فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 59 (بهار و تابستان 1388)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 59 (بهار و تابستان 1388)

  • 80 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1388/08/05
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمد نجفی، مهدی سلامی کلجاهی، حسین روغنی ممقانی، وحید حدادی اصل صفحه 3
    در این تحقیق با استفاده از روش شبیه سازی آماری، روند تغییر سرعت واکنشهای شروع، انتشار و اختتام برای پلیمریزاسیون استایرن بررسی و تغییرات غلظت اجزای واکنش (شامل غلظت مونومر و شروعکننده) مطالعه شده است. همچنین غلظت رادیکالهای آزاد نیز به عنوان تابعی از درصد تبدیل بهدست آمده است. نتایج شبیه سازی نشان میدهند که غلظت مونومر با درصد تبدیل به صورت خطی و غلظت رادیکال با زمان به صورت نمایی کاهش می یابد. در حقیقت، فرضیه حالت شبه پایدار برای واکنشهای بدون اثر ژل در سیستمهای غیرپیوسته برقرار نیست و غلظت رادیکالها در طول واکنش ثابت نیست. با توجه به کاهش نمایی مقدار شروعکننده در یک سیستم پلیمریزاسیون ناپیوسته، کاهش مقدار رادیکالهای آزاد نیز منطقی است. با توجه به نتایج شبیهسازی، سرعت واکنش تجزیه شروع کننده نیز با زمان به صورت نمایی و سرعت انتشار به صورت خطی کاهش می یابد
    کلیدواژگان: پلیمریزاسیون رادیکالی، شبیه سازی آماری، سرعت واکنش، غلظت رادیکال آزاد
  • اکبر زمانیان، حمیدرضا خاکدامن، حمیدرضا بختیاری، هادی ابراهیمی صفحه 10
    کوره های صنعتی را میتوان به عنوان یک بسته سه بعدی در نظر گرفت و در آنها از آنالیز ناحی های مدلسازی انتقال حرارت تشعشعی برای یافتن توزیع سه بعدی دما استفاده کرد. در این مقاله نواحی تبادل با انتگراسیون عددی ساده شده در سه بعد سطح-سطح، سطح-گاز و گاز-گاز برای محیط جذب و انتشار تعیین شده و اثرات چند پارامتر مهم در کوره توضیح داده شده است. سپس نتیجه گیری شده است که روش ناحی های برای در نظر گرفتن راندمان حرارتی چند بعدی کوره های گازی مناسب است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت تشعشعی، مدل سازی کوره، روش ناحیه ای، نواحی تبادل، مدل سازی عددی
  • داریوش باستانی، مسعود پناهی، منصور معظمی صفحه 17
    در این مقاله مدل تئوری پیشبینی ضریب کلی انتقال جرم بر مبنای فاز پراکنده، هنگامی که قطرات به صورت غیرکروی و شبیه به بخشی از یک بیضی یا کره باشند، بیان و سپس نتایج این مدل با نتایج تجربی و نتایج مدل هندلوس و بارون مقایسه شده است. ابعاد قطرات کلاهکی شکل در مدل جدید با بهینه کردن نتایج مدل و داده های آزمایشگاهی بهدست آمده است. برای مدلسازی هیدرودینامیک داخل برج، از مدل اولنی و برای مدلسازی انتقال جرم داخل برج، از مدل اختلاط پیشرو استفاده شده است. در روابط هیدرودینامیک، سرعت حد قطرات از معادلات کلی و تریبال محاسبه و برای تعیین اندازه قطرات از داده های تجربی استفاده شده است. مقدار پارامتر 95 درصد حد اطمینان در پیشبینی تعداد مراحل انتقال و هنگام استفاده از مدل هندلوس و بارون 78/32 است. در حالی که در مدل جدید به 11/11 تنزل می یابد.
