مهندسی شیمی ایران
سال:1393 | دوره:13 | شماره:72 |تعداد مقالات:10

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

با توجه به اهمیت و جایگاه راکتورهای شیمیایی در واحدهای مختلف صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و نقش کلیدی آنها، بررسی و تعیین شرایط بهینه عملیاتی حائز اهمیت است. تحلیل و ارزیابی نحوه اختلاط و پدیده های انتقال (جرم، گرما و مومنتوم) در شرایط عملیاتی متفاوت و انواع مختلف راکتورها از قبیل راکتورهای بستردار و راکتورهای (دوغابی- حبابی) با هندسه های متنوع و در حضور و عدم حضور تجهیزات جانبی مثل بافل ها، تعداد و اشکال مختلف پره های همزن و دیگر تجهیزات و شرایط خاص، به منظور یافتن شرایط بهینه عملیات بسیار مفید و موثر است. در این مقاله به بررسی و تحلیل کارهای CFD انجام شده بر روی راکتورهای سه فازی در دو دهه اخیر پرداخته می شود. بیشتر مطالعات اخیر انجام شده، مستقیما بر روی کمی سازی ساختار جریان و تعیین الگوی جریان متمرکز است که اغلب این کارها مبتنی بر شرایط پایا، هندسه دو بعدی با فرض تقارن محوری و مدل چندفازی (اولرین- اولرین) می باشد. در حالی که اساسا جریان سه فازی در راکتورها، ترکیبی از پدیده های مختلف است که در زمان ها و مقیاس های طولی متفاوت رخ می دهد و منجر به یک رژیم ناپایا در جریان سیال می شود و شرایط دینامیکی ناپایا، فرایندهای اختلاط و انتقال را تحت تاثیر قرار می دهد. به خصوص در راکتورهای حبابی و دوغابی، این شرایط به شدت وابسته به پارامترهای طراحی و عملیاتی سیستم مانند نحوه ورود فازها، نرخ جریان گاز و بار ذرات جامد می باشد. کارهای انجام شده نشان می دهند. هیدرودینامیک پیچیده این نوع راکتورها، به خوبی مشخص نشده است. علت این امر نیز پیچیدگی بر هم کنش های بین فازی (جامد- جامد)، (جامد- مایع) و (جامد- حباب) می باشد. در مقالات موجود به ندرت می توان کاری را دید که در آن به مطالعه هیدررودینامیک جریان به صورت سه بعدی، ناپایا و همراه با بار زیاد ذرات جامد پرداخته شده باشد.

هیدرات گاز طبیعی ترکیب کریستالی جامدی است که از واکنش آب و گاز به وجود می آید و جزو خانواده کلاتریت ها محسوب می شود. هر چند از زمان کشف هیدرات های گازی حدود 200 سال می گذرد اما تنها کمتر از 50 سال است که وجود منابع هیدرات گاز طبیعی در اعماق دریا و نواحی منجمد اقیانوس ها به اثبات رسیده است. از اواسط دهه 70 با کشف حجم وسیع این منابع در جهان و با توجه به کاهش منابع سوخت های فسیلی و افزایش قیمت آن ها، تلاش های بسیاری در جهت استخراج و تولید گاز طبیعی از این منابع آغاز شد. از این رو برنامه های دولتی پژوهش و توسعه، به ویژه در کشورهایی که دارای تقاضای انرژی زیاد و منابع محدود هستند، شکل گرفت. از سوی دیگر انسداد لوله ها و مجاری در مرحله تولید و انتقال گاز به دلیل تشکیل هیدرات باعث شد که پژوهش های موازی دیگری نیز برای حل این مشکل صورت گیرد. امروزه پژوهش بر روی هیدرات در حوزه های متعددی مورد توجه قرار گرفته است و شرکت های متعددی در این حوزه ها به پژوهش می پردازند.در این مقاله جهت بررسی روند پیشرفت هیدرات و سیاست گذاری پژوهشی بهتر در زمینه این فناوری، اسناد اختراع ثبت شده در ارتباط با این فناوری (شامل ممانعت از تشکیل هیدرات، تولید هیدرات، تجزیه هیدرات و بازیابی گاز، استخراج گاز از منابع هیدرات موجود و برخی کاربردهای آن)، جستجو، جمع آوری و تحلیل شده است. نتایج این پژوهش نکات ارزشمندی از جهت گیری های پژوهشی در این حوزه را نمایان ساخته که می تواند برای تمامی برنامه ریزان پژوهش و فناوری و همچنین پژوهشگران کشور در ارتباط با این فناوری مفید باشد.

