مهندسی شیمی ایران
سال:1390 | دوره:10 | شماره:58 |تعداد مقالات:12

پیچیدگی های فرایند احتراق درجا در مخازن نفت سنگین موجب شده است تا محققان جهت بررسی این فرایند به شبیه سازی عددی، در مقایسه با مدل سازی آزمایشگاهی، گرایش بیشتری داشته باشند. از سوی دیگر توسعه نرم افزارهای شبیه سازی مخازن نفت و گاز این تمایل را افزایش داده است. در این تحقیق با ساخت یک مدل به وسیله شبیه سازی عددی توسط نرم افزار، به بررسی تغییرات تولید به روش احتراق درجا در اثر تغییر برخی پارامترها پرداخته شده است. به بیان دیگر با انجام آنالیز حساسیت، میزان اهمیت این تغییرات ارزیابی شده است. متغیرهای عملیاتی که در این تحقیق به آنها پرداخته شده است عبارتنداز: درجه پیش گرمایش، پیش گرمایش با استفاده از بخارآب، شدت جریان هوای تزریقی، همچنین مقایسه تزریق هوای معمولی در مقابل هوای غنی شده (اکسیژن با درصد بالاتر).

پاشش الکتریکی روشی است که با اعمال میدان الکتریکی ثابت یا متغیر، به عنوان نیروی خارجی وارده بر جریان مایع خروجی از یک افشانه، اندازه و توزیع اندازه قطرات را در پاشش مایعات، کنترل می کند. سطح خارجی مایعی با خاصیت هدایت الکتریکی در دهانه افشانه تحت تاثیر میدان الکتریکی با نیروی مشخصی، علاوه بر نیروی ثقل، به سمت پایین کشیده شده و در نهایت با غلبه این نیروها بر نیروی کشش سطحی و پاره شدن سطح مایع، قطره ایجاد می شود. استفاده از نیروی الکتریکی سبب می شود تا قطرات با اندازه های کوچکتر نیز قادر به غلبه بر نیروی کشش سطحی باشند. به عبارتی این امکان وجود دارد که با تغییر نیروی ایجاد شده توسط میدان الکتریکی، قطراتی با قطر دلخواه و توزیع اندازه یکنواخت ایجاد گردند. روش پاشش الکتریکی یکی از چند روش شناخته شده محدود است که قادر به ریزسازی مایعات و تبدیل آنها به قطرات بسیار کوچک و یک اندازه در ابعاد میکرو و نانو، می باشد. هدف این مقاله مروری بر چگونگی تولید قطرات مایع به روش پاشش الکتریکی و بررسی تاثیر متغیرهای موجود بر پیدایش حالت های مختلف این فرایند می باشد.

در فرایندهای شیمیایی، ممکن است هزاران متغیر وجود داشته باشند که اندازه گیری آنها همواره دارای خطاهایی می باشد. در این مقاله یک روش برای پالایش دینامیک و خطی داده های فرایندی معرفی و ارزیابی می شود. در این روش، ابتدا یک مدل پارامتری، خطی و با ساختار ثابت در نظر گرفته شده، سپس با استفاده از داده های ورودی و خروجی دارای خطای فرایند، پارامترهای مدل سیستم توسط یک تخمین زننده بازگشتی محاسبه می شود. برای تخمین پارامترهای مدل به صورت بهنگام از روش حداقل مربعات خطا استفاده شده است. با استفاده از این پارامترها، داده های بدون خطای فرایند به روش صافی کالمن تولید می شود. برای ارزیابی روش پالایش تطبیقی داده ها، از داده های تولید شده توسط شبیه ساز فرایند Tennessee-Eastman استفاده شده است. نتیجه مقایسه خروجی های اصلی فرایند و خروجی های پالایش شده نشان می دهد که نتایج پالایش داده ها با این روش پیشنهادی به شکل مطلوبی قابل قبول است.

