simulation
در نشریات گروه مهندسی شیمی، نفت و پلیمر-
Nowadays, increasing demand for sustainable energy sources has led to a growing interest in using biomass as a renewable feedstock for producing hydrogen and methanol. The main objectives of this study involve simulation and economic analysis and evaluation of synthesis gas, hydrogen, and methanol production processes from various biomass sources using Aspen HYSYS software. Three lignocellulosic sources were waste wood biomass (WWB), thin hardwood chips biomass (THWCB), and almond shells biomass (ASB). In the first part of the simulation, the unrefined synthesis gas was produced through a multi-stage biomass gasification process. The outcomes reveal that the yield and composition of synthesis gas were increased by raising the steam-to-biomass ratio (SBR). Subsequently, an integrated model for hydrogen production from various biomass sources was examined through gasification in the presence of steam and oxygen through a water-gas shift (WGS) reaction and the separation and purification of the produced hydrogen using a pressure swing adsorption (PSA) unit. Finally, the hydrogen produced in the previous step was fed to the methanol synthesis unit. The results of the simulation of the gasification process of various lignocellulosic biomasses showed that the use of WWB, THWCB, and ASB can yield annual hydrogen production of 261,000, 349,344, and 361,656 kg, respectively. Consequently, the economic analyses indicated that hydrogen and methanol production from biomass is associated with significant efficiency and profitability. Furthermore, the comparison of synthesis gases' heating values derived from three biomasses revealed that the highest heating values were generated from ASB, THWCB, and WWB, respectively.Keywords: Lignocellulosic Biomasses, Synthesis Gas, Hydrogen Production, Methanol, Simulation, Economic Analysis, Heating Value
-
فعال کننده پلاسمینوژن بافتی (tPA: tissue Plasminogen Activator) نوعی پروتئین نوترکیب است که برای درمان بیماری های حاصل از لختگی خون مانند سکته قلبی، اختلالات حاد قلبی و انسداد ریوی استفاده می شود. طراحی فرایند تولید دارو پس از کشت آزمایشگاهی مشتمل بر دو بخش طراحی راکتور و سامانه جداسازی است. هدف از این پژوهش بررسی بخش راکتور است؛ بخش راکتور، سه راکتور پشت سر هم در اندازه های متفاوت دارد که کشت و تولید صنعتی tPA در آن ها انجام می پذیرد. در این تحقیق، ابتدا شبیه سازی بخش راکتوری درحالت پایه با نرم افزار Aspen Batch Plus انجام شد و سپس طرح اصلاحی رفع گلوگاه راکتور سوم ارائه شد. در هدف گذاری برای رسیدن به تولید 80Kg tPA/year با فرض 50 تولید ناپیوسته در سال برای دو واحد (train) تولیدی کاملا مشابه موازی به 14 روز و 15 ساعت زمان نیاز است. در طراحی اصلاحی فرایند برطرف کردن این مشکل، زمان هر فرایند ناپیوسته به 13 روز و 4 ساعت و 2 دقیقه کاهش می یابد. کاستن از زمان فرایند تولید، به افزایش تولید سالیانه تا 82/16Kg tPA/year کمک می کند. باتوجه به افزوده شدن یک مبدل، مخزن نگهداری و پمپ، افزایش هزینه های ثابت و غیره در طرح اصلاحی اجتناب ناپذیر است.کلید واژگان: شبیهسازی، طراحی فرایند، طراحی اصلاحی، فعال کننده پلاسمینوژن بافتیTissue Plasminogen Activator (tPA) is a recombinant protein used to treat blood clotting disorders such as heart strokes, acute myocardial, and pulmonary blockage. The process design of drug production after laboratory culture consists of two sections: reactor and separation. This research aims to investigate the reactor (fermentor) section. The reactor section has three series reactors of different sizes in which tPA cultivation and industrial production are carried out. In this research, first, a base-case simulation of the reactor section was performed by Aspen Batch Plus software, and then a retrofit was presented to remove the bottleneck of the third reactor. 14 days and 15 hours are needed in aiming to achieve the production of 80 Kg tPA/year assuming 50 batch production per year for two completely similar parallel units. The time of each batch process is reduced to about 13 days, 4 hours and 2 minutes in the retrofit design of the process to solve this problem. Reducing the time of the production process helps to increase the annual production up to 82.16 Kg tPA/year. An increase in fixed costs, etc. is inevitable in the modified case because of adding a Heat Exchanger, Hold-up Tank, and Pump.Keywords: Simulation, Process Design, Retrofitting, Tissue Plasminogen Activator
