مهندسی شیمی ایران
سال:1391 | دوره:11 | شماره:64 |تعداد مقالات:11

لازمه یک راهبرد پژوهشی در هر علمی، شناسایی حیطه و سمت و سوی تحقیقات اخیر در آن عرصه می باشد. در این تحقیق، مقالات مرتبط با کاتالیزگرها که در سال 2008 در سایت ISI نمایه شده بودند، مورد داده کاوی قرار گرفتند. با استفاده از نرم افزار Refviz تمام کلیدواژه های پرتعداد این مقالات، در 11 گروه دسته بندی شده، و تحلیل شدند. این بررسی ها از اجزاء و نحوه ساخت کاتالیزگرها تا فرایندها، مواد واکنش دهنده و نیز نوع نگاه علمی و صنعتی به آنها را شامل می شود. بررسی ها حاکی از غلبه نسبی راهکارهای سنتز و آنالیز ارزان قیمت، پیچیده شدن دانش کاتالیز و محدود شدن کاتالیزگرها به بازار انرژی و محیط زیست می باشد.

با توجه به اینکه فناوری نوین غشایی در مقایسه با دیگر فرایندهای جداسازی اهمیت بیشتری دارد، در این مقاله کارایی فناوری غشایی و مشخصات غشاهای به کار برده شده در کارهای پژوهشی پیشین- اعم از انتخاب گری و عبوردهی آن ها در جداسازی هیدروکربن های خطی و ناخطی- بررسی شده است. بیشتر غشاهای استفاده شده برای این منظور، از نوع غشاهای زئولیتی MFI بودند و غشاهای بسپاری به دلیل کارایی پایین، کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. چون غشاهای نوع MFI انتخاب گری های بالایی را در جداسازی هیدروکربن های خطی و ناخطی نشان داده اند، مکانیزم جداسازی هیدروکربن های خطی و ناخطی توسط این نوع غشاها مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین اثر حضور فلزات مختلف در ساختار شبکه بلوری زئولیت MFI به عنوان روشی موثر در بهبود کارایی جداسازی این نوع غشاها بررسی شد که بر پایه دستاوردهای بدست آمده از کارهای پژوهشی و مقالات ارایه شده، از میان غشاهای جانشین شده، غشای ( B-ZSM-5) دارای بالاترین انتخاب گری است.

در طول دهه گذشته، فعالیت های محققین به طور قابل توجهی در زمینه نانومواد افزایش یافته است. در این میان نانولوله های کربنی به علت نسبت طول به قطر زیاد، مساحت سطح خارجی قابل دسترسی بزرگ، و واکنش پذیری مطلوبی که دارند، به عنوان جاذبی بسیار کارآمد برای حذف فلزات سنگین، ماکرو مولکول ها، و میکروارگانیسم ها به کار می روند. همچنین از این مواد در فرایند های غشایی به منظور دستیابی به شار و انتخاب گری بالا استفاده شده است. اضافه کردن نانولوله های کربنی موجب افزایش بازدهی فوتوکاتالیزگرها برای حذف آلودگی ها نیز شده است. با عامل دار کردن نانولوله های کربنی، می توان از تجمع آنها در محلول جلوگیری کرده، باعث افزایش کارایی و پخش شدن یکنواخت آنها گردید.

لیتیم برمید که به دلیل دارا بودن خواصی چون گرمای ویژه کم، جذب زیاد رطوبت، به عنوان جاذب در چیلر (خنک کن) های جذبی مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از لیتیم برمید در خنک کن های جذبی مشکلاتی چون بازدهی کم، تبلور را به همراه دارد. برای رفع تبلور و همچنین افزایش بازدهی، امروزه مواد دیگری در ترکیب با لیتیم برمید مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این مقاله به انواع مختلف خنک کن های جذبی پرداخته شده و همچنین پارامترهای اصلی در عملکرد چرخه خنک کن جذبی بر اساس لیتیم بروماید مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص و محدودیتهای لیتیم برمید به عنوان جاذب در عملکرد خنک کن های جذبی بررسی شده است و افزودنی های مناسب که قادرند این محدودیت ها را برطرف کنند ارائه شده اند. در این مقاله تحقیقات و نتایج تجربی سایر محققین جمع آوری شده و افزودنی های پیشنهادی محققان در مقایسه با مخلوط لیتیم برمید (بدون افزودنی)، ارائه شده است.

کادمیم یکی از عناصر سمی زیست محیطی است که از طریق آب، هوا و غذا وارد بدن می شود و همراه با متالوتیونین ها در کلیه ها تجمع یافته، سبب بروز اختلال در فعالیت های طبیعی بدن می گردد. در این تحقیق جذب کادمیم به وسیله جلبک قهوه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به بازدهی مناسب جذب فلزات سنگین به وسیله جاذب های زیستی این روش انتخاب گردید. بدلیل آنکه، جلبک قهوه ای در بین دیگر جلبکها کارایی بالاتری در جذب فلزات سنگین دارد از آنها استفاده شده است. دراین تحقیق مشخص گردید که نقش کلیدی را درجذب یون کادمیم گروه های فعال سطح آلژینات بویژه بنیان های کربوکسیل برعهده دارند. با استفاده از دستگاه طیف سنج مادون قرمز (FT-IR) این گروه های سطحی مشخص شدند. کینتیک جذب کادمیم به وسیله جلبک نشان داده است که زمان تعادل حدود 300 دقیقه است. از معادله لانگموییر برای تفسیر تکدمای جذب کادمیم استفاده شده است و بیشینه جذب برای کادمیم حدود 0.85 میلی مول بر گرم بوده است.

