شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال:1393 | دوره:33 | شماره:3 |تعداد مقالات:11

در این کار پژوهشی از یک فتوراکتور پیوسته آنولار مجهز به یک لامپ UV-C در مرکز فتوراکتور با طول موج نشری 254 nm، برای حذف یک آلاینده مدل (پارانیتروفنل) با استفاده از فرایند UV/S2O82- استفاده شده است. در این پژوهش، برای اولین بار یک معادله سینتیکی جامع برای فرایند UV/S2O82- ارایه شده است. ثابت سرعت واقعی واکنش رادیکال های SO4·- با مولکول های پارانیتروفنل با مدل سازی سینتیکی برابر با 1.1×105 M-1s-1 به دست آمده است. مدل به دست آمده از نتیجه های بررسی سینتیک فرایند بر مبنای مکانیسم داده شده، به خوبی می تواند غلظت پارانیتروفنل را در این فرایند در شرایط عملیاتی گوناگون همچون غلظت اکسید کننده، شدت جریان حجمی سیال و طول فتوراکتور پیوسته تعیین کند.

با توجه به کاهش جهانی تولید نفت، نبود بازدهی روش های متداول ازدیاد برداشت و میزان بالای نفت باقیمانده در مخازن هیدروکربوری، استفاده از روش های با سوددهی بالاتر با وجود تحمیل هزینه بیشتر، منطقی به نظر می رسد. پدیده جذب ناخواسته تحت تاثیر عامل های گوناگون باعث کاهش کارایی فرایند تزریق متناوب محلول فعال کننده سطحی و گاز می شود. این در حالی است که آنالیز جریان جزئی، موفقیت این روش را در فرایند ازدیاد برداشت مخازن هیدروکربوری تایید نموده است. در این مطالعه، فرایند جذب به دو روش استاتیک و دینامیک بررسی شد و تاثیر نوع فاز گازی، نوع سنگ، غلظت های گوناگون ماده فعال کننده سطحی و ماده کمکی بر میزان جذب صورت گرفته مطالعه شد. همچنین، آزمایش های تزریق متناوب محلول فعال کننده سطحی و گاز به منظور مقایسه با دیگر روش های متداول مانند تزریق متناوب آب و گاز و تزریق پیوسته گاز و تاثیر ماده کمکی کلسیم لیگنوسولفانات بر میزان بازیافت انجام شد. به منظور به دست آوردن غلظت سدیم دودسیل سولفات از روش رنگ سنجی بر مبنای تشکیل زوج یون بین ماده فعال کننده سطحی (آنیونی بدون رنگ) و سفرانین (کاتیون رنگی) استفاده شد. نتیجه ها نشان داد که میزان دانسیته جذب ماده فعال کننده سطحی در حضور گاز نیتروژن نسبت به زمانی که گاز متان در معرض سنگ قرار دارد، کمتر است. همچنین میزان جذب سدیم دودسیل سولفات در حضور ماده لیگنوسولفانات کاهش می یابد. آزمایش های جذب استاتیک انجام شده بر روی دولومیت و شیل نشان داد که میزان جذب ماده فعال کننده سطحی در آنها بالاتر از سیلیس است. فرایند تزریق متناوب محلول فعال کننده سطحی و گاز نسبت به فرایند های تزریق متناوب آب و گاز و تزریق پیوسته گاز میزان بازیافت را به ترتیب 10 و 28 درصد افزایش می دهد. کف در نرخ بهینه تزریق به صورت مناسب تشکیل و باعث کاهش موثر تحرک پذیری گاز می شود. استفاده از ماده لیگنوسولفانات نیز ضمن افزایش 2 درصدی میزان بازیافت باعث کاهش 22 درصدی میزان جذب ماده فعال کننده سطحی می شود.