    کلیدواژگان: ضریب انتقال جرم فاز پراکنده، قطرات غیر کروی، قطرات کلاهکی شکل، استخراج مایع، مایع
  • جعفر الجورانی، کیوان رئیسی، محمدعلی گلعذار صفحه 27
    فولاد ساده کربنی در صنایع نفت و پتروشیمی بسیار استفاده می شود و خوردگی آن در محیطهای اسیدی از جمله مشکلات و معضلات این صنایع است. استفاده از بازدارنده های خوردگی یکی از راه های مهم برای جلوگیری از خوردگی تجهیزات صنعتی محسوب میشود. مشتقات بنزامیدازول یکی از ترکیبات آلی هتروسیکلیک هستند که بهعنوان بازدارنده های خوردگی فولاد ساده کربنی در محیطهای اسیدی به خوبی عمل میکنند. در این تحقیق اثرات بازدارندگی خوردگی و توانایی جذب دو مشتق 2- مرکاپتوبنزامیدازول و 2- متیلبنزامیدازول بر سطح فولاد در محلول 1 مولار HCl بررسی شد. آزمونهای پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول 1 مولار HCl در غلظتهای 0، 50، 100، 150، 200 و ppm 250 این بازدارنده ها انجام شدند. نتایج نشان دادند که مشتق 2- مرکاپتوبنزامیدازول بازده بیشتری از 2- متیل بنزامیدازول دارد. 2- مرکاپتوبنزامیدازول با غلظت ppm 250، تا 88 درصد و 2- متیل بنزامیدازول در غلظت ppm 250، تا 54 درصد موجب کاهش خوردگی شد. جذب هر دو مشتق روی سطح فولاد با ایزوترم لانگمیر مطابقت داشت. محاسبه انرژی آزاد استاندارد جذب نشان داد که جذب هر دو مشتق روی سطح فولاد از نوع شیمیایی است. با توجه به شیبهای منحنی تافل و پتانسیلهای تعادلی، مکانیزم حفاظتی هر دو بازدارنده از نوع مختلط تعیین شد
    کلیدواژگان: بنزامیدازول، بازدارنده، خوردگی، فولاد ساده کربنی
  • فاطمه رکابدار، فلورا شایق، مهرداد شجاعی، منصور معظمی صفحه 36
    ترپلیمرهایی که لاستیک EPDM نامیده میشوند، با کاتالیست پایه وانادیم VOCl3/Al2Et3Cl3 با تغییر نسبت کاتالیست به کوکاتالیست (Al/V) و غلظت مونومر سوم (دیان)، که در این بررسی (Ethylidene Norborene (ENB است، تهیه شده اند. برای بررسی ساختار پلیمرها از اسپکتروسکوپی مادون قرمز (FTIR)، اندازهگیری ویسکوزیته مونی (125oC و ML1+4)، تعیین جرم مولکولی به روش ویسکومتری و تجزیه وزنسنجی حرارتی استفاده شد. مشاهدات تجربی نشان میدهند که بازده واکنش با افزایش نسبت Al/V و غلظت دیان تا رسیدن به مقداری ثابت افزایش می یابد. بیشترین مقدار بازده 200 گرم پلیمر به ازای گرم وانادیم مصرفی است. ولی در مقابل، ویسکوزیته مونی که عامل مهمی در تعیین خواص لاستیک است، با افزایش این دو پارامتر کاهش می یابد. افزایش مقدار حلال هیدروکربنی نرمال هپتان، به عنوان محیط واکنش، بازده واکنش را افزایش میدهد. مقدار تغییرات ویسکوزیته مونی، با افزایش مقدار حلال و مقدار شدت جریان جرمی مونومرها، به شدت کاهش می یابد. مقدار اتیلن در زنجیره اصلی حدود 40-60 درصد است که با افزایش نسبت Al/V کاهش و با افزایش غلظت دیان، افزایش می یابد. عوامل موثر بر دمای انتقال شیشهای (Tg) پلیمر عبارتاند از مقدار اتیلن متصل شده به زنجیر، جرم مولکولی پلیمر و غلظت Al/V که اثرات متقابل این پارامترها باعث میشوند Tg پلیمرها در حدود K 240-232 تقریبا ثابت بماند. برای تعیین شرایط بهینه ترپلیمریزاسیون، خواص دو نمونه لاستیک تجارتی Vistalon 7500، Herlene563 به عنوان مرجع انتخاب شدند.
