فهرست مطالب

مجله فرآیند نو
پیاپی 40 (زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/11/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مقالات
  • ناصر ثقه الاسلامی*، مهدی امرایی صفحه 5

    استفاده از تکنولوژی غشایی یکی از مناسب‌ترین روش‌ها برای فرآیند‌های جداسازی از جمله برای جداسازی گازها می‌باشد. با توجه به وقت و هزینه‌های زیاد مطالعات آزمایشگاهی، دینامیک سیالات محاسباتی[1] می‌تواند پیش بینی خوبی از رفتار سیال بدون انجام آزمایش داشته باشد. در این پژوهش، فرآیند جداسازی مخلوط گازی هیدروژن و نیتروژن توسط غشاء پالادیم-نقره بر پایه سرامیکی در یک مدول لوله‌ای توسط نرم افزار COMSOL Multiyphysics شبیه‌سازی شده است. با توجه به اندازه مولکولی کوچک‌تر و ضریب نفوذ بیشتر هیدروژن نسبت به نیتروژن، هیدروژن میل بیشتری برای عبور از غشاء متخلخل دارد. نتایج شبیه سازی معرف آن است که با افزایش فشار خوراک، کسر مولی گاز هیدروژن و دبی ورودی خوراک در سمت پوسته، فلاکس تراوش یافته گاز هیدروژن که از غشاء عبور می‌کند، در سمت لوله افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه گردیده و انطباق خوبی مشاهده شده است.

    کلیدواژگان: جداسازی، مخلوط گازی، غشاء د، ینامیک سیالات محاسباتی، شبیه سازی
  • یوسفعلی قربانی*، هادی قنبرنژاد، وحیده اکبر، وحید صمیمی، محمدرضا شجاع صفحه 13

    آسفالتن به عنوان سنگین ترین جزء سیال نفت خام شناخته می شود و تاثیر زیادی برروی رفتار مقاومتی سیال نفتی می‌گذارد، در نتیجه درسال‌های اخیر مشخص نمودن ماهیت آسفالتن در نفت، هدف مطالعات بسیاری از محققین بوده است. گروهی از محققین معتقدند که آسفالتن به صورت یک ساختار کلوییدی در نفت می‌باشد که توسط عوامل پایدار‌کننده به صورت معلق در آمده است. آسفالتن‌ها به وسیله نرمال آلکان‌ها جداسازی شده و ساختار آن‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این خصوص روش‌های مختلفی بررسی شده است ازجمله روش IP143 که توسط موسسه استاندارد نفت به عنوان یک روش کارآمد در جداسازی آسفالتن معرفی شده است. در این مقاله سعی بر این است که با بررسی ساختار و نحوه جداسازی آسفالتن‌ها کلیه اطلاعات مورد نیاز در این زمینه گرد‌آوری شده و به عنوان مرجعی در دسترس قرار گیرد.

    کلیدواژگان: ساختار آسفالتن، تعریف آسفالتن، جداسازی آسفالتن، ماهیت آسفالتن، جرم مولکولی آسفالتن
  • عبدالله ایران خواه*، سهیلا سهرابی، مسعود خواجه نوری صفحه 28

    در مقاله حاضر، مروری بر مهمترین پژوهش‌های انجام شده در سال‌های 1981 تا 2012 در مورد انتقال حرارت در مدل‌های مختلف مخازن ذخیره‌سازی هیدریدهای فلزی ارایه شده است. در هیدریدهای فلزی که به عنوان ذخیره‌ساز هیدروژن مطرح شده‌اند، جذب هیدروژن توسط فلز به صورت گرمازا انجام می‌گیرد، بنابراین مسئله انتقال حرارت در بهبود ذخیره‌سازی بسیار حایز اهمیت می‌باشد. در این مقاله مدل‌های مختلف طراحی مخازن هیدرید فلزی که شامل سیستم‌های خنک‌کننده دارای لوله صاف، لوله‌های مارپیچ و پره‌دار می‌باشد مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین شیوه‌های مختلف ذخیره هیدروژن بررسی شده است. طبق مطالعات انجام گرفته، استفاده از سیال خنک‌کننده در داخل بستر تاثیر بیشتری بر سرعت جذب خواهد داشت و در صورتی که این سیال در خارج بستر استفاده شود نیز باعث انتقال حرارت بیشتری نسبت به پره می‌شود.