استر استئاریک اسید سوربیتن به عنوان امولسیوفایر در صنایع خوراکی، دارویی، بهداشتی و آرایشی کاربرد دارد. سوربیتن استرها از واکنش یک قند با یک اسید چرب تولید می شوند. سوربیتول مولکول قند تشکیل دهنده این فراورده و اسید چرب آن استئاریک اسید است. تولید سوربیتن استر به دو روش تک مرحله ای و دو مرحله ای امکان پذیر است. در این پژوهش، روش دو مرحله ای به دلیل برتری های آن نسبت به روش تک مرحله ای انتخاب شد. برای مرحله اول و دوم واکنش، چند کاتالیست مشخص شد و توانایی آنها در انجام واکنش بررسی و مقایسه شد. فسفریک اسید به عنوان کاتالیست مناسب انتخاب شد و برای این کاتالیست تاثیر دما، فشار و غلظت کاتالیست در سرعت واکنش بررسی شد. نتیجه ها نشان داد که سرعت واکنش آب گیری مولکولی در حضور فسفریک اسید به عنوان کاتالیست، با دما و غلظت کاتالیست نسبت مستقیم دارد ولی با فشار نسبت عکس دارد. در مرحله دوم واکنش، کاتالیست بازی به عنوان کاتالیست بهینه انتخاب و واکنش استری شدن در حضور کاتالیست بازی انجام شد. تغییر کشش سطحی برای امولسیفایر تولید شده با افزودن مقدارهای متفاوت سوربیتن استر تولیدی به آب اندازه گیری شد. سوربیتن استر تولیدی کشش سطحی آب را کم می کرد. غلظت بحرانی میسل های (CMC) آن در حلال آب برابر 15 mg/L و عدد صابونی فراورده پایانی برابر 174 بود.

این پژوهش با هدف بررسی و تعیین میزان تاثیر منفی یون های فلزی بر سفیدی نمونه کاغذهای شیمیایی مکانیکی تولید شده در کارخانه چوب و کاغذ مازندران و راه های کاهش آن صورت گرفته است. نمونه های کاغذ شیمیایی مکانیکی به صورت رنگبری نشده از کارخانه تهیه شدند. در این پژوهش به منظور خنثی سازی یون های فلزی که سبب افزایش روند کهنگی و زردی نمونه کاغذهای شیمیایی مکانیکی می شود از ماده کی لیت کننده EDTA با غلظت های 0، 0.25، 0.5، 0.75 و 1 درصد استفاده شده و سپس هر یک از نمو نه ها پس از خشک شدن با محلول های دارای یون های فلزی عناصر واسطه شامل Fe2+، Fe3+، Cu2+، Al3+، Mn2+ آغشته شدند. نتیجه ها نشان داد که بیشترین تاثیر در کاهش سفیدی، متعلق به یون Fe2+ و کم ترین تاثیر، متعلق به یون Al3+ می باشد. همچنین، نتیجه ها نشان داد که آغشتگی نمونه ها در غلظت های گوناگون ماده کی لیت کننده در بهبود خاصیت سفیدی کاغذ، یک مقدار بهینه دارد و بعد از این مقدار بهینه، با افزایش غلظت EDTA تغییری در بهبود سفیدی و دوام روشنی ایجاد نمی شود. با افزایش زمان کهنه سازی، سفیدی کاغذ شیمیایی مکانیکی به صورت معنی داری کاهش می یابد.

در مرحله اول این پژوهش، پوسته شلتوک برنج (Rice Husk) به عنوان یک ماده ارزان قیمت و طبیعی تحت واکنش بنزیله شدن قرار گرفت و برای اطمینان از انجام واکنش، از نمونه بنزیله شده طیف فروسرخ تبدیل فوریه (FT-IR)) گرفته شد. پیک های ظاهر شده در این طیف نشان داد که گروه های بنزیل به طور موفقیت آمیزی با گروه های هیدروکسیل پوسته شلتوک برنج واکنش داده است. بررسی ویژگی های گرمایی نمونه بنزیله شده با استفاده از آزمون وزن سنجی گرمایی (TGA) نشان داد که پوسته شلتوک برنج بنزیله شده دارای پایداری گرمایی بیشتری نسبت به پوسته شلتوک برنج می باشد. در مرحله بعد، پوسته شلتوک برنج بنزیله شده با درصدهای گوناگون پلی استایرن و پلی کاپرولاکتون در حلال کلروفرم مخلوط شد وپس از حل شدن کامل در اثر تبخیر حلال از آنها فیلم تهیه شد. و ویژگی های مکانیکی نمونه های تهیه شده با آزمون کشش بررسی شد. با استفاده از مقایسه مقاومت کششی، درصد کشش و مدول الاستیسیته یانگ نمونه ها، اثرهای افزایش پوسته شلتوک برنج بنزیله شده به کامپوزیت های پلی استایرن/پلی کاپرولاکتون بررسی شد. با توجه به نتیجه های به دست آمده، افزودن پوسته شلتوک برنج بنزیله شده از 10 تا 40 درصد وزنی به کامپوزیت ها منجر به بهتر شدن ویژگی مکانیکی شد.