    کلیدواژگان: کاتالیست وانادیم، کاتالیست زیگلرناتا، کوپلیمر اتیلن، پروپیلن، لاستیک اتیلن، پروپیلن، دی ان مونرمر (EPDM)، پلیمریزاسیون محلولی
  • انسیه گنجی باباخانی، علی فاضلی، حمیدرضا خاکدامن، محمدرضا مسعودی صفحه 46
    انتقال حرارت از پدیده های بسیار مهم در راکتورهای دوغابی برای مدلسازی، طراحی ادوات حرارتی و افزایش مقیاس است. برای مطالعه ضریب انتقال حرارت موضعی در راکتور دوغابی، ستونی به قطر cm 30 و ارتفاع m 3، برای دستیابی به رژیم جریان راکتورهای صنعتی، طراحی و ساخته شد. در آزمایشها پودر سیلیس با قطر متوسط 50 میکرون (اندازهای مشابه با کاتالیست فرایند فیشر-تروپش) به عنوان فاز جامد بهکار رفت. از پارافین به عنوان فاز مایع و از هوا به عنوان فاز گاز استفاده شد. همچنین یک پروب حرارتی مخصوص برای اندازهگیری ضریب انتقال حرارت جابهجایی با منبع حرارتی الکتریکی و ترموکوپلهای اندازهگیری دمای سطح و دمای سیال تعبیه شد. به کمک این پروب، ضریب انتقال حرارت در راکتور اندازهگیری و تاثیر پارامترهای سرعت ظاهری گاز و غلظت جامد در آن مطالعه شد. در تمام آزمایشها، نسبت ارتفاع فاز دوغابی به قطر 4 در نظر گرفته شده است. نتایج آزمایشها نشان میدهند که با افزایش سرعت گاز از cm/s 25-2، ضریب انتقال حرارت به طور متوسط حدود 65 درصد افزایش می یابد و همچنین افزایش غلظت جامد در دوغاب موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابهجایی میشود.
    کلیدواژگان: ضریب انتقال حرارت جابه جایی، ستون های حبابی دوغابی، سرعت ظاهری، غلظت جامد، سنتز فیشر، تروپش
  • محمود آقازیارتی، محمد کاظمینی، محمد سلطانیه، سعید صاحبدل فر صفحه 53
    در این تحقیق، تبدیل انیدرید مالئیک به تتراهیدروفوران در یک سیستم راکتوری دوغابی و با استفاده از کاتالیستهای دوعملگر متشکل از جزء هیدروژناسیون Cu-ZnO-ZrO2 و زئولیتهای مختلف بهعنوان جزء آبگیر بررسی شد. کاتالیستهای دوعملگر به روش همرسوبی- تهنشینی تهیه و مشخصات آنها با آنالیزهای XRD و BET تعیین شدند. نتایج آزمایشهای راکتوری با جزءهای آبگیر مختلف نشان دادند که کاتالیست دوعملگر شامل Cu-ZnO-ZrO2 و زئولیت H-Y کارایی بهتری از ترکیبات دیگر در تولید تتراهیدروفوران از انیدرید مالئیک دارد. همچنین نتایج آزمایشهای راکتوری با نسبتهای مختلف جزء هیدروژناسیون به جزء آبگیر نشان دادند که نسبت 3 به 1 از جزء هیدروژناسیون به جزء آبگیر در کاتالیست دوعملگر بهترین عملکرد را در تولید تتراهیدروفوران از انیدرید مالئیک دارد. در این حالت درصد تبدیل انیدرید مالئیک و گزینش پذیری به تتراهیدروفوران به ترتیب 100 درصد و 65 درصد بود. ضمنا همه کاتالیستهای این تحقیق پایداری بسیار خوبی داشتند. در نهایت، نتیجه گرفته شد که کاتالیست دوعملگر Cu-ZnO-ZrO2/H-Y کارایی بالایی در تولید تتراهیدروفوران از انیدرید مالئیک دارد.
    کلیدواژگان: انیدرید مالئیک، تتراهیدروفوران، کاتالیست دوعملگر Cu، ZnO، ZrO2، زئولیت H، Y
  • یادداشت پژوهشی
  • حیدر رنجبر، فردین سیدنجفی، داریوش سالاری، علی اولاد صفحه 61
    در این کار پژوهشی، کوپلیمر پیوندی استایرن-آکریلونیتریل روی لاتکس پلی بوتادیان، به روش پلیمریزاسیون امولسیون دانهای و به کمک سیستم آغازگر اکسیداسیون احیا، شامل کیومن هیدروپراکساید-تترا سدیم پیرو فسفات- سولفات آهن-دکستروز، تهیه و تاثیر آغازگر، عامل انتقال زنجیر، پروفیل دمایی، نسبت لاتکس پلی بوتادیان به مونومر و نحوه تاثیر مونومرها بر کارایی و درجه گرافتینگ مطالعه شده است. نتایج نشان میدهند با افزایش مقدار و زمان افزایش آغازگر در حضور عامل انتقال زنجیر، کارایی و درجه گرافتینگ بهبود و با ازدیاد زمان افزایش مونومر، علاوه بر بهبود کارایی و درجه گرافتینگ، درصد استایرن-کو-آکریلونیتریل آزاد کاهش می یابد. عدم استفاده از عامل انتقال زنجیر، کاهش چقرمگی کامپاند تهیه شده را سبب میشود. دمای بهینه برای انجام واکنش گرافتینگ 70 درجه سانتیگراد و زمان افزایش مونومر 120 دقیقه بهدست آمد.
