فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 83 (بهمن و اسفند 1394)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 83 (بهمن و اسفند 1394)

  • تاریخ انتشار: 1395/02/15
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سرمقاله
  • انظباط استاد و دانشجو در کلاس
    صفحه 3
  • مقالات
  • مصطفی همه خانی، محمدتقی صادقی صفحه 4
    تشکیل امولسیون نفت در آب یکی از روش های انتقال نفت سنگین با گرانروی بالا و نفت فوق سنگین از طریق خط لوله است. با وجود کاهش چشمگیر فشار و گرانروی امولسیون آب/ نفت، آب باید قبل از ورود به فرایند پالایش حذف شود. تاکنون، روش-های مختلفی برای جداسازی آب از امولسیون ارائه شده است. متداول ترین و ساده ترین روش امولسیون زدایی نفت، حرارت دادن به امولسیون است. علاوه بر این، روش های دیگری که تاکنون برای امولسیون زدایی معرفی شده اند، علیرغم برخورداری از مزایا، محدودیت ها و مشکلاتی چون بازدهی پایین، هزینه گزاف تجهیزات و مشکلات زیست محیطی دارد؛ بنابراین به دلیل مشکلات یاد شده، تحقیقات به سوی فناوری های جدید معطوف شده است. ازجمله روش های نوی که در دهه اخیر بیشتر موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته، استفاده از گرمایش انرژی میکروموج ها به جای روش های متداول امولسیون زدایی است. مزایای این روش، انتخابی و حجمی بودن گرمایش است که باعث می شود فاز آبی بیشتر تحت تاثیر این نوع گرمایش قرار گیرد و بازدهی جداسازی آب افزایش یابد. میکروموج ها موجب چرخش مولکول های آب نیز می شود، درنتیجه با خنثی کردن پتانسیل زتا به شکست پیوند هیدروژن میان آب و ماده فعال سطحی می انجامد.
    کلیدواژگان: نفت خام سنگین، امولسیون زدایی، گرمایش، میکروموج
  • فرانک اخلاقیان، سمیه اسمعیل زاده انزابی صفحه 16
    اهمیت چشمگیر استفاده از گاز هیدروژن در صنایع پتروشیمیایی و شیمیایی مطالعه گسترده در زمینه فرایند اکسایش ناقص متان را برانگیخته است. واکنشگاه های غشایی می توانند انتخاب مناسبی برای تولید هیدروژن و گاز سنتز باشند. در این کار، مدل یک بعدی، فشار ثابت و بی دررو (آدیاباتیک) در حالت پایا برای اکسایش ناقص متان در واکنشگاه غشایی اکسیژن گزین مطالعه شد. نتایج نشان دادند که دما، فشار، نسبت بخار آب به متان، و مقدار متان خوراک، بر تبدیل متان و بازده هیدروژن موثرند. واکنشگاه غشایی مشکل تشکیل نقاط داغ و غیر فعال شدن کاتالیست را ندارد و در شرایط عملیاتی یکسان، بازده تولید هیدروژن آن با واکنشگاه بستر ثابت یکسان است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، اکسایش ناقص متان، بازده هیدروژن، واکنشگاه غشایی، تبدیل متان، گاز سنتز
  • عباس شهرآبادی، محسن قربانی نداف، سعید عباسی صفحه 27
    در این تحقیق یک مدل ترمودینامیکی به منظور پیش بینی دمای نقطه ابری شدن واکس در نفت خام های واکس دار ارائه شده است. مدل پیشنهادی، از نوع مدل جامد است و نظریه محلولهای منظم با هدف محاسبه ضرایب فعالیت به کار گرفته شد. در محاسبه این ضرایب لازم است پارامترهایی چون آنتالپی ذوب، اختلاف ظرفیت گرمایی اجزا نیز محاسبه شود، به منظور تصحیح مدلهای قبلی، از یک ضریب تنظیمی به صورت حاصلضرب این ضریب و آنتالپی ذوب بهره گرفته شد، و سپس این پارامتر با توجه به داده های آزمایشگاهی موجود در نوشتگان، تنظیم و به کار گرفته شد. آنگاه نتایج مدل حاضر با مقادیر آزمایشگاهی نقطه ابری شدن و نیز با نتایج حاصل از مدلهای پژوهشگران قبلی مقایسه شد. این مقایسه نشان می دهد که تصحیحات انجام شده در پیش بینی مدل به مقادیر آزمایشگاهی به نحو چشمگیری تاثیر داشته است، به طوری که مقدار خطای متوسط کمتر از 0.5% محاسبه شد.