-
سلول خورشیدی پروسکایت جدیدترین نماینده نسل پیشرو در حوزه صنعت فتوولتائیک است. هدف اصلی پژوهش حاضر مدل سازی عملکرد سلول خورشیدی پروسکایت لیفی مستقیم با استفاده از مدل رانش-نفوذ کلاسیک شامل معادله های پواسون و پیوستگی به صورت عددی با روش حجم محدود است. نتایج حاصل از شبیه سازی آن با نتایج تجربی یکی از کارهای اخیر اعتبار سنجی می شوند و ویژگی های فتوولتائیک آن ارزیابی می شوند. نتایج بهینه سازی لایه جاذب ماده پروسکایت نشان داد که کاهش ضریب بازترکیب تابشی منجر به افزایش ولتاژ مدار باز می شود. علاوه بر این استنباط می شود که کاهش سطح مقطع گیرانداختن تله ای، چگالی کلی نقص و سرعت ولتاژ حرارتی بازترکیب شاکلی-رید-هال باعث افزایش جریان اتصال کوتاه می شود. هم چنین نشان داده می شود که کاهش ضریب بازترکیب اوژه باعث افزایش فاکتور پرشدگی می شود. ویژگی های الکتریکی سلول خورشیدی پروسکایت لیفی پس از بهینه سازی شامل جریان اتصال کوتاه 2mA/cm 188/15، ولتاژ مدار باز V 185/1، فاکتور پرشدگی 198/76% و بازده تبدیل توان 715/13% می باشد که نسبت به کار تجربی معادل آن افزایش بازده را نشان می دهد..کلید واژگان: سلول خورشیدی پروسکایت، لیف، مدل سازی، شبیه سازی، مدل رانش-نفوذPerovskite solar cell is the leading generation candidate in the field of photovoltaic industry. The main goal of the current research is performance modelling of direct fiber perovskite solar cell using the classic drift-diffusion model including Poisson's and continuity equations using the finite volume method (FVM). The results of simulation are compared with the one of recent work experimental results and its photovoltaic properties are evaluated. The results of perovskite adsorbent layer optimization showed that the decreasing of radiative recombination coefficient leads to an increase in the open circuit voltage (VOC). In addition, it is inferred that the lessening of the capture cross-section of trapping, total defect density, and thermal voltage velocity of Shockley-Reid-Hall recombination increases the short-circuit current (JSC). Also, reduction of Auger recombination coefficient caused an increase in the filling factor (FF). The electrical properties of perovskite fiber solar cell after optimization including short circuit current (JSC) 15.188 mA/cm, open circuit voltage (VOC) 1.185 V, filling factor (FF) 76.198 %, and power conversion efficiency (PCE) 13.715%, which shows an increase in efficiency compared to the equivalent experimental work.Keywords: Perovskite Solar Cell, Fiber, Modelling, Simulation, Drift-Diffusion Model
-
موضوع تحقیق
در صنایع نفت و گاز سالیانه میلیونها دلار سرمایه تجدیدناپذیر در مشعلها سوزانده می شود که ضمن آلودگی هوا هیچگونه عایدی برای مجموعه ندارد. در کشور ایران و منطقه پارس جنوبی بدلیل وجود پالایشگاه های گازی حجم قابل ملاحظه ای از گاز در مشعلها سوزانده می شود. این تحقیق در قالب مطالعه ای جامع به بررسی فنی و اقتصادی بازیابی گازهای فلر می پردازد.
روش تحقیقبرای این منظور از نرم افزار Aspen-Plus برای شبیه سازی واحد مورد نظر در مجموعه فلرهای فازهای 22 تا 24 پارس جنوبی استفاده شد. شبیه سازی از دو بخش تشکیل شده است: بازیابی گازهای ارسالی به فلر به کمک کمپرسور با حلقه مایع و تولید توان توسط گرمای ناشی از احتراق گازهای ارسالی به فلر از طریق اعمال چرخه رنکین بخار حرارت مجدد. سود آوری طرح شامل برشهای نفتا و گاز مایع بازیابی شده از گازهای ارسالی به فلر از یک سو و تولید توان در توربینها از سوی دیگر است.
نتایج اصلیاثر میزان هوای ورودی به محفظه احتراق بر دمای گاز خروجی بررسی شد. میزان هوای ورودی به محفظه احتراق برابر 2685 تن در ساعت تعیین شد تا در چرخه رنکین بخار آب فوق بحرانی با دمای حدود 650 درجه سانتیگراد در فشار 26 کیلوپاسکال حاصل شود. با استفاده از نتایج شبیه سازی نمودار دما بر حسب آنتروپی ترسیم شده و علاوه بر نمودار فازی بخار در طول چرخه، منحنی چرخه رنکین بخار نیز ترسیم شد. نتایج این تحقیق نشان دادند که فرایند طراحی شده باعث تولید 5365 کیلوگرم بر ساعت نفتا، 45/179 کیلو گرم بر ساعت گاز مایع، 25903 کیلووات و 101124 کیلووات در دو توربین مجزا و درآمد فروش سالانه 24,782,194 دلار خواهد شد. علاوه بر آن نشان داده شد که دوره بازگشت سرمایه این فرایند برابر 5/2 ماه است.