جاذب های اصلاح شده دسته جدیدی از جاذب ها هستند که در دهه اخیر برای رفع کاستی های جاذب های معمولی توسط محققین معرفی شده اند. این دسته بزرگ از جاذب ها می توانند از ترکیب دو یا چند تایی مواد آلی، معدنی و بسپاری تهیه شوند. در این بین، جاذب های پرکاربردی که عملکرد خوبی در جذب آلاینده های فاز آبی دارند، به طور کلی در دو دسته جاذب های اصلاح شده بر پایه سیلیس و بسپار قرار می گیرند. در مقاله حاضر به این دو دسته از جاذب ها پرداخته شده و نحوه تولید، تعیین مشخصات و عملکرد آن ها همراه با مثال هایی مورد بررسی قرار می گیرد. در یک نگاه کلی می توان ادعا کرد که استفاده از سیلیس عامل دار شده یک روش ساده و موثر برای حذف فلزات سنگین است. در حالی که جاذب های بسپاری عامل دار شده گزینه مناسبی برای حذف ترکیبات آلی هستند. همچنین جاذب های بسپاری کی لیت ساز و جاذب های اصلاح شده (بسپاری- معدنی) عملکرد مناسبی در حذف فلزات سنگین نشان می دهند.

سوخت های زیستی به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی و سوخت های حمل و نقلی از نظر فنی بسیار اهمیت دارند. از آنجا که طی فرایند تفکافت، زیست توده مستقیما به سوخت های جامد، مایع و گازی تبدیل می گردد، در بین سناریوهای انرژی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فراورده های این فرایند به طور عموم مخلوط پیچیده ای از اسیدها، الکل ها، آلدهیدها و فنول ها می باشند. پسماند جامد این فرایند ماده ای زغالی است که می تواند جایگزین زغال کک مورد نیاز در صنعت ذوب آهن شود. فراورده های گازی این فرایند آمیزه ای از گازهای با ارزش گرمایشی میانه، نزدیک به 15 مگاژول در هر مترمکعب است. بنابراین در این مقاله سعی شده است روش تفکافت، مزایا و معایب این روش و جایگاه آن در جهان مورد بررسی قرار گیرد. بررسی اقتصادی این روش نشان می دهد که با توجه به وجود پتانسیل قوی زیست توده در کشورمان با برنامه ریزی تکنیکی می توان هزینه روش مورد نظر را کاهش داد و در جهت تولید گاز غنی از هیدروژن به بهترین نحو از آن بهره برد. هزینه فرایند تفکافت با این برنامه ریزی از (3.60/kg H2 دلار) به (2/kg H2 دلار) تا سال 2015 خواهد رسید.

پیل های سوختی یکی از فناوری های رایج در تبدیل انرژی شیمیایی به الکتریکی هستند که از لحاظ زیست محیطی پاکیزه و از لحاظ انرژی تولیدی کارآمد می باشند. این پیل ها معمولا بر حسب الکترولیت مورد استفاده به پیل های سوختی تبادل پروتون، قلیایی جامد (تبادل آنیون)، قلیایی، اسید فسفریک، اکسید جامد و کربنات مذاب تقسیم می شوند. امروزه استفاده از غشاءهای تبادل یونی به عنوان الکترولیت های جامد در این پیل ها بسیار موثر است و دامنه وسیعی از تحقیقات را به خود اختصاص داده است. در چند دهه اخیر مطالعات گسترده ای بر روی پیل های سوختی قلیایی جامد بعلت برخی از مزایا مانند استفاده از کاتالیست های فلزی با قیمت مناسب در الکترودها، واکنش احیای سریع اکسیژن در کاتد، اکسایش کارآمد بسیاری از سوخت های مایع در آند، خوردگی کم و مزایای دیگر، صورت گرفته است. از این رو بررسی غشاءهای تبادل آنیون به عنوان یکی از اجزای کلیدی که نقش مهمی در تعیین خواص و کارایی این پیل های سوختی دارند، دارای اهمیت می باشند. هدف از این پژوهش بررسی ویژگی های لازم برای غشاءهای تبادل آنیون کارآمد جهت استفاده در پیل های سوختی قلیایی جامد می باشد. همچنین گروه های عاملی موثر در انتقال یون، مکانیزم هدایت یون هیدروکساید در غشاءهای بسپاری تبادل آنیون، روش های ارزیابی، ساختارهای غشایی، بسپارهای مورد استفاده و پایداری بسپارهای تبادل آنیون در محیط های قلیایی مورد بحث قرار می گیرند.