    کلیدواژگان: مدل جامد، نقطه ابری شدن، رسوب واکس، نفت خام، ضریب فعالیت
  • حامد صحرایی صفحه 38
    تحقیقات محاسبات نرم در زمینه کاربرد همزمان ابزارهای هوش مصنوعی (شبکه های عصبی، فناوری فازی، الگوریتمهای ژنتیک و دیگر اندازه های هوش مصنوعی) در یک قالب ترکیبی- تکمیلی بر حل مشکلات دنیای واقعی متمرکز است. در این مقاله، دو ابزار توانمند محاسبات نرم (شبکه های عصبی و منطق فازی) برای مدلسازی و کنترل یک سیستم غیرخطی به کار گرفته شده است. سیستم مورد مطالعه، یک برج تقطیر چندجزئی واقع در پالایشگاه تهران است. در ابتدا، با استفاده از داده های واقعی سیستم از طریق شبکه عصبی برگشتی مدلسازی شده، و شبکه بهینه به کمک معیار خطای ریشه میانگین مربعی خطا (RMSE) انتخاب می شود. سپس، پنج کنترل کننده فازی شبه PID برای تامین نیازهای سیستم طراحی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که می توان از روش های محاسبات نرم با انعطاف و قدرت بالایی به ویژه برای سیستمهای غیرخطی سود جست.
    کلیدواژگان: محاسبات نرم، مدلسازی، کنترل فازی، برج تقطیر، سیستم غیرخطی
  • امیرحسین طاهر شمسی، احد قائمی، منصور شیروانی، میثم تراب مستعدی صفحه 48
    در این پژوهش، فرایند استخراج مایع- مایع در یک ستون استخراج کوهنی با استفاده از یک مدل دینامیکی غیرتعاملی مدلسازی و شبیه سازی شد. معادلات مدل شامل معادلات دیفرانسیل پاره ای1 و موازنه جمعیت بوده که در جهت محور ستون انفصال سازی صورت گرفته است. برای حل کردن عددی معادلات از ترکیب روش خطوط2 و روش تفاضل های متناهی3 استفاده شد. برای ارزیابی و مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی، از یک ستون استخراج کوهنی نیمه صنعتی با بهره گیری از دو سامانه شیمیایی آب- بوتیل استات و آب- تولوئن استفاده شد. با بهره گرفتن از نتایج شبیه سازی اثر پارامترهای عملیاتی شامل دور الکتروموتور، موجودی فاز پراکنده، توزیع اندازه قطرات، سرعت جریان فازها و نوع سامانه شیمیایی بر عملکرد ستون ارائه شد. خطای مدل برای قطر میانگین قطرات و موجودی فاز پراکنده به ترتیب 2% و 4% به دست آمد.
    کلیدواژگان: استخراج مایع، مایع، ستون استخراج کوهنی، مدلسازی، موازنه جمعیت
  • رئوف فروتن، حسین اسماعیلی، ملیحه کوثری فرد، ثریا قدرتی صفحه 60
    در این پژوهش، بیودیزل از روغن حاصل از پیه گوسفند با بهره گیری از کاتالیست های قلیایی پتاسیم متوکسید و پتاسیم هیدروکسید و نیز متانول، به عنوان حلال، طی فرایند ترانس استری شدن تولید شد. به این منظور، اثر چندین پارامتر در تولید بیودیزل بررسی شد. بنابر نتایج به دست آمده، بیشترین بازده تولید بیودیزل با استفاده از کاتالیست پتاسیم هیدروکسید در دمای C 70، نسبت متانول به روغن 12:1، یک درصد وزنی کاتالیست، مدت زمان 60 دقیقه، دور همزن rpm 1250 به دست آمد. همچنین، شرایط بهینه برای تولید بیودیزل با بهره گیری از کاتالیست پتاسیم متوکسید، به ترتیب شامل C 70، 9:1، 75/1 درصد وزنی کاتالیست، 80 دقیقه زمان، و سرعت اختلاط rpm 1250 حاصل شد. علاوه بر این، بازده بیودیزل با استفاده از کاتالیست های پتاسیم متوکسید و پتاسیم هیدروکسید در شرایط بهینه، به ترتیب، 87 و 90 درصد به دست آمدند. پس از تولید بیودیزل، خواص آن نظیر گرانروی، چگالی، نقطه اشتعال، عدد ستان و غیره، بر اساس استانداردهای بین المللی ASTM D6751 و EN 14214 تجزیه وتحلیل شد.