کلید واژگان: شبیه سازی، گازهای ارسالی به مشعل، بازیابی انرژی، پالایشگاه گاز پارس جنوبی، نرم افزار Aspen PlusResearch subjectMillions of dollars of non-renewable capital are burned in flares every year, in the oil and gas industries, which in addition to polluting the air has no income for the industry. In Iran and South Pars region, due to the presence of gas refineries, a considerable amount of gas is burned in the flares. In this research, as a comprehensive study, the technical and economic investigation of the recovery of flare gases has been discussed.
Research approachFor this purpose, Aspen Plus software was used to simulate the desired unit in the set of flares of South Pars refinery phases 22-24. The simulation consists of two recovery parts: the flare gases recovery by use of a liquid ring compressor and power generation by the heat from the combustion of the flare gases through the application of the reheat steam Rankine cycle. The profitability of the project includes naphtha cuts and liquefied gas recovered from gases sent to the flare on one hand and power generation in turbines on the other hand.
Main resultThe effect of the amount of air entering the combustion chamber on the temperature of the exhaust gas was investigated. The amount of air entering the combustion chamber was determined to be 2685 tons per hour in order to obtain supercritical water vapor with a temperature of about 650 ºC and a pressure of 26 kPa in the Rankine cycle. Using the simulation results, the temperature diagram was drawn in terms of entropy, and in addition to the steam phase diagram during the cycle, the steam Rankine cycle diagram was also drawn. The results of this research showed that the designed process will produce 5365 kg/h of naphtha, 179.45 kg/h of LPG, 25903 kW, and 101124 kW power in two separate turbines, and an annual sales income of 24,782,194 $. In addition, it was shown that the investment return period of this process is equal to 2.5 months.
Keywords: Simulation, Flare Gas, Energy Recovery, South Pars Gas Refinery, Aspen Plus Software -
Shale gas, an unconventional natural gas resource abundant in organic matter, has gained significant attention in global natural gas exploration as a crucial supplement and alternative to conventional natural gas sources. Due to higher electrical resistivity of oil traps in conductive sedimentary backgrounds, shale gas reservoirs are ideal targets for geophysical studies to be explored, whereby the Z-axis tipper electromagnetic method (ZTEM) can be employed to simulate and model their geoelectrical responses. The study conducted involved the utilization of an airborne method, a tool that relies on natural source transmitter, to simulate shale gas reservoirs. Initially, geoelectrical models of shallow shale gas reservoirs were constructed for three different simple geological scenarios, followed by the generation of responses through an airborne geophysical survey. The assumed electrical resistivity models were effectively reconstructed by applying an inversion algorithm to the data. This process proved to be successful in accurately representing the physical characteristics of shale gas reservoirs. As a result, this innovative tool offers the capability to rapidly explore vast areas with high potential for shale gas reserves, enabling the identification of valuable targets efficiently. The combination of advanced technology, numerical modeling and geological expertise allows for the expedited discovery of significant resources in the field of shale gas exploration.Keywords: Shale Gas, Unconventional Reservoir, Resistivity, ZTEM, Inversion, Simulation
-
