نشریه دانشکده مهندسی
سال:1385 | دوره:18 | شماره:2 (ویژه مهندسی شیمی) |تعداد مقالات:9

تحقیق حاضر شامل دو بخش می باشد. در بخش اول تاثیر رسوب نفت خام بر عملکرد مبدل های حرارتی مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور از نتایج آزمایشگاهی نفت خام سبک استرالیا در محدوده دمای سطح ثابت 200-260oC و در محدوده سرعت 0.25-0.4 m/s استفاده شده است. با استفاده از این نتایج نخست مقدار ضریب کلی انتقال حرارت در حالت رسوبی و سپس مقدار ضخامت رسوب نفت خام به دست می آید. پس از آن با استفاده از روش های عددی چگونگی توزیع دما در طول لوله در حالت بدون رسوب و حالت رسوبی محاسبه شده و تاثیر ضخامت رسوب روی دمای خروجی مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش دوم مدلی جدید برای رسوب نفت خام در مبدل های حرارتی  پیش گرمکن واحد تقطیر اتمسفریک ارایه می شود. با استفاده از این نتایج ابتدا انرژی اکتیواسیون ناشی از واکنش شیمیایی که در محدوده دمای سطح مورد نظر انجام می گیرد، محاسبه می شود. مدلسازی رسوب با استفاده از ترم ایجاد رسوب که در آن واکنش شیمیایی و ترم زدایش رسوب که خود تابعی از تنش برشی و سرعت می باشد، صورت می گیرد. در نهایت با استفاده از مدل جدید نرخ رسوب برای نفت سبک ایران به دست آمده و منحنی های آستانه (Threshold) که نشان دهنده مناطق عاری از رسوب بر حسب سرعت و دمای فیلم نفت خام می باشند، رسم شده اند.

در این پژوهش، انتقال جرم گاز اکسیژن به درون مایع در راکتور Air Lift در فرآیند حذف تک مرحله ای سولفید هیدروژن از گازهای اسیدی توسط محلول کیلات آهن باراکتور(اتوسیرکولاسیون) به طریقه آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. از گازهای اکسیژن و نیتروژن به عنوان فاز گاز و از آب مقطر، محلول 500 ppm کیلات آهن و محلول دوغابی با غلظت جامدات (گوگرد) 0.08 sulfur/100ml solution (wt%) در محلول کیلات آهن، به عنوان فاز مایع استفاده می شود. آزمایشات در یک راکتور Air Lift از نوع حلقه داخلی Internal Loop صورت می گیرد. تحقیقات نشان می دهد که در دامنه سرعت ظاهری گاز مورد مطالعه، ضریب انتقال جرم برای هر سه انتخاب از فاز مایع، تفاوت چندانی ندارد. تزریق گاز نیتروژن به عنوان گاز خنثی باعث افزایش ضریب انتقال جرم، کاهش غلظت اشباع و در نتیجه کاهش شار انتقال جرم می گردد. در پایان روابط تجربی که نشان دهنده تغییرات ضریب انتقال جرم بر حسب سرعت ظاهری اکسیژن و نیتروژن می باشند، ارایه گردیده است. مقایسه نتایج این پژوهش با کارهای تجربی مشابه از توافق خوبی برخوردار است.