    کلیدواژگان: هیدرید فلزی، ذخیره هیدروژن، واکنش گرمازا، انتقال حرارت، مخزن ذخیره
  • مسعود خواجه نوری، مرتضی اصغری* صفحه 36

    در این مقاله، مروری بر مهم‌ترین پژوهش‌های انجام شده در سال‌های 1975 تا 2013 درباره تماس دهنده‌های غشایی الیاف توخالی گاز-مایع و مهم‌ترین غشاهای پلیمری به‌کاررفته در این فناوری ارایه شده است. دمای انتقال شیشه‌ای پلیمرها عمدتا توسط ساختار شیمیایی تعیین می‌شود که شامل انعطاف‌پذیری زنجیره‌ای و واکنش‌های زنجیره‌ای می‌باشد. به‌طورکلی، عواملی که Tg یا Tm یا بلوری بودن غشا را افزایش می‌دهند، می‌توانند پایداری شیمیایی و گرمایی را افزایش دهند. مهم‌ترین پارامترها در این فناوری برای زدایش گازهای اسیدی، ازجمله آب‌دوستی و آب‌گریزی مواد جذب‌کننده در غشا و مدل‌های مختلف تماس‌دهنده‌های غشایی الیاف توخالی بررسی شده است. همچنین معایب و مزایا، وضعیت نامطلوب فناوری تماس‌دهنده‌ غشای گاز-مایع در جداسازی گازهای اسیدی بررسی شده و مقایسه‌ای با شیوه‌های رایج این جداسازی صورت گرفته است. همچنین موقعیت کنونی و جهت‌گیری آینده این فناوری ترسیم و پیشنهاداتی برای پژوهش‌های آینده جهت تجاری‌سازی این فناوری ارایه شده است.

    کلیدواژگان: غشاهای الیاف توخالی، گازهای اسیدی، تماس دهنده غشایی، آب دوستی و آب گریزی، غشاهای پلیمری
  • احمد نعلبندی*، علی اصغر خلیلی، مهرداد شجاعی صفحه 47

    در این مقاله نانو امولسیون‌هایی متشکل از نانو قطرات آب در سوخت گازوییل به کمک تلفیقی از مواد فعال سطحی غیر یونی، ساخته شده است. سه فرمولاسیون از این نوع امولسیون‌ها، حاوی مقادیر مختلف آب شامل 5، 10 و 14 قسمت حجمی (به ازای 100 قسمت گازوییل) با بکارگیری مخلوطی از دو ماده فعال سطحی، سوربیتان مونو اولیات (20%) و سوربیتان تری اولیات پلی اکسی اتیلنی (20مول اتوکسیله) (80%) و نیز تنظیم نسبت بخش آبدوست به آبگریز[1] سیستم در مقدار 10 به صورت پایدار و شفاف تهیه گردید. اثر محتویات آب بر اندازه قطرات، ارزش حرارتی سوخت حاصل، میزان انتشار آلاینده‌های زیست محیطی و نیز دمای گازهای خروجی از اگزوز در موتورهای دیزلی مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که میزان مونواکسید نیتروژن، دوده، ذرات معلق، هیدروکربن‌های نسوخته و مونو‌اکسیدکربن کاهش می‌یابند. این مطالعه نشان داد که متوسط اندازه نانو قطرات آب تشکیل شده (که در این تحقیق 39-3/19 نانومتر بود) بستگی به درصد آب بکار رفته و غلظت کل مواد فعال سطحی مصرف شده دارد.

    کلیدواژگان: نانوامولسیون، گازهای آلاینده، موتور دیزل، سوخت گازوییل، سوخت های امولسیونی و محیط زیست
  • المیرا ولایی، امین سالم* صفحه 61

    هیدروکسی‌آپاتیت از قابلیت‌های مناسب و قابل توجهی به عنوان جاذب در حذف فلزات سنگین، مواد رادیواکتیو و آلاینده‌های آلی از قبیل فنول از آب و پساب‌های صنعتی برخوردار است. در مقاله حاضر کاربردهای هیدروکسی‌آپاتیت در صنایع شیمیایی به‌ویژه در فرآیند‌های تصفیه فاضلاب مورد بررسی قرار گرفته و تحقیقات انجام گرفته توسط محققین در زمینه استفاده از آن به عنوان جاذب فلزات سنگین مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت عوامل موثر بر میزان حذف فلزات سنگین از قبیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی هیدروکسی‌آپاتیت سنتز شده، نوع فلزات سنگین، pH محلول و غلظت فلزات سنگین مورد بررسی قرار می‌گیرد.