    کلیدواژگان: پلیمریزاسیون امولسیون دانه ای، g، ABS، درجه پیوند، کارایی پیوند
  • صفحه 70
|
  • Page 3
    In the present study, the variation of rates of initiation, propagation, and termination reactions as well as the variation of reactants (including monomer and initiator) were investigated by using stochastic methods. The concentration of free radicals was also depicted as a function of monomer conversion. The results show that the concentration of monomer decreases linearly with conversion while the concentration of free radicals is an exponential function of reaction time. In fact, quasi-steady state assumption is not valid for batch systems in the absence of gel effect and the concentration of free radicals changes during the reaction. Considering the fact that the concentration of initiator exponentially falls during the reaction, the concentration of free radical also drops as the polymerization proceeds. Finally, the rate of initiator decomposition declines exponentially while propagation rate drops linearly.
    Keywords: Radical Polymerization, Stochastic Simulation, Rate of Reactions, Concentration of Free Radical
  • Page 10
    An industrial furnace could be considered as a three dimensional enclosure. The zonal analysis of radiative heat transfer modeling is used for finding the three dimensional temperature distributions. Exchange areas are determined by simplified numerical integration in three dimension for surface-surface, surface-gas, and gas-gas zones for absorbing and emitting media. The effects of some important parameters in the furnaces are described. It is shown that the zonal method is a useful numerical method for considering multi-dimensional thermal performance of gas-filled enclosures.
    Keywords: Radiation Heat Transfer, Furnace Modeling, Zone Method, Exchange Areas, Numerical Modeling
  • Page 17
    In this paper, mass transfer modeling of non-spherical drops, when the drops are a segment of an ellipse, was carried out. Predicted results obtained by the new and Handlos-Baron models and experimental data were compared. The dimensions of the non-spherical drops were optimized by using the experimental data. In this work, the Olney’s model using Klee & Treybal drop terminal velocity correlations were utilized to model the hydrodynamics of the column. Mass transfer of the column was also modeled using forward mixing, and the required drop sizes were obtained from experimental data. 95% confidence limits in predicting the plug flow number of transfer units using Handlos-Baron and new model were calculated and the values of this parameter are 32.78% and 11.11% respectively.
    Keywords: Mass Transfer Coefficients, Non, spherical Drops, Liquid, liquid Extraction
  • Page 27
    Carbon steel has been widely used in oil and petro-chemical industries, and thus, its corrosion is one of the serious problems encountered in these industries. Application of corrosion inhibitors can be considered as an effective way to reduce the degradation of equipment in these industries. Benzimidazole derivatives are heterocyclic organic compounds, which can be used successfully as corrosion inhibitors for carbon steel in acidic media. In this study, the inhibitive properties and adsorption ability of two derivatives of benzimidazole, namely 2-mercaptobenzimidazole and 2- methylbenzimidazole, as well as their effect on corrosion resistance of carbon steel in 1M HCl solution was investigated. The potentiodynamic polarization readings were carried out in HCl solution containing inhibitor concentrations of 0, 50, 100, 150, 200 and 250 ppm. The results showed that the 2-mercaptobenzimidazole was more efficient than 2-methylbenzimidazole. The 2-mercaptobenzimidazole decreased the corrosion rate of carbon steel 88% at 250 ppm, while this value was 54% for 2- methylbenzimidazole at the same concentration. The adsorption of both inhibitors obeys the Langmuir isotherm. The standard free energy of adsorption calculated for both derivatives indicated on physical adsorption. By considering the Tafel slops and equilibrium potentials, the inhibition mechanism of both inhibitors was estimated to be of mixed type
    Keywords: Benzimidazole, Inhibitor, Corrosion, Carbon steel
  • Page 36
    A series of ethylene-propylene-2-ethylidenebicyclo [2.2.1] hept.5-ene terpolymers (EPDM) have been prepared using a VOCl3/Al2Et3Cl3 catalyst under various Al/V ratios and diene concentrations via solution polymerization and characterized by FTIR, Mooney viscosity (ML1+4,125oC), and thermal gravimetery analyzing. The polymerization yield was seen to increase with augmentation of the Al/V ratio and diene concentration and pass through a maximum of about 200 gr polymer/g V. On the other hand, Mooney viscosity decreases with an increase in the two latter parameters. Increasing solvent to monomer ratio increased polymerization yield while it decreased Mooney viscosity. Accordingly, an optimum amount of solvent to monomer ratio (4:1 in mass) was found. One advantage of these polymer systems is that all the measured Tg property remained constant around 232-240 K in the range of incorporated ethylene and diene concentration. It has been observed that when Al/V ratio decreases and diene concentration increases, there is an increment in ethylene incorporation (40-60%), and the results have been compared with the characteristics of two commercial EPDMs (Herlen 563, Vistalon 7500).