استفاده از آب در شرایط مادون بحرانی (دما و فشار بالای 100 درجه سلسیوس و 1 اتمسفر) باعث تغییر قطبیت آن به سمت حلال های آلی می شود که به راحتی می توان از آن در استخراج ترکیبات باارزش از منابع گیاهی استفاده کرد. در پژوهش حاضر، شبیه سازی شرایط عملیاتی استخراج ساپونین از چوبک به روش آب مادون بحرانی بااستفاده از نرم افزار شبیه ساز انجام پذیرفت. نتایج شبیه سازی نشان داد که با اعمال دمای خارجی 120، 140، 160، 180 و 200 درجه سلسیوس بعد از زمان 120 دقیقه، دمای آب مادون بحرانی داخل اتوکلاو به ترتیب 107، 124، 144، 161 و 178 درجه سلسیوس است. استخراج ساپونین با دو روش خیساندن در آب و آب مادون بحرانی انجام شد؛ نتایج نشان داد که میزان چربی موجود در چوبک 3% وزنی است. نتایج داده های شبیه سازی نشان داد که در شرایط دمایی 130 درجه سلسیوس و زمان 120 دقیقه، دمای آب درون اتوکلاو 116 درجه سلسیوس است. هم چنین، نتایج استخراج نشان داد که میزان کف کنندگی و قدرت امولسیون کنندگی در نمونه استخراجی با آب مادون بحرانی به ترتیب 2/7 و 1/5 برابر نمونه استخراجی با آب است.کلید واژگان: آب مادون بحرانی، استخراج سبز، چوبک، ساپونین، شبیه سازیUsing subcritical water (temperature and pressure of higher than 100 ºC and 1 atm) polarity of water changes into the organic solvents which that can be easily used in extraction of the valuable components from the plant sources. In the present study, simulation of the operation conditions for saponin extraction from the Chubak and using subcritical water was accomplished. Results indicated that by placing the of autoclove in the oven adjusted at temperatures of 120, 140, 160, 180 and 200 ºC, after 120 min the international temperastures of the water inside the autoclove were 107, 124, 144, 161 and 178 ºC, respectively. Saponin extraction was done using water at 130 ºC and 120 min and the result indicated that the water inside of autoclove had temperature of 116 ºC, which that was in subcritical state. The result revealed that lipid content of Chubak was 3% (W/W). Furthermore, extraction results indicated that the foaming height and emulsification capacity of the extracted sample using subcritical water were 2.7 and 1.5 folds higher than those of the extracted sample using water.Keywords: Chubak, Green Extraction, Saponin, Simulation, Subcritical Water
-
The purpose of this study is to explore the physio-chemical factors that affect sodium bicarbonate synthesis in industrial bubble columns employing CFD simulations. The model represents gas-liquid-solid systems and introduces turbulent phenomena and chemical reactions into the model. Parameter optimizations are performed to analyze the operational parameters such as gas flow rate, liquid phase characteristics, column geometry, and reaction kinetics. This study demonstrates a better understanding of the optimal reaction conditions for maximum NaHCO3 yielding, fast enough kinetic reaction, and less undesired byproduct formation, as well as introducing productive and environmentally friendly approaches to synthesizing chemical products. The broader width of the column increases turbulent mass diffusivity, but decreases turbulent viscosity. With a broader column width, column pH gradient decreases, due to the increased liquid amount. The concentration of the solutions falls, as the width of the column decreases. For the height of 107 mm, the concentration is 95 mmol/L; this value is 82 mmol/L for the height of 200 mm. Supersaturation increases with column height. For a height of 200 mm, the supersaturation is equal to 0.015. The molar proportion of carbon dioxide in gas is a function of column height, thus 35% at 200 mm and 20% at the air end.Keywords: Bubble Column, CFD, Nahco3, Simulation, Supersaturation
-
در مخازن شکاف دار تحت سازوکار ریزش ثقلی، نحوه انتقال نفت بین بلوک های ماتریکس مجاور، یکی از عوامل اصلی در تعیین درجه بازیافت نفت مخزن به شمار می رود. ارتباط بین بلوک های ماتریکس می تواند توسط تشکیل پل مایع بین دو ماتریکس مجاور رخ دهد. لذا در این مطالعه با مدل سازی و شبیه سازی در نرم افزار کامسول، به بررسی مشخصات پل مایع ایجاد شده درون شکاف پرداخته و وابستگی شکل پل مایع و اختلاف فشار دوفاز درون شکاف (که درحالت استاتیک نمایانگر فشار مویینگی شکاف است) به خواص شکاف مانند بازشدگی شکاف، تراوایی سنگ و ترشوندگی محیط بررسی می شود. شرایط اولیه و مرزی در مسئله به شکلی دیده می شود که بتواند تبادل جریان بین دو محیط ماتریکس و شکاف را به طور فیزیکی نشان دهد. نتایج این شبیه سازی نشان داد شعاع گلوگاه پل مایع با اندازه بازشدگی شکاف کاهش می یابد. این تغییر شکل پل مایع باعث می شود تا اختلاف فشار دوفاز درون شکاف هم با افزایش بازشدگی شکاف کاهش یافته و پس از یک آستانه بحرانی بازشدگی شکاف (mm 7/1) این اختلاف فشار دوفاز مقداری منفی شود. هم چنین، نتایج نشان داد که هر چه زاویه تماس تا میزان خنثی بیشتر باشد، پل مایع به شکل عمودی تر ایجاد می شود و منجر به تغییراتی کمی در حدود psi 40 در مقدار اختلاف فشار دوفاز درون شکاف گردد. به علاوه با افزایش تراوایی سنگ و ورود بیشتر جریان درون شکاف شعاع گلوگاه پل مایع تشکیل شده از مقدار حدود mm 03/0 به حدود mm 05/0 افزایش یافت که با داده های منتشر شده آزمایشگاهی مطابقت دارد. یافته های این پژوهش می تواند برای درک بهتر چگونگی تغییرات ساختار پل مایع و تاثیر آن بر اختلاف فشار دوفاز درون شکاف که کنترل کننده فصل مشترک دوفاز است به کار رود.