خوردگی به معنای تخریب یک ماده در اثر واکنش با محیطی که در آن قرار دارد، می باشد. یکی از مهمترین عامل های موثر بر نرخ خوردگی در داخل لوله ها، سرعت سیال در تماس با فلز می باشد. در این پژوهش اثر سرعت سیال بر دانسیته جریان خوردگی برای فولاد کربنی ساده ST37 (AISI 1020) در محلول آب همراه با گاز چاه های بندرعباس در دمای 25oC بررسی شده است. به منظور بررسی مکانیسم و سنیتیک فرایند خوردگی در شرایط هیدرودینامیکی، از دستگاه صفحه چرخان استفاده شده است. برای اعمال پتانسیل های مورد نظر و ایجاد پلاریزاسیون بر روی قطعه مورد آزمایش از دستگاه پتانسیواستات استفاده شده و برای تحلیل داده ها، روش مقاومت پلاریزاسیون خطی به کار برده شد. در این پژوهش، با تغییر سرعت چرخشی صفحه چرخان از 100 rpm تا 1700 rpm و ترسیم منحنی های پلاریزاسیون آنها، افزون بر به دست آوردن رابطه تجربی انتقال جرم این سامانه (Sh=0.8433 Re0.497 Sc-1.3) که بسیار نزدیک به رابطه لوویچ بود. این نتیجه ها نیز به دست آمد که با افزایش سرعت چرخشی تا 1000 rpm به دلیل زیاد شدن میزان انتقال جرم، نرخ خوردگی افزایش می یابد. همچنین افزایش سرعت الکترود به مقدارهای بالاتر، با تغییر مکانیسم خوردگی همراه می باشد که در پژوهش مورد بررسی واقع قرار گرفت. در پایان به ارتباط بین نتیجه های آزمایشگاهی و جریان سیال در خط لوله پرداخته شد و معادله ای برای محاسبه سرعت سیال جاری در خط لوله به عنوان تابعی از سرعت چرخشی معادل در سامانه آزمایشگاهی به دست آمد.

انرژی خورشیدی یکی از انرژی های تجدیدپذیر است که برای بسیاری از فرآیندهای طبیعی کره زمین، حیاتی می باشد. کاربرد انرژی خورشیدی به منظور تامین آب گرم مصرفی، گرمایش و سرمایش ساختمان ها در ایران در دهه های اخیر بسیار موردتوجه قرار گرفته است. در این مقاله، شبیه سازی و بررسی فنی اقتصادی یک سامانه چیلر جذبی تک اثره آب لیتیم برومید خورشیدی در شرایط اقلیمی اصفهان مطالعه شده است. بیشترین تقاضای انرژی سرمایشی برای این ساختمان 17 کیلو وات می باشد که در تیرماه اتفاق می افتد. بنابراین یک چیلر جذبی با ظرفیت 19 کیلو وات (5 تن تبرید، متناظر با ساختمانی با زیر بنای 200 متر مربع) انتخاب شد. ساعت های استفاده مفید از این سامانه سرمایشی خورشیدی از 7 صبح الی 7 بعد از ظهر، در روزهای یازدهم اردیبهشت تا هشتم مهرماه در نظر گرفته شد. فعالیت سامانه در زمان کمبود تابش خورشیدی با استفاده از انرژی ذخیره شده در مخزن ذخیره گرما و همچنین یک گرم کن کمکی ادامه می یابد. نتیجه های اقتصادی نشان می دهد که کلکتور لوله ای تخلیه شده با مساحت 30 متر مربع بهترین انتخاب برای این شرایط می باشد. این سامانه در مقایسه با چیلرهای جذبی شعله مستقیم با ظرفیت یکسان، سالانه 895 متر مکعب صرفه جویی در مصرف گاز طبیعی را به همراه دارد.