    کلیدواژگان: بیودیزل، کاتالیست قلیایی، پیه گوسفند، فرایند ترانس استری شدن
  • مصطفی رضایی، شیوا سالم صفحه 70
    گاف انرژی زیاد، آهنگ بالای باز ترکیب جفت الکترون- حفره و عدم پایداری دمایی فاز آناتاز، فعالیت فتوکاتالیستی تیتانیم دی اکسید (TiO2) را به منظور تجزیه مواد آلاینده کاهش داده است. در این مطالعه مروری، ضمن اشاره به خصوصیات و مشکلات فتوکاتالیست تیتانیم دی اکسید، برخی روش های نو به کار گرفته شده برای بهبود عملکرد فتوکاتالیستی TiO2 ارائه شده است. دوپ کردن کاتیون یا آنیون، استفاده از کامپوزیت ها و آلیاژهای نیمرسانا به طور گسترده برای کاهش گاف انرژی TiO2 به کار رفته است. فعالیت فتوکاتالیستی و پایداری گرمایی نانو ذرات TiO2 بر اثر پوشش روی سطح سیلیسیم دی اکسید، به طور چشمگیری در مقایسه با پودر TiO2 خالص افزایش یافته است. اخیرا استفاده از گرافن سبب کاهش گاف انرژی TiO2 ، کاهش آهنگ باز ترکیب الکترون- حفره و افزایش انتقال الکترون بین TiO2 و گرافن شده است.
    کلیدواژگان: فتوکاتالیست، تیتانیم دی اکسید، گاف انرژی، سیلیسیم دی اکسید، گرافن
  • مهدی مرادی، سید حسین کارپرورفرد صفحه 82
    مدل خشک شدن دانه های ذرت در خشک کن پیوسته جریان مخالف، بر اساس تحلیل ابعادی به دست آمد و بررسی و ارزیابی شد. از دمای هوای خشک کننده، سرعت هوای خشک کننده، سرعت حرکت محصول در داخل مخزن، نسبت جریان جرمی ذرات بی اثر به دانه های ذرت در ورودی مخزن، هر کدام در سه سطح، ارتفاع نمونه برداری (در 5 سطح)، و زمان نمونه برداری
    (در 4 سطح)، به عنوان عوامل موثر بر فرایند خشک شدن دانه های ذرت بهره گرفته شد. با تعیین گروه های بی بعد مستقل و وابسته، مناسب ترین مدلی حاصل و ارزیابی شد که گویای اثر تجمعی گروه های بی بعد مستقل بر گروه بی بعد وابسته به شمار می آمد.
    ضریب تبیین این شبیه سازی معادل 85/0، میانگین خطا برابر 48/6 درصد، و خطای میانگین مربعی 018/0 بود که نمایانگر مدلسازی مطلوب داده هاست.
    کلیدواژگان: خشک کن پیوسته، دانه ذرت، ذرات بی اثر، مدل بی بعد
  • مریم عباس قربانی، احمد مشهدی صفحه 91
    در سال های اخیر، فناوری جداسازی با بهره گیری از نانوذرات مغناطیسی بسیار مورد توجه قرار گرفته و مقالات زیادی در زمینه استفاده از نانوذرات مغناطیسی در شیمی تجزیه ارائه شده است. از میان نانوذرات مغناطیسی، اکسیدهای آهن نقش برجسته ای در زمینه های مختلف بازی می کنند. از جمله مزایای استفاده از نانوذرات مغناطیسی نسبت به روش قدیمی استخراج فاز جامد، سادگی مراحل استخراج، حجم کم حلال مصرفی، زمان کوتاه استخراج، به صرفه بودن و بازده بالای آن است. اصلاح سطح نانوذرات مغناطیسی باعث افزایش پایداری و گزینش پذیری آن ها می شود. در این مقاله، کاربرد نانوذرات مغناطیسی اصلاح شده با گروه عاملی اکتادسیل سیلان برای جداسازی و پیش تغلیظ آلاینده ها در نمونه های آبی ارائه می شود. گروه عاملی اکتا-دسیل سیلان به دلیل پایداری عالی، قدرت استخراج فوق العاده، و طول عمر زیاد، به طور گسترده ای در استخراج آلاینده های زیست محیطی به کار می روند.