کلید واژگان: شبیه سازی و مدل سازی، مخزن شکاف دار، ریزش ثقلی، پل مایع، فشار مویینگی شکاف، کامسولIn fractured reservoirs under the gravity drainage, the oil transfer between adjacent matrix blocks is one of the main factors in determining the degree of oil recovery. Communication between matrix blocks can occur by forming a liquid bridge between two adjacent matrices. Therefore, in this study, by modeling and simulating in Comsol, we investigated the characteristics of the liquid bridge formed inside the fracture and the dependency of the liquid bridge shape and the pressure difference on the fracture properties such as the fracture aperture, matrix permeability and wettability. Moreover, the initial and boundary conditions in the problem are set such that it can show physically the flow exchange between the matrix and fracture in reservoir conditions. Furthermore, the results of this simulation showed that the liquid bridge throat decreases with the size of the fracture aperture. In addition, this change in the liquid bridge causes the two-phase pressure difference to decrease with the increase of the fracture aperture, and after a critical value (for example, 1.7 mm), it becomes negative. Also, the results showed that as the contact angle increases toward neutral wettability, the more vertically liquid bridge formed and it leads to small changes (40 psi) for two phase pressure difference inside the fracture. In addition, with the increase in rock permeability and more flow entering the fracture, the throat radius of the formed liquid bridge increased from about 0.03 mm to about 0.05 mm, which it is consistent with the published laboratory data. The findings of this research can be used for better understanding how the liquid bridge changes and its effect on the of the two-phase pressure difference, which is a controlling parameter for two phase interface inside fracture.Keywords: Modeling, Simulation, Fractured Reservoir, Gravity Drainage, Liquid Bridge, Fracture Capillary Pressure, COMSOL
-
تصفیه فیزیکی روغن های گیاهی به منظور به دست آوردن روغن های سالم تر، اجتناب از افت روغن و کاهش ضایعات تصفیه دارای کاربرد است. اسیدزدایی یا جداسازی اسیدهای چرب آزاد یک مرحله ضروری در تصفیه فیزیکی روغن های گیاهی است. هدف پژوهش حاضر توسعه مدل ریاضی بیان کننده رفتار اسیدزدایی روغن کاملینای پرس سرد و روغن زیتون لامپانت با استفاده از فناوری تقطیر مولکولی مسیر کوتاه (SPMD) به عنوان یک فناوری سازگار با محیط زیست (و بدون استفاده از حلال) بود. از معادلات موازنه جرم و لانگمویر به منظور بیان مکانیسم های تبخیر و جداسازی استفاده شد. به منظور ارزیابی کارایی مدل از شدت جریان های مختلف خوراک و دماهای تبخیر متفاوتی بهره گرفته شد. سایر فاکتورها مانند دمای خوراک، فشار، دمای میعان و سرعت پخش کننده ثابت بودند. به منظور پیش بینی فشار بخار، از روش سهم گروهی استفاده شد. مقادیر پیش بینی شده به صورت منطقی با نتایج آزمایشات تجربی سازگار بود. دماهای تبخیر بالاتر و شدت جریان های پایین تر منجر به بازده های اسیدزدایی بالاتری شدند. همچنین، از مدل پیشنهاد شده به منظور پیش بینی چگونگی تعییر محتوای اسیدهای چرب آزاد در طول ستون تقطیر کننده مولکولی مسیر کوتاه استفاده شد.کلید واژگان: تقطیر مولکولی مسیر کوتاه، اسیدزدایی، مدل سازی ریاضی، شبیه سازی، روغن زیتون لامپانت، روغن کاملیناPhysical refining of vegetable oils suggests achieving healthier oils, avoiding excessive oil loss, and reducing production waste. Deacidification or removal of free fatty acids (FFA) is a vital step in the physical refining of vegetable oils. This study aimed to develop a mathematical model that shows the deacidification behavior of cold-pressed camelina oil and lampante olive oil using short-path molecular distillation (SPMD) as a solventless and green technology. Mass conservation balance along with the Langmuir equation were used to describe the evaporation and separation mechanisms. For the oil samples, evaluation of the model prediction capabilities was assessed at different feed flow rates (Q) and evaporation temperatures (ET) while other factors included. feed temperature, vacuum pressure, condensation temperature, and wiper speed were kept constant. To predict vapor pressure, the group contribution method was applied. The model predictions were in reasonable agreement with the experimental data, and showed that higher ET and lower Q led to higher deacidification efficiency. Additionally, the proposed model can be used for determining FFA concentration at different longitudinal parts of the SPMD column.Keywords: Short Path Molecular Distillation (SPMD), Deacidification, Mathematical Modeling, Simulation, Lampante Olive Oil, Camelina Oil
