مهندسی شیمی ایران
سال:1400 | دوره:20 | شماره:116 |تعداد مقالات:7

با توجه به این که ترکیبات سبک و سنگین در برج های تقطیر مربوط به صنعت پتروشیمی، نفت و گاز جداسازی مناسب ندارند؛ مقادیری هیدروکربن در مشعل1 سوزانده می شود. احتراق این گازها در مشعل موجب تولید گازهای سمی و خطرناک در محیط زیست می شود. در برج عاری ساز واحد پلی اتیلن سبک خطی پتروشیمی جم، میزان زیادی هیدروکربن از بالای مشعل سوزانده می شود. در این مقاله، راهکاری مناسب برای جلوگیری از ورود گازهای سمی و خطرناک به اتمسفر و هم چنین استفاده از انرژی سوخت فسیلی و ترکیبات آن از منظر اقتصادی ارایه شده و از چرخه ترکیبی، برای تولید توان و بخار آب مفید برای خود واحد استفاده شده است. برای امکان سنجی تولید توان و بخار، نتایج خروجی از واحد و هم چنین چرخه ترکیبی به کمک نرم افزار اسپن شبیه سازیشده است. نتایج نشان داد که استفاده از چرخه ترکیبی، به میزان 9/29 مگاوات توان و هم چنین به میزان 3500 کیلوگرم بر ساعت بخار تولید می کند. توان تولیدشده می تواند برق مورد نیاز کمپرسور واحد پلی اتیلن سبک خطی و هم چنین بخار مربوط به ناحیه استیمر را تامین کند. با اجرای این طرح، می توان علاوه بر برتری های اقتصادی، مانع از ورود گازهای سمی و خطرناک به محیط زیست شد.

آسفالتین ها ترکیباتی سنگین در نفت هستند که در نرمال آلکان ها همانند نرمال هپتان حل نمی شوند ولی در ترکیبات آروماتیک همانند بنزن و تولوین حل می شوند. معمولا تغییر در شرایط عملیاتی مانند دما، فشار و ترکیب نفت مخزن منجر به رسوب آسفالتین می شود. آسفالتین ها با رسوب در محیط متخلخل، چاه، لوله ها و وسایل سطحی خسارت های بسیار زیادی به بار می آورند. به منظور جلوگیری و یا به تاخیر انداختن تشکیل رسوب آسفالتین در شرایط و محل های مختلف پیش بینی نقطه تشکیل رسوب و مقدار رسوب بسیار ضروری و حایز اهمیت است. دما و فشار و دبی شرایط عملیاتی هستند که با تغییر هر کدام، می توان میزان رسوب تشکیل شده را کم و یا تشدید کرد. تنها راه حل موجود در دنیای صنعتی امروز برای جلوگیری از تشکیل رسوب آسفالتین استفاده از مواد شیمیایی و بازدارنده هاست که دانستن سازوکارهای رسوب نیز بسیار دارای اهمیت است. ما در این مقاله مروری، به ساختمان آسفالتین، شرایط تشکیل رسوب، آزمایش های مربوط به رسوب، سازوکارهای رسوب گذاری و بازدارنده ها پرداخته ایم. هدف اصلی مقاله آشنایی کلی با رسوب آسفالتین و عوامل تاثیرگذار بر تشکیل رسوب و به کارگیری دانش برای جلوگیری از تشکیل رسوب آسفالتین با رویکرد استفاده از بازدارنده هاست.

در این پژوهش با تصویربرداری از بستر ذرات کروی و استفاده از پردازش تصویر، اطلاعات ریخت شناختی محیط متخلخل نظیر توزیع اندازه ذرات و حفره ها، تعداد ذرات و تخلخل استخراج شد. با بررسی داده های به دست آمده، مشاهده شد که نسبت میانگین قطر حفره ها به میانگین قطر ذرات با تخلخل رابطه لگاریتمی دارد. با توجه به اهمیت محاسبه ضریب نفوذپذیری در محیط های متخلخل، از مدل شبکه حفره ای استفاده شد. برای ساخت شبکه حفره ای کلیه اطلاعات استخراج شده از تصویر به کار رفت. بعد از اعمال معادلات حاکم در شبکه، توزیع فشار، دبی جریان و درنتیجه ضریب نفوذپذیری حساب شد. نتایج حاصل از شبیه سازی برای اعتبارسنجی با ضریب نفوذپذیری اندازه گیری شده در آزمایش و معادلات تجربی کارمن-کوزنی و ربانی و همکاران مقایسه و مشاهده شد که نتایج آزمایشگاهی با نتایج مدل شبکه حفره ای به دلیل در نظر گرفتن ساختار داخلی محیط متخلخل به صورت حفره ها و گلویی ها مطابقت بیشتری دارد.