    کلیدواژگان: هیدروکسی آپاتیت، فلزات سنگین، تصفیه فاضلاب، صنایع شیمیایی
  • مصطفی یدالهی، محمد جواد واعظی، علی اکبر بابالو*، زینب بلباسی صفحه 68

    بررسی نتایج حاصل از عملکرد انواع مختلف غشاهای به کار رفته در خالص سازی هیدروژن و مقایسه‌ی آنها در منحنی Trade-Off برای سیستم H2/N2 نشان داده است که غشاهای پالادیومی از لحاظ عبوردهی و انتخاب پذیری در ناحیه بسیار مطلوبی قرار گرفته‌اند، به طوری که عبوردهی (مرتبه‌ی Barrer 104 تا Barrer 105) و انتخاب پذیری (103 تا 104) بسیار بالایی از هیدروژن با استفاده از این غشاها به دست آمده است. عبوردهی غشاهای سیلیکایی نیز در محدوده Barrer ‌104 – 103 و انتخاب پذیری آنها بیشتر از 104 بوده است که موقعیت این غشاها را از لحاظ عملکرد در منحنی Trade-Off بعد از غشاهای پالادیومی قرار می‌دهد. موقعیت غشاهای زیولیتی هیدروکسی سودالیت از لحاظ عبوردهی در حد غشاهای پالادیومی و در مرتبه‌ی حتی بیشتر از Barrer 104 می‌باشد. اما این غشاها انتخاب پذیری بسیار پایینی (کمتر از 10) را از خود نشان داده‌اند. این در حالی است که انتخاب پذیری‌های بسیار مطلوب و حتی بی‌نهایت از این نوع غشاها برای سیستم‌های هیدروژن/ هیدروکربن در منابع مختلف ارایه شده است. غشاهای پلیمری نیز علیرغم انتخاب پذیری‌های نسبتا مطلوب دارای عبوردهی بسیار پایینی می‌باشند که باید اصلاح گردند. البته این مسئله تا حدودی با استفاده از ریزساختارهای نانوکامپوزیتی حل شده است.

    کلیدواژگان: خالص سازی هیدروژن، غشاهای پلیمری، پالادیوم، سیلیکا، هیدروکسی سودالیت
|
  • Nasser Saghatoleslami*, Mehdi Amraei Page 5

    Membrane technology is one of the most widely used methods in separation processes (gas separation, i.e). Considering the time and costs spent in experimental studies, CFD could efficiently predict the fluid behavior without conducting the experiment. In this work, separation of H2/N2 gas mixture is carried out with palladium-silver membrane deposited on ceramic support, using COMSOL Multiyphysics software for simulation purposes. The findings of this work indicate that an increase in the feed pressure, hydrogen mole fraction and the feed flow rate in the shell side would lead in an enhancement of the hydrogen permeate flux crossing over the membrane in the tube side. The results also reveal that there is a good compatibility of the present findings with the experimental data.

    Keywords: Separation, Gas mixture, Membrane, Computational fluid dynamic, Simulation
  • Yousefali Ghorbani*, Hadi Ghanbarnejad, Vahideh Akbar, Vahid Samimi, Mohammadreza Shoja Page 13

    Asphaltene is known as the heaviest fluid component of crude oil and has a significant impact on its resistance behavior. In recent years, determining the nature of asphaltene in oil has been the target of many researches. Some investigators believe that the structure of asphaltene is colloidalmaterial which is suspended by stabilizing factors in oil. In this article, asphaltene, separated by normal alkanes and its structure is examined. In this regard, various methods, including the IP143 method of oil standard institute, introduced as an efficient method of separating asphaltene, have been studied. In this paper, it has been tried to collect all information related to asphaltene through surveying its structure andseparation methods, to be available as a reference.