-
مجله پژوهش نفت، پیاپی 137 (مهر و آبان 1403)، صص 114 -127
این مقاله به منظور کاهش آلودگی زیست محیطی و بهینه سازی مصرف انرژی، برروی شبیه سازی و تحلیل اکسرژی سامانه بازیابی گازهای شبکه فلر در یک پالایشگاه گازی و منابع مصرفی آن تمرکز دارد. در فرآیند استخراج و فرآوری نفت و گاز، مقادیر زیادی از گازهای استفاده نشده به سمت شبکه فلر هدایت می شوند که این امر باعث آلودگی زیست محیطی و هدر رفت اقتصادی می شود. شبیه سازی انجام شده فرآیند نشان می دهد که kg/hr 27800 گاز فلر از شبکه فلر پالایشگاه، با فشار bar 9 دمای C° 25 قابل بازیابی است. یکی از نکات مهم در زمینه سامانه های بازیابی فلر، مصرف بهینه گازهای بازیابی شده است که تحلیل اکسرژی برای شرایط مختلف این امکان را فراهم می نماید. در این مقاله، دو سناریو برای مصرف گازهای فلر ارائه شده است. در سناریوی اول، گازهای بازیابی شده تا فشار bar 70 فشرده شده و سپس به واحد شیرین سازی گاز پالایشگاه تزریق می شود که بازده اکسرژی محاسبه شده برای این سناریو 69% است. در سناریوی دوم، گازهای بازیابی شده فلر به سمت کمپرسورهای موجود در واحد میعانات گازی هدایت می شوند که بازده اکسرژی محاسبه شده برای این سناریو بیش از 78% می باشد. بر اساس نتایج شبیه سازی و تحلیل اکسرژی، این نتیجه حاصل شد که تزریق گازهای فلر بازیابی شده به کمپرسورهای واحد تثبیت میعانات گازی، بهترین راهکار برای بهره وری اقتصادی بیشتر از گازهای بازیابی شده است.
کلید واژگان: فلرینگ، بازیابی گازهای فلر، شبیه سازی، اکسرژی، پالایشگاهPetroleum Research, Volume:34 Issue: 137, 2024, PP 114 -127This paper focuses on the simulation and exergy analysis of flare gas recovery systems and their consuming resources in a gas processing plant, with the aim of minimizing environmental pollution and maximizing energy utilization. During the extraction and processing of oil and gas, significant amounts of unused gases are typically directed to flares, resulting in both environmental pollution and economic waste. Through simulation, it has been determined that approximately 28,700 kg/hour of flare gases can be recovered from the refinery’s flare network, operating at a pressure of 9 bar and a temperature of 25 degrees Celsius. To optimize the consumption of the recovered gases, exergy analysis has been conducted for different consumption scenarios. Two distinct scenarios for the consumption of flare gases are presented. In the first scenario, the recovered gases are compressed to a pressure of 70 bar and injected into the gas sweetening unit of the refinery. Moreover, the calculated exergy efficiency for this scenario is 69%. In the second scenario, the recovered gases are directed to the compressors available in the gas condensate unit. The calculated exergy efficiency for this scenario exceeds 78%. Ultimatly, based on the simulation and exergy analysis results, it is concluded that injecting the recovered flare gases into the compressors of the gas condensate stabilization unit offers the most optimal utilization of the recovered gases. This finding highlights the potential for reducing environmental pollution, minimizing waste, and maximizing the economic resources available in the gas processing plant.
Keywords: Flaring, Recovery Of Flare Gas, Simulation, Exergy, Refinery -