در این مقاله تحقیقی، دو فرایند ریفرمینگ ترکیبی و خشک گاز طبیعی برای انجام مقایسه فنی و اقتصادی شبیه سازی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند.گازسنتز به دست آمده از فرایندهای مذکور دارای نسبت یکسانی از هیدروژن و مونواکسیدکربن است که برای تولید 2- اتیل هگزانول در پتروشیمی اراک به کار می رود. برای تولید گاز سنتز با ترکیب مذکور در دمای 900oC (دمای راکتور) و فشار کل 15 bar، نسبت اجزای خوراک ورودی به راکتور ریفرمینگ برای کل کربن ورودی و همچنین گاز دی اکسیدکربن و بخار آب (CH4+ equivalent carbon in other hydrocarbons: CO2: H2O) به ترتیب برای ریفرمینگ ترکیبی و خشک برابر است با (1: 2.5: 2.15) و (1: 1: 0.33). نتایج به دست آمده از شبیه سازی های مذکور، درصد کاهش مصرف سوخت، انرژی، آب و دی اکسیدکربن در فرایند ریفرمینگ خشک نسبت به ریفرمینگ ترکیبی را مشخص ساخت. شرایط و هزینه های مربوط به جریان های انرژی و مواد در این کار مطابق واحد تولید گازسنتز مجتمع پتروشیمی اراک در نظر گرفته شده است. شرایط عملیاتی هر دو شبیه سازی ریفرمینگ گاز طبیعی نیز، برگرفته از همین واحد می باشد. مقایسه این دو شبیه سازی نشان داد که در صورت تبدیل واحد فعلی در پتروشیمی اراک به ریفرمینگ خشک، هزینه کل عملیاتی آن به میزانی کمتر از نصف رقم فعلی تقلیل خواهد یافت.

روش های فرازآوری مصنوعی به طور گسترده در میدان های نفتی که توانایی تولید طبیعی نفت را ندارند به کار گرفته می شوند. میدان نفتی مورد نظر هم اکنون در حال تولید طبیعی است، اما به علت افت فشار و همچنین افزایش آبدهی چاه ها تولید به شدت کاهش یافته است و استفاده از روش های فرازآوری مصنوعی را در آینده ضروری می سازد. برای گزینش روش بهینه فرازآوری مصنوعی، نخست شش روش فرازآوری با یکدیگر مقایسه می شود. همچنین روش های فرازآوری مصنوعی مورد استفاده در میدان های نفتی ایران مورد مطالعه قرار گرفته و مشکلات آنها بررسی می شود. سپس عملیات فرازآوری با گاز برای یکی از چاه ها شبیه سازی می شود. در پایان با توجه به مقایسات و شبیه سازی انجام شده روش فرازآوری با گاز به عنوان روش بهینه فرازآوری مصنوعی انتخاب می گردد.

در طی شکست حرارتی هیدروکربن ها، معمولا کربن (کک) بر روی دیواره های راکتور یا در فاز گازی تشکیل می شود. تشکیل کک معمولا یک فرایند غیرمطلوب و ناخواسته می باشد، از این رو معمولا از ترکیبات گوگرددار به عنوان یک اضافه کننده به منظور جلوگیری از تشکیل کک و تولید مونوکسیدکربن استفاده می شود. مهم ترین مکانیسم در تشکیل کک اولیه در شکست حرارتی هیدروکربن ها، مکانیسم کاتالیزگری کک می باشد. در این مقاله مکانیسم کاتالیزگری تشکیل کک در حضور H2S در شکست حرارتی اتان مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات سرعت تشکیل کک از طریق مکانیسم های پیشنهادی به دست آمده است. ضرایب سرعت موجود در مدل ها با استفاده از روش بهینه سازی ناخطی (مارکوارت- لونبرگ) تعیین شده اند. از مجموع مربعات انحرافات بین داده های آزمایشگاهی و مدل به عنوان تابع هدف استفاده شده و به حداقل مقدار خود رسیده است. در آخر، نتایج خروجی آزمایشگاهی و مدل مقایسه شدند و یکی از مدل ها با دقت بهتری با نتایج آزمایشگاهی منطبق شده است.

سالونت سابلیشن یکی از فرایندهای غیرکف زای جداسازی به روش جذب سطحی روی حباب می باشد، که در آن ترکیبات آب گریز و فعال در سطح موجود در محلول های رقیق آبی، روی سطح حباب های در حال صعود جذب و سپس در یک لایه آلی غیر قابل امتزاج با آب که بر روی سطح فاز آبی شناور است، حل می شوند. هدف این مقاله مرور مکانیسم های انتقال جرم، مدل های ریاضی ارائه شده و برخی از عوامل موثر بر عملکرد این فرایند می باشد. در انتها نیز به طور خلاصه به تعدادی از مطالعات صورت گرفته برای حذف ترکیبات آلی و همچنین پیش تغلیظ مقادیر ناچیز یون های فلزی موجود در محلول های آبی اشاره شده است.