در مخازن گاز میعانی با کاهش فشار تا زیر نقطه شبنم، میعانات گازی در ناحیه اطراف چاه که حداکثر افت فشار وجود دارد تشکیل می شود این مساله باعث کاهش بهره دهی از چاه ها می گردد. از جمله روشهای موثر برای حل این مشکل که کارایی آن در مطالعات آزمایشگاهی به اثبات رسیده است استفاده از ترکیبات شیمیایی مناسب جهت ایجاد تغییر ترشوندگی می باشد که در صورت فراهم بودن مسائل فنی و اقتصادی می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. در تحقیق حاضر با مطالعات شبیه سازی نشان داده می شود که چگونه می توان از تغییر ترشوندگی ناحیه اطراف چاه در مخازن گاز میعانی جهت کاهش انسداد میعانات و در نتیجه افزایش تولید گاز و میعانات گازی استفاده کرد. نتایج شبیه سازی نشان داد که چنانچه ناحیه اطراف چاه تیمار گردد تولید تجمعی گاز و میعانات در مقایسه با حالت عدم تیمار ناحیه اطراف چاه افزایش خواهند داشت. همچنین نتایج نشان داد که این تفاوت تولید حتی با تیمار فاصله کمی از ناحیه اطراف چاه (ناحیه 1 در جریان سیالات به طرف چاه) نیز رخ خواهد داد. بررسیها نشان داد که با افزایش فاصله تیمار در ناحیه اطراف چاه، میزان تاثیر تغییر ترشوندگی بر روی منحنی های تولید، بیشتر خواهد بود. بررسی های اقتصادی نشان داد که هزینه تزریق در مقایسه با سود حاصل از افزایش تولید تجمعی گاز و میعانات گازی بسیار ناچیز است.

آبزدایی از ترکیبات آلی با استفاده از روش های مرسوم نظیر تقطیر، علاوه بر ایجاد محدودیت در دستیابی به خلوص بالا بویژه در صورت وجود نقطه آزئوتروپ، بسیار انرژی بر است. فرایند غشایی تراوش تبخیری به لحاظ داشتن شرایط دمایی و فشاری مناسب و نیز نیاز به انرژی کمتر، از جذابیت بیشتری برخوردار است. ویژگی های منحصر بفرد غشاءهای پلی وینیل الکل ازجمله آبدوستی و مقاومت های مکانیکی و حرارتی مناسب، توجه بسیاری از محققان را در آبزدایی از ترکیبات آلی بوسیله این بسپار بخود جلب کرده است. ساخت غشاهای شبکه ترکیبی پلی وینیل الکل بصورت نامتقارن و نیز افزودن ترکیبات نانو ساختار به ماتریس بسپاری از جمله روش های نوین برای دستیابی به خواص مطلوب تر جداسازی در فرایند آبزدایی از ترکیبات آلی با استفاده از این بسپار می باشد. این مقاله به بررسی روند توسعه غشاهای پلی وینیل الکل در آبزدایی از ترکیبات آلی می پردازد.

امروزه کاربردهای فناوری نانو به نحوی گسترده شده است که تعامل آن با مولکول های زیستی منجر به ایجاد عرصه ای تازه به نام «نانو پزشکی» یا «پزشکی توانمند به کمک فناوری نانو» شده است. بنابراین نانو پزشکی به عنوان عرصه ای تازه در زمینه علم و فناوری نیاز دارد تا بهتر شناخته شده و مسائل مرتبط با آن از جمله تجهیزات پزشکی در مقیاس نانو (حسگرهای زیست شناختی)، تشخیص در شرایط آزمایشگاهی، سیستم های تحویل دارو و نیز مسائل تجاری و دیدگاه صنعتی مطرح شود. در این مقاله با معرفی و اشاره به برخی از آن ها سعی شده است گامی در جهت آشنایی هر چه بیشتر با این عرصه برداشته شود.

کشور ما ایران در یک منطقه با آب و هوای گرم واقع شده است. خشکسالی چندسال اخیر نیز سبب شده است تا تامین آب با کیفیت بالا در حوزه های شهری و صنعتی بیش از پیش اهمیت پیدا کند. از این رو بایستی علاوه بر دقت نظر در مصرف آب، از انواع راهکارهای مناسب جهت بازیابی و تصفیه فاضلاب کمک گرفت.در این تحقیق دو راهکار با بهره گیری از تشکیل لایه زیستی در سطح جامد (فناوری تشکیل موانع زیستی و فناوری صافی چکنده ) بحث شده و شرح چگونگی تشکیل لایه زیستی در این دو روش، مدلسازی و بکارگیری آنها توضیح داده شده است.در این مطالعه سعی شده است روشهای جدید بهره گیری از لایه زیستی بمنظور افزایش بازدهی در کیفیت پساب های خروجی در صنایع مختلف نظیر صنعت نفت، صنایع معدنی، متالورژی، سرامیک و هیدرولوژی مورد بحث قرار گیرد.موضوع لایه زیستی بدلیل رشد استفاده از پروتزها در مجاری و اندام های درونی انسان نیز چالش برانگیز شده است. وجود لایه زیستی سبب تجمع باکتریایی در بدن انسان می شود، و می تواند سلامتی انسان را به خطر اندازد و حتی خطرات جانی در پی داشته باشد، از این نظر رشد لایه زیستی را می توان از دو منظر مثبت و منفی بررسی کرد.