فرایندهای جداسازی غشایی با ویژگی های برجسته خود دربرابر فرایندهای سنتی مانند تقطیر، استخراج، جذب و غیره، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. با گسترش و همانندسازی یک مدل ریاضی توانا در توصیف درست پدیده های انتقال از میان غشاها می توان طراحی، کاربرد و راهبری آن ها را بهبود بخشید. در این پژوهش، مدلی دوبعدی برای زدایش CO2 و H2S از مخلوط آن ها با CH4 (نمایانگر شیرین سازی گاز طبیعی) با جذب بر محلول آبی MDEA در تماس دهنده رشته های غشایی توخالی پلی پروپیلن گسترش یافته و بابهره از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در نرم افزار کامسول با روش المان محدود حل شده است. با راستی آزمایی شار همانندسازی شده دی اکسید کربن (3-10×0/4-2/5 mol/m2.s) از میان غشا با داده های آزمایشگاهی، کمینه، میانگین و بیشینه خطای همانندسازی شار به ترتیب دربرابر سرعت های خطی فاز مایع 3/45، 9/56 و 17/45% و فاز گاز 2/64، 4/31 و 5/59% براورد شدند. از برون دادهای همانندسازی می توان دریافت که سرعت فازهای گاز و مایع جاذب، از مهم ترین عامل های اثرگذار در زدایش گازهای اسیدی هستند و هم چنین مقاومت انتقال جرم فاز مایع تعیین کننده است. با افزایش تخلخل غشا، غلظت مایع جاذب و افزایش دمای گاز، غلظت CO2 در گاز خروجی به ترتیب 46، 68 و 17/5 % کاهش می یابد. افزایش سرعت خطی فازهای گاز و مایع در درون تماس دهنده غشایی، شار جذب CO2 را به ترتیب 15% کاهش و 4/5 برابر افزایش می دهد. در زدایش هم زمان گازهای اسیدی نسبت به زدایش CO2 به تنهایی راندمان فرایند حدود 8 % ~ کاهش می یابد.کلید واژگان: کیفیت، آب صنعتی، کارخانه شیمیایی، هوش مصنوعیMembrane separation processes are interesting compared with the traditional processes such as distillation, extraction, absorption, etc. due to their superior advantages. Development and simulation of a precise mathematical model for description of phenomena occurred during permeation and transfer of components through membrane could enable one to improve their design, application and operation. In this research a two-dimensional model was used for simulation of CO2 and H2S removal from their mixture with CH4 (as a representative of natural gas sweetening) by absorption on MDEA aqueous solution in polypropylene hollow fiber membrane contactors. The model was solved and simulated using computational fluid dynamic (CFD) in COMSOL software by finite element method. Validation of the simulated CO2 fluxes (0.4 - 2.5 × 10-3 mol/m2.s) through the membrane vs. liquid phase velocity vs. experimental data reveled minimum, average, and maximum errors of 3.45, 9.56, and 17.45 % and those for the gas phase velocity were 2.64, 4.31, and 5.59 %, respectively. The results showed that the gas and liquid absorbent phases’ velocities are the most important affecting factors on the acid gas removal. Also, the liquid phase mass transfer resistance was found determining. With increase in membrane porosity, absorbent concentration and gas phase temperature, the gas outlet’s CO2 concentration were reduced by 45, 68, and 17.5 %, respectively. Increment in the gas and absorbent velocities, reduced and increased the CO2 absorption flux by 15 % and 4.5-fold, respectively. Simultaneous removal of H2S and CO2 reduces the only CO2 removal efficiency by~8 %.Keywords: Hollow Fibers, Membrane Contactor, Natural Gas Sweetening, Simulation, Computational Fluid Dynamic
-
توپک رانی در صنایع نفت و گاز از فرآیندهای مرسومی است که به منظور حذف رسوبات درون خطوط لوله و نیز انجام برخی آزمون های غیرمخرب صورت می پذیرد. از طرفی به دلیل انشعابات مختلف در مسیر خط لوله اصلی جریان امکان توقف توپک وجود دارد. راهکار مناسب به کارگیری درپوش های مشبکی است که نه تنها مانع از گیر کردن توپک شود بلکه تضمین عبور جریان از کلیه خطوط اصلی و فرعی را نیز شامل شود. بنابر اظهار نظر بازرسان فنی اطلاعات جامعی از حضور/عدم حضور این درپوش ها در تعداد زیادی از انشعابات وجود ندارد. دوربین پرتونگاری به دلیل انرژی متوسط پرتو گسیلی و نیز ساختار هندسی آن فاقد توان لازم در تشخیص دو وضعیت حضور و عدم حضور درپوش در شرایط لوله پر است. در این کار تحقیقاتی بر روی طراحی مفهومی سیستم هسته ای بررسی قابلیت توپک رانی در محل انشعابات خط لوله در محیط شبیه ساز مونت کارلو تمرکز گردید. نتایج گویای این واقعیت است که در وضعیتی که چشمه و آشکارساز عمود بر محور انشعاب اصلی و فرعی و روبروی یکدیگر باشند حساسیت شمارشی و توان نفکیک بیشینه قابل دستیابی است. اختلاف نسبی شمارش حالات با و بدون حضور شبکه فلزی برای دو وضعیت پرشدگی لوله از هوا و نفت به ترتیب برابر با 8/53% و 1/57% است.