خط لوله یکی از اصلی ترین روش های انتقال گاز است؛ از محدودیت های این روش می توان به انعطاف ناپذیری، محدود بودن ظرفیت انتقال گاز و هزینه های بالای نصب و نگهداری تجهیزات اشاره کرد. برای رفع برخی از این محدودیت ها، اخیرا انتقال گاز در حالت فاز متراکم (سیال فوق بحرانی) پیشنهاد شده است. از برتری های انتقال گاز طبیعی به صورت فوق بحرانی می توان به افزایش چگالی، کاهش گرانروی، تعداد کمتر ایستگاه های تقویت فشار، قطر لوله کمتر، کاهش افت فشار، هزینه پایین تر تعمیرات و نگهداری و هم چنین عدم تشکیل سیال دوفازی اشاره کرد. برای انتقال گاز طبیعی به حالت فاز متراکم، فشار گاز باید از بیشترین فشاری که هم زمان هر دو فاز مایع و گاز وجود دارند، بیشتر و هم چنین دمای گاز باید بالاتراز دمای بحرانی و کمتر از بیشترین دما در حالتی که هم زمان هر دو فاز مایع و گاز وجود دارند، باشد. در این مقاله پس از بیان تیوری و معادلات انتقال گاز، نتایج دو مطالعه در زمینه انتقال گاز در شرایط فوق بحرانی آورده شده است. این مطالعات نشان داد که انرژی فشرده سازی و خنک کردن گاز به ترتیب 70 و 50 درصد کمتر از حالت انتقال گاز به صورت دوفازی بوده است. مقدار گاز میعان شده قابل استحصال در حالت فوق بحرانی 74 درصد بیشتر از حالت دوفازی بوده و هم چنین مقدار انرژی کمپرسور ها در حالت فاز متراکم به ترتیب 51 و 63 درصد کمتر از حالت انتقال گاز در فشار متوسط و فشار پایین گزارش شده است.

فوم سیالی است که از فاز گاز، آب و سورفکتانت تشکیل شده است، سورفکتانت کهبه صورت محلول در آب است، به منظور پایداری این سیال استفاده می شود. از اواخر دهه 50 و اوایل دهه 60، فوم به عنوان یک تکنیکی امیدوار کننده به منظور کنترل تحرک گاز و سازگاری در محیط متخلخل و هم چنین رفع مشکلاتی از قبیل پدیده انگشتی شدن، میان شکنی زودهنگام گاز و رانش گرانشی که با تزریق گازایجاد می شوند، ارایه شد. کاربردهای تزریق فوم عبارت است از ازدیاد برداشت، اسیدزنی ماتریس، جلوگیری از نشت گاز، اصلاح لایه های آبده آلوده، بستن مسیری در محیط متخلخل به منظور کنترل جریان و جهت دهی به آن. برای درک فیزیکی رفتار این سیال، مدل سازی آن با دو رویکرد کلی موازنه جمعیت (PB) و تعادل محلی-بافت ضمنی (IT-LE) انجام می گیرد. در این مقاله به توضیح و شرح این رویکردها و مدل های مربوطه پرداخته شده است. هم چنین میان تکنیک های ارایه شده مقایسه ای کلی شده است. الگوی موازنه جمعیت به دو نسخه بافت دینامیکی و تعادل محلی تقسیم می شود. تفاوت اصلی بین این دو نسخه در نحوه به دست آوردن بافت فوم است. نتایج نشان می دهد که تکنیک تعادل محلی-بافت ضمنی به مولفه های کمتری نسبت به نسخه های مدل تعادل جمعیت نیاز دارد. هم چنین به دلیل حل معادلات به صورت جبری، زمان محاسبه کمتری را در شبیه سازهای مخزن از آن خود می کند و به دلیل ماهیت تجربی دارای کاربرد بیشتری است.

روش تخلیه بار سد دی الکتریک (DBD) یکی از روش های جدید تولید پلاسماست که با استفاده از آن می توان به افزایش درجه اکسایش پیش ماده های مختلف اقدام شود. در این پژوهش به امکان سنجی استفاده از این روش برای افزایش درجه اکسایش پیش ماده های پایه کربنی (اکسیدگرافن و نانولوله های کربنی) و پایه فلزی (نانومگنتیت و نانو آلومینا) اقدام شد. بدین منظور این نانوذرات قبل و بعد از انجام عملیات مذکور با روش های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS)، تبدیل فوریه پرتو مادون قرمز (FT-IR) و طیف سنجی فرابنفش-مریی (UV-Vis) شناسایی شدند و تغییرات درجه اکسایش آن هاارزیابی شد. هم چنین برای بررسی پایداری نانوذرات در محیط آبی از آزمون پتانسیل زتا استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که پس از اعمال فرایند پلاسما درصد وزنی عنصر اکسیژن در نانوذرات اکسیدگرافن و نانولوله های کربنی به ترتیب حدود 59% و 33% افزایش یافت. این در حالی است که این روش در افزایش درجه اکسایش نانواکسیدهای فلزی تاثیر قابل توجهی نداشت. در واقع بسته به نوع رادیکال های اکسیژن تولیدی در فضای پلاسما گروه های مختلفی مانند کربوکسیلیک اسید، هیدروکسیل، لاکتون و لاکتول بر رویسطح مواد پایه کربنی ایجاد شده است که این گروه ها درجه اکسایش این مواد را افزایش داده است.