    کلیدواژگان: استخراج، جداسازی، اکتادسیل سیلان، نانوذرات مغناطیسی، آلودگی، مگنتیت
  • اخبار و گزارش ها
  • فرم عضویت
    صفحه 98
  • صفحه 113
|
  • M. Hamekhani, M. T. Sadeghi Page 4
    A method for transferring heavy oil emulsion with high viscosity heavy crude oil through the pipeline. Despite the substantial reduction in pressure and viscosity of the emulsion water/ oil, water must be removed before entering the refining process. Several methods have been proposed for the separation of water from the emulsion. The most common method demulsification oil is heating the emulsion. In addition, other methods have been introduced for deemulsification, despite the benefits, limitations, and problems such as low efficiency, high equipment costs and environmental problems are substantial. Therefore, due to the problems mentioned research has been directed toward new technologies. Among the methods of the past decade, most attention has been the use of microwave energy for heating instead of conventional demulsification. The advantage of this method is selected and volumetric heating, which causes the aqueous phase is further influenced by the type of heating and water separation efficiency increases. The microwave will cause the rotation of water molecules thereby neutralizing zeta potential leads to the breakdown of hydrogen bonds between water and the surfactant.
    Keywords: Heavy Crude Oil, Demulsification, Heating, Microwave
  • F. Akhlaghian, S. Esmaeilzadeh Anzabi Page 16
    Recently partial oxidation of methane to hydrogen has been the subject of many researches because of the importance of hydrogen in chemical, and petrochemical industries. Membrane reactor can be a suitable choice for partial oxidation of methane to hydrogen, and synthesis gas. In this work, a one dimensional, isobaric, adiabatiac, steady state model for partial oxidation of methane in an oxygen permeable membrane reactor was investigated. The results show that inlet temperature, operating pressure, methane flow rate, and steam to methane ratio of feed affect hydrogen yield. In the similar operating condition, membrane reactor has hydrogen yield as high as fixed bed reactor without hot spots formations and catalyst deactivation.
    Keywords: Simulation, Partial Oxidation of Methane, Hydrogen Yield, Membrane Reactor, Methane Conversion, Synthesis Gas
  • A. Shahrabadi, M. Ghorbaninaddaf, S. Abbasi Page 27
    In this paper, a thermodynamic model for prediction of cloud point temperature in hydrocarbon waxy fluids is presented. In this study the solid model is used and the activity coefficients are calculated using modified regular solution theory. To calculate these coefficients, some other parameters such as the melting enthalpy, heat capacity difference should be calculated. In order to improve the outputs of the model, some tuning parameters are entered in the model and then these parameters are tuned using experimental data in liturature. The results of the present model were compared with experimental data collected from literature and the other models. Comparisons showed a good match between the results and the maen error of less than 0.5% was calculated.
    Keywords: Solid Model, Cloud Point, Wax Precipitation, Crude Oil, Activity Coefficient
  • H. Sahraie Page 38
    Soft computing researches focus on using artificial intelligence tools (Artificial Neural Networks, Fuzzy Technology and Genetic Algorithms…) simultaneously in a hybrid-supplementary frame to solve real problems. In this paper, two soft computing powerful tools (Artificial Neural Networks and Fuzzy Logic) have been implemented for modeling and controlling of a nonlinear system. The studied system is a multi component distillation column that is located in Tehran refinery. At first, the system is modeled with recurrent neural network using obtained data from column, then, optimum network is selected based on root mean square error (RMSE) criterion. Five fuzzy controllers are designed for handling system requirements. Results show that soft computing methods can be utilized for modeling and controlling nonlinear systems with high flexibility and accuracy.