در این تحقیق مطالعه گسترده ای بر روی سنتز فیشر- تروپش با کاتالیست های Co/Al2O3 و ارتقا دهنده های رنیم، روتنیم و اکسید قلیایی پتاسیم انجام شده است. در این روش ارتقا دهنده های رنیم و روتنیم تا 2% وزنی و ارتقا دهنده اکسید قلیایی پتاسیم تا 0.1 نسبت اتمی توسط روش تلقیح به کاتالیست افزوده گردید. مشخصات کاتالیست ها به وسیله روش های مختلفی از جمله BET، XRD، TPD، TPR و جذب شیمیایی هیدروژن تعیین شد. اثر ارتقا دهنده های مختلف بر احیای اکسید کبالت، توزیع کبالت، فعالیت و گزینش پذیری FTS بررسی گردید. رنیم قدرت احیا جزء CoO به Coo و ذرات اکسید کبالت را که تحت تاثیر جاذبه شدید پایه هستند، افزایش می دهد اما روتنیم قابلیت احیا جزء Co3O4 به CoO و جزء CoO به Coo و ذرات اکسید کبالت را که تحت تاثیر جاذبه شدید پایه هستند، افزایش می دهد. پتاسیم قابلیت احیا کاتالیست را کم کرده و اندازه ذرات کبالت را افزایش می دهد. 1% وزنی روتنیم و %1.4 وزنی رنیم فعالیت کاتالیست را به ترتیب 2.8 و 2.5 برابر می کند. این دو ارتقا دهنده گزینش پذیری فرآیند فیشر ـ تروپش را در جهت تولید هیدروکربن هایی با وزن مولکولی بالا افزایش می دهد اما اثر رنیم کمتر از اثر روتنیم می باشد. اکسید قلیایی پتاسیم گزینش پذیری C5+ را تا 70% افزایش می دهد.

در مقاله حاضر، روش جدیدی برای تهیه غربال های مولکولی کربنی ارایه گردیده که در آن از فرآیند دو مرحله ای رسوب گذاری کربن و انسداد روزنه ها بر روی پایه ای از جنس کربن فعال تجاری استفاده شده است. در این روش و در نخستین مرحله انسداد روزنه ها، از تجزیه حرارتی هیدروکربن های موجود در قیر قطران زغال سنگ استفاده گردید و در مرحله دوم برای کاهش بیشتر ابعاد روزنه ها تا مقدار مناسب، از تجزیه حرارتی بخار بنزن استفاده شد. نتایج نشان دادند که در مرحله تجزیه حرارتی هیدروکربن ها، ساختاری متخلخل و یکنواخت با ابعاد روزنه هایی حدود 5Ao در کربن به وجود می آید و در مرحله بعد، قطر روزنه ها در محصول به حدود 4Ao کاهش می یابد. به این ترتیب، جداسازی سینتیکی اکسیژن از نیتروژن توسط ماده متخلخل به وجود آمده امکان پذیر می گردد. افزون بر این، در بررسی های به عمل آمده، اثر دما و زمان تجزیه حرارتی بخار بنزن نیز به منظور یافتن شرایط بهینه، مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این مقاله روشی مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی برای مدلسازی سیستم های غیر خطی که داده های ورودی - خروجی آنها به صورت سری زمانی قابل اندازه گیری هستند، ارایه شده است. شبکه عصبی از نوع با پسخور طراحی شده تا بتواند مشخصات و رفتار دینامیکی سیستم را در مدلسازی ملحوظ نماید. روش یاد شده برای مدلسازی یک خشک کن بستر سیال غیر مداوم به کار رفته است. نشان داده شده است که این روش بر خلاف روش های کلاسیک قادر به تخمین رفتار سیستم در همه مراحل عملکرد، شامل مرحله افزایش رطوبت و مراحل کم شیب و پر شیب کاهش رطوبت می باشد. افزون بر مزیت فوق الذکر، روش ارایه شده دارای دقت قابل توجه، بی نیازی از کاربرد مشخصات فیزیکی در محاسبات و سرعت بسیار بالای تخمین است. صحه گذاری مدل با داده های کاملا مجزا از داده های مورد استفاده در آموزش شبکه، نشان دادند نتایج مدلسازی برای این نوع فرآیند دینامیکی غیر خطی کاملا قابل اعتماد است.