    Keywords: EPDM, Vanadium Catalyst, Solution Polymerization, Ethylene, propylene Copolymers
  • Page 46
    Heat transfer is a very important phenomenon for modeling heat equipment and scale up of slurry bubble reactors. For studying local heat transfer coefficient in slurry reactors, a column of 30 cm diameter and of about 3 m height which meets industrial reactor region was designed and constructed. In the experiments, 50-μm SiO2 powder having the same size of the catalyst of Fischer-Tropsch process was used as the solid phase and paraffin and air were used as the liquid and gas phases respectively. A specially designed heat transfer probe was used for measuring local heat transfer which consists of an electrical heat source element and two thermocouples for probing surface and fluid temperature measuring. By using this probe, local heat transfer coefficient was measured and the influence of superficial gas velocity and solid concentration were investigated. In all experiments, slurry phase height to the column diameter ratio was 4. The results showed that increasing the gas velocity from 2 to 25 cm/s leads to an increase in heat transfer coefficient by about 65%; also an increase in the solid concentration increases heat transfer rate.
    Keywords: Heat Transfer Coefficient, Slurry Bubble Column, Superficial Gas Velocity, Solid Concentration
  • Page 53
    In this research, the conversion of maleic anhydride to tetrahydrofuran was investigated in a slurry reactor system over bifunctional catalysts composed of Cu/ZnO/ZrO2 and various zeolites. Bifunctional catalysts were prepared by coprecipitating sedimentation method and characterized by surface area and XRD analyses. The experimental results showed that the bifunctional catalyst composed of Cu/ZnO/ZrO2 and H-Y zeolite is the optimum catalyst for the production of tetrahydrofuran from maleic anhydride. Also, it is concluded that the best ratio of hydrogenation catalyst to dehydration catalyst is 3:1. Under this situation, maleic anhydride conversion and tetrahydrofuran selectivity are 100% and 65% respectively. In all experiments, stabilities of catalysts were well. Ultimately, it is deduced that Cu-ZnO-ZrO2/H-Y bifunctional catalyst has a good performance in the production of tetrahydrofuran from maleic anhydride
    Keywords: Maleic Anhydride, Tetrahydrofuran, Bifunctional Catalyst, Cu, ZnO, ZrO2, H, Y Zeolite
  • Page 61
    Graft copolymers of acrylonitrile (AN) styrene (SM) onto polybutadiene (PB) were prepared via seeded emulsion polymerization method using a redox initiator system, cumene hydroperoxide-tetrasodium pyrophosphate-ferrous sulfate-dextrose. The effects of initiator, chain transfer agent, reaction temperature, monomer dropping frequency, polymer to grafting monomer ratio on the grafting efficiency and degree of grafting were investigated. It was found that grafting efficiency and degree of grafting depended upon the concentration and initiator dropping frequency; it increased as the concentration and dropping time were increased. The grafting efficiency and degree of grafting increased by increasing monomer dropping frequency. The amount of free SAN was found to decrease concurrently by increasing monomer dropping time. The optimum temperature and monomer addition time for grafting reaction were 70°C and 120 minutes respectively.
    Keywords: Seeded Emulsion Polymerization, g, ABS, Grafting Efficiency, Grafting Degree