دو پارامتر دما و سرعت خوراک دهی دارد. همچنین شرایط تشکیل متان به عنوان اصلی ترین محصول جانبی بررسی گردید.

فناوری های سیستم های ریز تولید پیل سوختی سیستم های مدولار تولید توان کوچکی هستند که در آینده نزدیک قابل رقابت با روش های متداول تامین انرژی خواهند بود. سیستم های ریز تولید پیل سوختی از نظر عملکرد فنی و زیست محیطی دارای برتری قابل توجهی نسبت به دیگر روش های متداول تامین انرژی هستند و تنها عیب آن ها هزینه بالای اقتصادی می باشد. کاربرد اصلی سیستم های ریز تولید پیل سوختی در ساختمان های مسکونی است. امکان پذیری جایگزینی یک سیستم ریز تولید پیل سوختی غشاء تبادل یونی (PEMFC) برای استفاده در ساختمان مسکونی به وسیله این تحقیق بررسی شده است. در ابتدا روی اجزای سیستم انتخابی، محاسبات تراز جرم و انرژی انجام گرفت. سپس، یک مدل با توجه به جانمایی اتاق ها، تعداد اعضاء ساکن در ساختمان و تعداد وسایل الکتریکی و کل مصرف توان الکتریکی یک ساختمان چند واحدی در ایران ارائه گردید. در ادامه با استفاده از نیاز توان الکتریکی و آب گرم مصرفی ساختمان، اندازه سیستم ریز تولید پیل سوختی بهینه سازی شده و در نهایت هزینه های جاری این سیستم با استفاده از گاز شهری برآورد شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که سیستم های ریز تولید پیل سوختی دارای بازدهی الکتریکی و حرارتی بالاتر (79%) و سطح انتشار گاز CO2 پایین تر (23% کمتر از سیستم های متداول) هستند. همچنین نتایج نشان داد که فناوری پیل سوختی در حال حاضر اقتصادی نیست و نمی تواند با فناوری‎های متداول رقابت کند. با ‎وجود این، با تولید انبوه پیل سوختی در آینده نزدیک، کاهش هزینه سرمایه‎گذاری، افزایش طول عمر، ضرورت کاهش آلاینده‎های زیست محیطی و افزایش قیمت سوخت های فسیلی، فناوری پیل سوختی می‎تواند یک جایگزین مناسب و اقتصادی در مقایسه با فناوری‎های متداول باشد.

نسبت وزن ملاس تولیدی به چغندر مصرفی در کارخانجات قند در حدود 5% می باشد. ملاس سرشار از مواد معدنی و آلی گوناگون، و همچنین، حاوی درصد بالایی (50%) قند می باشد. در ایران درصدی از این قند دوباره به روش استفن استحصال می شود ولی فاضلاب تولیدی در سیستم استفن کارخانه های قند دارای BOD، PH بالا بوده و علاوه بر آهک و مواد قندی و غیر قندی موجود در ملاس، حاوی ترکیبات گوناگون معدنی، آلی و ازت دار می باشد. هنگامی که فاضلاب قند گیری از ملاس بدون هیچ گونه عمل تصفیه ای در محیط زیست تخلیه می شود از لحاظ زیست شناختی فاسد می گردد و ماهیت قلیایی آن به زودی از بین می رود و ترکیبات گوناگونی، ضمن ایجاد بوهای نامطبوع، تشکیل می شوند. لذا در صورت عدم تغلیظ، تصفیه زیست شناختی آن به منظور جلوگیری از آلودگی زیست محیطی ضروری است. در حالی که با اجرای طرح ویناس، ضمن حذف این فاضلاب از فاضلاب تولیدی کارخانه های قند می توان با بازیافت مواد معدنی و آلی آن در غنی سازی تفاله گام موثری برداشت. فاضلاب حاصل در فرایندهای قند گیری یا تخمیر ملاس که معمولا دارای بریکسی در حدود 10 درصد می باشد با حرارت تغلیظ می شود تا بریکس آن به (70-60) درصد برسد. به این شربت غلیظ تیره رنگ حاصل، ویناس گفته می شود در این مقاله ضرورت و مزایای اجرای طرح ویناس از لحاظ زیست محیطی و فنی مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله مکانیسم تولید ریزش ثقلی را در یکی از مخازن دریایی جنوب ایران، بوسیله نرم افزار CMG شبیه سازی نموده و تاثیر فاکتورهای دخیل بر بازیافت نفت تحت این مکانیسم تولید را مورد تحلیل و بررسی قرار داده ایم. طرح ما برای مدل سازی مکانیسم تولید، ریزش ثقلی آن است که سیال گاز را به این مخزن نفتی تزریق نماییم (جابجایی سیال نفت توسط گاز، نمایی از فرایند جابجایی ریزش ثقلی است که تحت آن، اشباع سنگ مخزن از نفت (فاز تر کننده) کاهش، و اشباع گاز (فاز تر شونده)، افزایش می یابد). بخش (IMEX) از نرم افزار شبیه ساز (CMG) در شبیه سازی مکانیسم های تولید از مخازن هیدروکربنی جایی که با مدل نفت سیاه مواجه هستیم، دقت قابل قبولی را ارائه می دهد. از آنجا که فرایند تزریق گاز به صورت غیرامتزاجی طراحی شده و ترکیب نفت مخزن تحت فرایند تولید، ثابت می ماند، لذا جهت مدل سازی از نرم افزار فوق استفاده گردیده است.در ادامه، فرایند تزریق گاز به مخزن را تحت یک بازه زمانی کنترل شده، اجرا نموده و میزان بازیافت نفت تحت این مکانیسم تولید را ثبت و آنالیز نموده ایم. برای دیدن تاثیر فاکتورهای دخیل بر مکانیسم های تولید (از جمله خصوصیات سنگ و سیال مخزن) هر بار با تغییر یک فاکتور و ثابت گرفتن بقیه موارد، مجددا میزان بازیافت نفت را به دست آورده و با حالت اول مقایسه می نماییم. در این مقاله چهار فاکتور، اشباع اولیه سنگ مخزن از آب، نیروی ثقلی، گرانروی نفت و آرایش چاه های تزریق گاز، بررسی شده و جهت هر مورد یک آنالیز حساسیت به عمل آمده است که نتایج به کمک مباحث نظری جابجایی سیالات، تحلیل گردیده است. بدیهی است که آگاهی از فاکتورهای موثر بر تولید از مخزن تحت مکانیسم تزریق گاز، مهندسین کشورمان را در طراحی بهینه ترین روش های تولید، کمک رسان است.