فرآیند ریفرمینگ گاز طبیعی توسط بخار، مهمترین و اقتصادی ‏ترین روش برای تولید هیدروژن و گاز سنتز است. گاز سنتز ماده اولیه در تولید بسیاری از مواد پایه صنعت پتروشیمی، از قبیل متانول می‏باشد. مدلسازی راکتور تولید گاز سنتز به عنوان قلب یک واحد عملیاتی در صنعت پتروشیمی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این مقاله شبیه ‏سازی راکتور تولید گاز سنتز واحد 2- اتیل هگزانول پتروشیمی اراک با استفاده از معادلات بقای جرم، سینتیک واکنش ها، دینامیک سیالات و انتقال حرارت انجام شده است. همچنین میزان تاثیر محدودیت انتقال جرم که پارامتر کلیدی مدلسازی راکتور می‏باشد، با مدل بر روی دانه کاتالیست معین می‏شود، که نتایج حاصل از آن می تواند در روش تولید کاتالیست واحد مربوطه، پیشنهاداتی ارایه نماید که خود از صرفه اقتصادی بالایی برخوردار خواهد بود. سینتیک واکنش به کار رفته در شبیه‏ سازی، از مقایسه میان سینتیک های ارایه شده از سوی پژوهشگران انتخاب شده است و از خطای کمتری با مقادیر صنعتی خود برخوردار می باشد. مدل فوق در تنظیم شرایط عملیاتی، پیشگویی هایی در جهت پیشبرد و افزایش محصولات مطلوب دارد که با توجه به میزان بالای تولید سالیانه واحد، می تواند از ارزش اقتصادی قابل توجهی برخوردار باشد.

ستون های جذب گاز که با استفاده از فیلم مایع کار می کنند، امروزه دارای نقش مهمی در صنایع می باشند. در این مقاله مطالعه عددی برای حل معادلات انتقال مومنتم و جرم برای فیلم مایع از سیستم جریان فیلم مایع و گاز که در داخل لوله به شکل جریان حلقوی در حرکتند، صورت پذیرفته است. در این سیستم جریان فیلم مایع به صورت مغشوش و موجی می باشد. برای بررسی اغتشاشات فیلم مایع از مدل اصلاح شده Van Driest و همچنین جهت بررسی امواج در فیلم مایع از تاثیرات ضریب اصطکاک برای سطوح موجی که توسط Hanratty & Henstock ارایه شده، استفاده گردیده است. مقایسه نتایج به دست آمده از مطالعه عددی انجام شده با نتایج تجربی ارایه شده برای جذب گاز CO2 در آب نیز صورت گرفته است.

ساختار حفره ای کربن های ریز حفره ای یا کربن های فعال شده به عوامل گوناگونی بستگی دارد که نوع و خواص ماده اولیه از مهمترین آنهاست. در این مطالعه زغال سنگ های مختلف ایران به عنوان ماده اولیه برای تهیه این نوع کربن ها مورد استفاده قرار گرفت. به این منظور یازده معدن زغال سنگ از نواحی زغالدار متفاوت کشور برگزیده شد. پس از شستشو و کاهش خاکستر، اکسیداسیون اولیه و کربونیزاسیون کلیه نمونه ها در شرایط یکسان انجام شد. برای مقایسه زغال ها در راستای توسعه ساختار حفره ای با حجم حفرات ریز بالا، شرایط عملیاتی مختلفی با احراز از رژیم کنترلی نفوذ حفره ای در مرحله فعال سازی توسط بخار آب در یک راکتور دما بالای گردشی اعمال گردید. این شرایط با تغییر دمای واکنش برای تنظیم رژیم کنترلی و مدت زمان واکنش جهت کنترل میزان پیشرفت واکنش انتخاب شده اند. درصد تبدیل کربن و سطح مخصوص محصول به دست آمده اندازه گیری شد. نتایج آزمایشات، رفتارهای متفاوت هر نمونه زغال سنگ را طی فعال سازی نشان می دهد به گونه ای که محصولاتی با سطح مخصوص از 400 m2/gr تا 1300 m2/gr با درصد تبدیل های مختلف به دست آمده است. بر این اساس زغال سنگ معدن گلتوت کرمان مناسبترین معدن از لحاظ قابلیت توسعه حفرات ریز با حجم بالا تشخیص داده شد. نشان داده شده است اختلاف رفتارهای واکنشی زغال ها در مرحله فعال سازی که منجر به توسعه حفرات متفاوت می شود، را می توان به اختلاف ترکیب درصد مسرال نمونه ها نسبت داد.