نفوذ مولکولی در مخازن گاز میعانی شکافدار تاثیر بسیار اساسی در رفتار مخزن از خود نشان می دهد. مقاله حاضر اولین کاری است که به بررسی نفوذ مولکولی در تزریق گاز طبیعی به مخازن گاز میعانی شکافدار می پردازد. در این کار یک تک بلوک در نظر گرفته می شود و فرض می شود که در حالت اول تنها با متان، در حالت دوم با متان و اتان و در حالت آخر با متان و نرمال پنتان اشباع شده باشد. سمت چپ آن با تزریق متان در فشار ثابت نگاه داشته می شود و از سمت راست آن با فشار ثابت، متان تولید می شود. از روش کاملا ضمنی و خطی سازی (نیوتن – رافسون) برای حل معادلات ناخطی استفاده می کنیم. به منظور بالا بردن سرعت شبیه سازی، از روش برویدن برای بروز کردن ماتریس جاکوبین استفاده می کنیم. در پایان این کار مهمترین نتیجه ای که می گیریم این است که، در حالت تک فازی؛ نفوذ مولکولی در ماتریس بلوک های با تراوائی6 کمتر از 0.01 میلی دارسی، اما در حالت دو فازی، در تراوائی های یک مرتبه بیشتر، یعنی 0.1 میلی دارسی، در این مخازن خود را نشان می دهد.

هدف این پژوهش بهبود عملکرد و افزا یش بازدهی در هیدرو سیکلون بوده است. این مهم با ایجاد تغییرات هندسی در داخل بعضی اجزاء و درون هیدروسیکلون مورد بررسی تجربی قرار گرفته است. در آزمایش های صورت گرفته، نمونه هایی متفاوت از قطعه استوانه ای سیکلون به همراه میله های افقی و عمودی اضافه شونده مورد بررسی قرار گرفتند. مشاهدات نشان دادند که عدم استفاده از میله باعث ازدیاد قطر هسته هوایی و کاهش بازدهی در ذرات کمتر از 40 میکرون می شود. به کارگیری میله افقی در قسمت مخروطی موجب کاهش قطر هسته می گردد ولی ناپایداری آن را افزایش می دهد که با اضافه کردن میله عمودی این مشکل کاهش می یابد و هسته هوایی حذف می گردد. اضافه کردن میله های افقی و عمودی موجب افزایش بازدهی و نسبت ته ریز به ظرفیت می شود و حد برش را کاهش می دهد. در تمامی آزمایش های صورت گرفته، بهترین حالت از نظر کارایی، استوانه سهموی بهمراه میله افقی و عمودی، و بدترین حالت، در استوانه هذلولوی فاقد میله است.

در این کار پژوهشی هدف ما بازیافت رنگدانه زرد GX به عنوان آلاینده محیط زیست در فاضلاب های صنعتی به وسیله نانوذرات هیدروکسیدی لایه ای دوگانه است. درابتدا نانو ذره (Fe-Mg-LDH) با ساختاری شبیه به هیدروتالکتیک با استفاده از نمک های نیترات آهن و منیزیم آبدار با نسبت مولی (Mg / Fe) = 1.2 با روش هیدروترمال (دمای بالاتر از 100oC) در مخلوط حلال های آب و الکل (1- پروپانول) و ماده فعال در سطح اتیلن گلیکول در PH=9~10 تهیه شد. جهت دستیابی به اطلاعات کیفی در ارتباط با گروه های عاملی بر روی این ترکیبات از طیف بینی مادون قرمز (FT-IR) و برای بررسی خاصیت کریستالی و اندازه متوسط ذرات (با استفاده از رابطه (دبای- شرر)) باتوجه به پیک های تیز و شدید از روش آنالیز پراش پرتو ایکس XRD استفاده شد. همچنین ریخت شناسی نانوذرات نیز توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM به صورت ورقه ای مشاهده شد. توانایی جذب رنگدانه اسیدی زرد GX به وسیله هیدروکسیدهای لایه ای دوگانه (Fe-Mg-LDH) به روش مبادله یون در 12-2pH= و دماهای 35oC، 45oC و 55oC توسط طیف نورسنجی (UV-Vis) مطالعه شد. آزمایش های جذب نشان می دهند که مقدار جذب رنگدانه با افزایش دما، به مرور زمان افزایش می یابد که دلیل بر گرماگیر بودن واکنش بین جاذب و جذب شونده است. به علاوه، گرماگیر بودن واکنش، دلیل بر ناهماهنگی سطوح صفحات اکسید می باشد.