    Keywords: Distillation Column, Soft Computing, Modeling, Fuzzy Control, Nonlinear System
  • A. H. Tahershamsi, A. Ghaemi, M. Shirvani, M. Torab, Mostaedi Page 48
    In this research, the liquid-liquid extraction process in a Kuhni column was modeled and simulated using a non-equilibrium dynamic model. Model Equations including partial differential equations and population balance equation were discretized along the column height. The equations were solved using finite difference method and the method of lines. In order to assess and compare the results of this research with experimental results, a Bench scale Kuhni extraction column was used with the following two chemical systems: water-butyl acetate and water-toluene. The effect of operating parameters including electric motor frequency, holdup, droplet size distribution, phases flow rate and type of chemical system on column performance was presented. The deviation of droplets mean diameter and dispersed phase holdup is 2 % and 4 %, respectively.
    Keywords: Liquid, Liquid Extraction, Kuhni Column, Modeling, Population Balance
  • R. Foroutan, H. Esmaeili, M. Kosari Fard, S. Ghodrati Page 60
    In this research, biodiesel is produced from mutton fats using alkalyne catalysts (such as potassium methoxide and potassium hydroxide) by trans-estrification process. For this purpose, the effect of several parameters was studied on biodiesel production. The results showed that the maximum efficiency of biodiesel production using potassium hydroxide was obtained at temperature 70C, methanol to oil ratio 1:12, 1 wt. % catalyst, 60 min, and mixing rate of 1250 rpm. Also, optimal conditions for biodiesel production by using potassium methoxide were 70 C, 1:9, 1.75 wt. %, 80 min, and 1250 rpm, respectively. Additionally, the maximum efficiency of biodiesel production using potassium methoxide and potassium hydroxide were obtained 87 and 90 %, respectively. After preparation of biodiesel, its properties such as viscosity, density, cetane number, pour point, flash point and cloud point were analyzed according to the ASTM D 6751 and EN 14214.
    Keywords: Biodiesel, Alkalyne Catalysts, Mutton Fat, Trans, Estrification Process
  • M. Rezaei, S. Salem Page 70
    The wide band gap, high recombination ratio of photo-induced hole–electron pairs and thermal instability of anatase, reduced the photocatalytic activity of TiO2 nanoparticles. In this review study in addition to introducing the characteristics and limitations of TiO2, some of the new methods to improve the performance of photocatalytic TiO2 are presented. Cation or anion doping, semiconductor composites and semiconductor alloys has been extensively investigated for enhancing the visible-light response of wide band-gap TiO2. The photocatalytic activity and thermal stability of SiO2 coated TiO2 nanoparticles can be enhanced efficiently than pure TiO2 powder. Recently, addition of graphene can narrow the band gap of TiO2, lower the electron– hole recombination rate, and enhances electron transport between TiO2 and graphene.
    Keywords: Photocatalyst, Titanium Dioxide, Energy Gap, Silicon Dioxide, Graphene
  • M. Moradi, S. H. Karparvarfard Page 82
    A dimensionless model was developed and evaluated for drying of corn grain in a continuous countercurrent dryer based on dimensional analysis technique. Parameters of drying air temperature, drying air velocity, velocity of drying products through the drying bin, application ratio of inert particles to the grains at input of bin, each of them at three levels, sampling depth of grains (at five levels) and sampling time (at four levels) were applied to evaluate this dryer. For developing a dimensionless model, five independent pi terms were identified and then the best model that include the effect of all the independent pi terms on the dependent pi terms was derived and evaluated. Determination of coefficient of modeling, mean bias error and root mean square of error were 0.85, 0.0648 and 0.018 respectively.
    Keywords: Continuous Dryer, Corn Grain, Inert Particles, Dimensionless Model
  • M. Abbasghorbani, A. Mashhadi Page 91
    Separation technology based on magnetic materials has received considerable attention in recent years and a lot of articles reviewed the use of magnetic solids in analytical chemistry. Among the magnetic materials, iron oxides play a major role in many areas. Some advantages of magnetites are simplicity of extraction process, low volume of extraction solvent, short extraction time, high recovery and being economical. Surface modification stabilizes the nanoparticles and prevents their oxidation and improve their selectivity. In this work, the application of octadecyl silane- modified magnetic nanoparticle to the separation, and the preconcentration of pollutants in water samples, was explained. Octadecyl silane materials have been widely used for preconcentration of environmental pollutants because of their favorable separation ability, excellent stability and long lifetime.
    Keywords: Separation, Extraction, Octadecyl Silane, Magnetic Nanoparticle, Pollutant, Magnetite