خورشید به عنوان یکی از منبع های پایان ناپذیر انرژی است که امکان تولید برق و گرما از آن به راحتی وجود دارد. چرخه آلی رانکین همانند چرخه شناخته شده بخار رانکین است با این تفاوت که در آن از یک سیال آلی به جای بخار استفاده می شود. این مطالعه به بررسی انتخاب سیال عامل مناسب برای چرخه آلی رانکین، راهکاری برای بهبود عملکرد و افزایش راندمان، شناسایی پارامترها و متغیرهای تاثیرگذار بر راندمان چرخه آلی رانکین، بهره گیری از مبدل گرمایی مناسب در چرخه تجمیعی کلکتور های سهموی خورشیدی و چرخه آلی رانکین پرداخته است. توان خروجی سامانه 2140 کیلو وات و منبع گرمایی سامانه، انرژی استحصال شده توسط کلکتورهای سهموی خورشیدی است. چرخه در دمای 250 درجه سلسیوس که متوسط دمای کلکتورهای سهموی لوله ای است، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. در این مطالعه تهران به عنوان شهر مورد نظر برای محاسبه های تابش خورشید و تغییرهای فصل، انتخاب شده است. بررسی سیال های کاری متفاوت به منظور یافتن بیشترین راندمان خالص در چرخه تجمیعی متمرکز کننده های سهموی خورشیدی و چرخه آلی رانکین صورت پذیرفت و نشان داده شد که سیال های R-123، R-141B، R-113 و R-245ca به ترتیب دارای راندمان خالص چرخه 15.17، 15.83، 14.21 و 11.87 درصد می باشند و از آن میان، سیال R-141B بیشترین راندمان خالص و سیال R-245ca بیشترین توان الکتریکی را دارا می باشد. تاثیر تغییرهای دمای محیط برای تابستان و زمستان، ارتفاع محل نصب و... مورد بررسی قرار گرفت.

انتشار بی وقفه گازهای گلخانه ای یکی از نگرانی های مهم جامعه جهانی است. نیمی از افزایش غلظت کربن دی اکسید تنها در 50 سال اخیر اتفاق افتاده است، ترکیبی که به لحاظ وزنی بیشترین درصد گازهای گلخانه ای منتشر شده را تشکیل می دهد. مخازن هیدروکربوری به دلیل داشتن پوش سنگ، محل مناسبی برای دفع گاز کربن دی اکسید است. از سوی دیگر، به دلیل افزایش تقاضای جهانی نفت خام، افزایش عمر مخازن و لزوم اتخاذ روش های ازدیاد برداشت برای پاسخگویی به این تقاضا، تزریق گاز کربن دی اکسید دارای اهمیت است. از این رو به کارگیری روشی برای بهینه سازی همزمان بیشترین ذخیره سازی گاز کربن دی اکسید در مخزن و افزایش تولید نفت در اثر این تزریق ضروری است. درگذشته به دلیل نبود روش های مناسب بهینه سازی، بیشتر مساله های بهینه سازی چند هدفه به عنوان یک مساله بهینه سازی تک هدفه مورد بررسی قرارمی گرفت. امروزه، با توسعه الگوریتم های بهینه سازی چند هدفه، امکان افزایش قدرت تصمیم گیری و کاهش ریسک برای کارشناسان و مدیران مخازن هیدروکربنی فراهم شده است. در این پژوهش با به کارگیری الگوریتم ژنتیک مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب در یکی از مخازن نفتی، گزینه های مناسب برای تزریق گاز کربن دی اکسید با درنظرگرفتن بهینه سازی همزمان ذخیره سازی گاز و ازدیاد برداشت نفت ارایه شده است. در این روش هیچ ادغامی میان هدف ها صورت نمی پذیرد و ضمن بهینه سازی مستقیم هر یک از آنها، چندین سناریوی بهینه طرح می شود. از برتری های این روش بهینه سازی امکان اصلاح سناریوی تولید با توجه به تغییر در مقدارهای پارامترهای اقتصادی است.

واحدهای بازیافت گوگرد بر پایه فرایند کلاوس، در زمره پرکاربردترین فرایندهای بازیافت گوگرد در مقیاس صنعتی به شمار می آیند. با وجود بازدهی مناسب این واحدها، به دلیل وجود برخی مشکل های فرایندی، فرارده های نهایی و همچنین راندمان آنها از کیفیت و کمیت مناسبی برخوردار نمی باشد. حضور ترکیب های سنگین آروماتیک بنزن، تولوئن و زایلین (BTX) از جمله مشکلاتی است که به کاهش راندمان این واحدها می انجامد. این ترکیب ها در صورت سوختن کامل در محفظه احتراق که به دلیل دمای نامناسب این محفظه رخ می دهد، می توانند منجر به غیرفعال شدن کاتالیست های موجود در بسترهای کاتالیستی به ویژه بستر اول شوند. از این رو، در این پژوهش ضمن شبیه سازی فرایند بازیافت گوگرد به روش کلاوس در مقیاس صنعتی توسط نرم افزار پروماکس، به بررسی تاثیر حضور BTX بر شدت غیرفعال شدن بستر کاتالیستی اول و نقش آن بر راندمان واحد بازیافت گوگرد و همچنین ارایه سناریوهایی برای کاهش محتوای BTX در جریان ورودی به بسترهای کاتالیستی پرداخته شده است.