    Keywords: Structure of asphaltenes, Definition of asphaltene, Nature of asphaltene in oil
  • A.Irankhah*, S.Sohrabi, M.Khajenoori Page 28

    This paper provides an overview of the most important researches carried out during 1981 to 2012 in the case of heat transfer in different models of metal hydride storage tanks. In metal hydrides, which are used for hydrogen storage, the adsorption is carried out by metal in an exothermic reaction mechanism. So, heat transfer is a very important factor to improve storing process. In this paper, different types of metal hydride storage tanks with straight, spiral and finned tubes and different methods of hydrogen storage are analyzed.According to the studies, the use of cooling fluid inside storage tanks would have a greater impact on the adsorption process. Moreover, if the fluid is used outside storage tanks, the rate of heat transfer will be better in comparison to the use of finned tubes.

    Keywords: Metal hydride, Hydrogen storage, Exothermic reaction, Heat transfer, Storage tanks
  • Masood Khajenoori, Morteza Asghari* Page 36

    An overview of the literature from 1975 up to now on hollow fiber membrane contactors for gas-liquid systems and common polymeric membranes, applied in this technology, has beenpresented. Glass transition temperature of polymers is usually determined based on their chemical structures, including chain flexibility and chain reactions. Generally, the factors which cause Tg, Tm or crystallinity of the membranes to be increased, improve their thermal and chemical stabilities. The most important parameters of membrane contactors for acid gases removal, CO2 and H2S, including hydrophilicity and hydrophobicity of the absorbent materials in the membranes, and various models, presented in the literature, have also been presented. In addition, advantages and disadvantages of gas-liquid contactor membranes in acidic gases separation have been studied and the technology has been compared to the traditional methods of separation. Current status and future directions of the technology have been shown and some approaches for future research have been recommended to commercialize this technology.

    Keywords: Hollow fiber membrane, Acid gases, Membrane contactors, Polymeric membrane, Hydrophilicity, Hydrophobicity
  • A.Nalbandi*, A.Khalili, M.Shojae Page 47

    In this research, Nanoemulsions of water droplets in gas oil have been prepared using combination of nonionic surfactants. Three formulations of the emulsion containing various amount of water as 5, 10 and 14 volume fractions (based on 100 volume fractions of gas oil) have been prepared, clear and stable, using a mixture of two surfactants containing sorbitan monooleate (20%) and sorbitan trioleate polyoxyethylene (20 mole ethoxylated) (80%) and adjusting the system HLB at 10. The effect of water content on droplets size, fuel calorific value, amount of gas emissions (environmental pollutants) and the exhaust gas temperature have been studied in a diesel engine, and it has been found that the amount of nitrogen oxide, soot, particulates, unburnt hydrocarbons and carbon monoxide are reduced. This study shows that the average droplet size of water formed (being 19.3-39 nanometers in this research) depends on the total concentration of surfactants and the amount of water used.

    Keywords: Nanoemulsion, Emission gases, Diesel engine, gasoil fuel, Diesel emulsion, environment
  • Elmira Velayi, Amin Salem* Page 61

    Hydroxyapatite has been recognized as an effective sorbent for a variety of heavy metals, radionuclide and organic contaminants such as phenol from water and wastewater. In this paper hydroxyapatite application in chemical industries, particularly in wastewater treatment has been investigated and the effect of solution’s PH, heavy metal type, initial metal concentration and hydroxyapatite physicochemical properties on Hydroxyapatite sorption capacity have been studied.

    Keywords: Hydroxyapatite, Heavy metals, Wastewater treatment, Chemical industries
  • M. Yadollahi, M. J. Vaezi, A. A. Babaluo*, Z. Belbasi Page 68

    Study on the results of the different membranes performance used in the hydrogen purification and comparing them at the trade off curve for H2/N2 system, have shown that palladium membranes have situated at the suitable position of the curve, so that high permeability (104-105 Barrer) and selectivity (103- 104) have been achieved by the Pd membranes for the hydrogen purification. The permeability of silica membranes has also been at the range of 103 to 104 Barrer and their selectivity has been even more than 104 that situated them after Pd membranes at the trade off curve. The permeability of hydroxy sodalite zeolite membranes has been comparable to Pd membranes and at the range of even more than 104 Barrer, but very low selectivity of even less than 10 has been achieved for this kind of membranes. Certainly, it should be mentioned that so desirable selectivities and even infinite selectivity of these membranes have been achieved for the H2/Hydrocarbon systems which are presented at the different sources. Despite of so suitable selectivity, polymeric membranes have very low permeability of hydrogen which should be modified. Although, mixed matrix nanocomposite membranes could solve this problem to some extent.

    Keywords: Hydrogen purification, Polymeric membranes, Palladium, Silica, Hydroxyl sodalite