صنایع تولید و فراوری نفت و گاز یکی از آلاینده ترین صنایع از نظر آلودگی هوا هستند و لازم است میزان آلودگی از منابع آلاینده در این صنایع شناسایی و تعیین شوند. در این مقاله یک واحد فرایند گاز و گاز مایع در ایران به صورت موردی انتخاب و ضرایب انتشار منابع آلاینده در این واحد با استفاده از ضرایب انتشار کلی مراجع و روش آنالیز سوخت تعیین شدند. نتایج نشان داد مهمترین منابع انتشار آلاینده ها در واحد مذکور شامل مشعل گازی، توربین های گازی، پیت و بویلر واحد نم زدایی گاز می-باشند. در این میان مشعل گازی بیشترین مقدار آلاینده های THC و CH4 و توربین گازی بیشترین مقدار آلاینده NO2 به محیط را در این واحد منتشر می کنند. ضرایب انتشار فرایندی برای آلاینده های گازی NO2، CO، SO2،THC و CH4 در واحد منتخب به ترتیب 513.3، 2731، 0، 1805.3 و 225.6 بر حسب g1000/Kg گاز مایع تولیدی به دست آمد. بررسی ها نشان داد ضریب انتشار فرایندی برای CH4 به دلیل امکان نشت بالای این گاز می تواند خطای بالایی دربر داشته باشد. برای سایر آلاینده ها با توجه به مشابهت فرایندها و دستگاه ها در صنایع نفت و گاز، ضرایب انتشار ارائه شده می توانند به عنوان تخمین کلی از میزان انتشار آلاینده ها مورد استفاده قرار گیرند.

در سال های اخیر استفاده از انرژی تولیدی در اثر متلاشی شدن میکرو حباب های کاواک زایی صوتی، در فرایندهای شیمیایی از جمله ارتقای کیفیت نفت خام بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برای دستیابی به بیشترین بازدهی باید اثر پارامترهای مختلف فیزیکی سیستم راکتور صوتی بر میزان میکروحباب های کاواک زایی و متلاشی شدن آنها مشخص گردد. در این مطالعه با شبیه سازی CFD انتشار امواج فراصوت در توده سیال پیش بینی مناسبی از مکان های فعال برای ایجاد حباب کاواک زایی و تاثیر پارامترهای مختلف هندسی بر بازدهی سیستم راکتور صوتی و کاواک زایی صوتی ارائه شده است. برای مولد موج صوتی با قطر13 mm در عمق های مختلفی از سیال شبیه سازی ها تکرار و تاثیر عمق مولد صوت در سیال روی توزیع فشار در راکتور صوتی بررسی گردید. مقایسه نتایج شبیه سازی عددی انطباق خوبی با نتایج آزمایشگاهی موجود نشان می دهد. لذا با استفاده از شبیه سازی CFD راکتورهای صوتی، شرایط بهینه سیستم برای بالاترین کاواک زایی صوتی و بیشترین انرژی تولیدی مشخص می گردد.

توزیع جریان دو فازی (گاز- مایع) در آکنه های منظم از اهمیت خاصی در انتقال جرم و گرما بین دو فاز برخوردار است. در سال های اخیر بررسی این سیستم توسط روش های دینامیک سیالات محاسباتی میسر شده است. در این تحقیق سعی شده است که تاثیر انواع شبکه بندی و نیز مدل های آشفتگی مختلف بر روی توزیع و کسر حجمی فاز مایع برای آکنه منظم مونتزپک B1250-Y در حالت پایا با استفاده از روش هایی بررسی شود. برای مدلسازی سیستم از دیدگاه حجم سیال استفاده شده و انواع شبکه بندی های مختلف (چهار وجهی و آلگوریتم کوپر) و همچنین مدل های مختلف آشفتگی (k - e) استاندارد و (k - e) RNG و (k - e) Realizable به کار گرفته شده است. معادلات حاصل با استفاده از روش عددی حجم محدود حل شده اند. توزیع نامناسب فاز مایع به وسیله مقدار (Cn) و کسر حجمی فاز مایع در سرعت های مختلف در شرایط ذکر شده مورد بررسی قرار گرفته و نتایج با داده های آزمایشگاهی مراجع مقایسه گردیده اند. نتایج حاصل بیانگر تاثیر زیاد انتخاب شبکه بندی و مدل های آشفتگی مناسب در شبیه سازی صحیح هیدرودینامیک آکنه های منظم می باشد.