کلید واژگان: طراحی مفهومی، توپک رانی، فناوری هسته ای، شبیه سازی، مونت کارلوPigging is one of the conventional processes in the oil and gas industries, which is done in order to remove sediments from pipelines and also perform some non-destructive tests. On the other hand, due to various branches in the main pipeline, there is a possibility of stopping the pig. The right solution is to use mesh caps that not only prevent the pig from getting stuck, but also guarantee the passage of flow through all the main and secondary lines. According to the opinions of technical inspectors, there is no comprehensive information about the presence/absence of these caps in a large number of branches. The industrial radiography lacks the ability to detect the presence and absence of the cap in a fully filled pipe due to the average energy of the emitted beam and its geometrical structure. It is focused on the conceptual design of the nuclear system for investigating the possibility of pigging in the location of pipeline branches in the Monte Carlo environment. Ultimately, the results show the fact that in the situation where the source and the detector are perpendicular to the axis of the main and secondary branches and facing each other, the maximum counting sensitivity and discrimination can be achieved. Moreover, the relative difference of two states with and without the presence of metal grid for two states of filling the pipe with air and oil is equal to 53.8% and 57.1%, respectively.Keywords: Conceptual Design, Pigging, Nuclear Technology, Simulation, Monte Carlo
-
در این پژوهش، فرآیند نمک زدایی با روش تقطیر غشایی تماس مستقیم در پیکربندی صفحه تخت با غشایی از جنس پلی تترافلورواتیلن (PTFE) به روش دینامیک سیالات محاسباتی، با حل همزمان معادلات دیفرانسیلی انتقال ممنتوم، حرارت و جرم، مدل سازی شده است. در ناحیه غشاء از اثرات جابجایی حرارتی صرف نظر شده و از معادلات تجربی برای انتقال جرم بهره برداری شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی با داده های تجربی موجود اعتبارسنجی گردید. بررسی ها نشان می دهد با افزایش دمای آب شور خوراک ورودی به تجهیز از 42 به 78 درجه سانتی گراد، نرخ تولید آب شیرین از L.m-2.hr-1 3.59 به L.m-2.hr-1 18.64 افزایش می یابد. همچنین تحقیق حاضر نشان می دهد که شار فرآیند تقطیر، با سرعت جریان ها و تخلخل غشاء، رابطه مستقیم، اما با غلظت نمک خوراک ورودی، دمای ورودی جریان نفوذ، ضخامت غشاء، پیچ و خم منافذ غشاء و ضریب انتقال حرارت هدایتی غشاء، رابطه عکس دارد.
کلید واژگان: نمک زدایی آب، تقطیر غشایی تماس مستقیم، شبیه سازی، دینامیک سیالات محاسباتیIn this research, the desalination process has been solved by the direct contact membrane distillation process in the flatThis research models the desalination process using a direct contact membrane distillation method in a flat plate configuration with a PTFE membrane. The model employs computational fluid dynamics to solve the differential equations for momentum, heat, and mass transfer. Convective heat transfer in the membrane region is neglected, and mass transfer is described by empirical equations. The simulation results were then validated against available experimental data. Increasing the feed saltwater temperature from 42°C to 78°C led to a significant rise in permeate flux, from 3.59 L.m-2.hr-1 to 18.64 L.m-2.hr-1. The results demonstrates that the distillation flux is directly proportional to the stream velocities and membrane porosity, but inversely proportional to the feed salt concentration, permeate inlet temperature, membrane thickness, pore tortuosity, and membrane conductive heat transfer coefficient.
Keywords: Water Desalination, Direct Contact Membrane Distillation, Simulation, Computational Fluid Dynamics -
فعال کننده پلاسمینوژن بافتی، پروتئینی نوترکیب برای درمان است. فرایند اصلی تولید دارو دربردارنده قسمت های رشد آزمایشگاهی، تخمیر و جداسازی است. این تحقیق به مطالعه قسمت جداسازی فرایند تولید شامل تجهیزاتی مانند سانتریفوژ، اولترافیلتر، میکروفیلتر، ستون کروماتوگرافی، ستون زهرآبه زدا، بطری پرکن، خشک کن انجمادی، مخازن اختلاط و عملیات واحدهای این بخش می پردازد. طراحی اصلاحی درباره رفع تنگناهای فرایندی (رفع تنگنای زمان خشک کن انجمادی) و موازی سازی عملیات ها در هر بار تولید ناپیوسته 1/6 کیلوگرم محصول انجام پذیرفت و زمان کمینه تولید از 12 روز به 7 روز و 23 ساعت تنزل یافت. مخزن ذخیره ای در زمان خرابی خشک کن انجمادی به منظور جلوگیری از بسته شدن واحد تعبیه شد. تجزیه وتحلیل اقتصادی نشان می دهد که سهم هزینه های مستقیم شامل مواد مصرفی، سرویس جانبی و غیره در هر تولید ناپیوسته 61/73% و سهم هزینه های غیرمستقیم شامل آزمایشگاهی، بازاریابی، تحقیق و توسعه و غیره 38/27% است. آرژینین 97% کل هزینه مواد مصرفی را که حدود 247 هزار دلار است، شامل می شود. هزینه سرمایه گذاری، خرید و نصب تجهیزات و ملزومات مورد نیاز، حدود 39 میلیون دلار است. قسمت عمده این هزینه صرف سامانه بطری پرکن و خشک کن انجمادی می شود.کلید واژگان: مطالعه اقتصادی، جداسازی، طراحی فرایند، طراحی اصلاحی، فعال کننده پلاسمینوژن بافتیTissue plasminogen activator is a recombinant protein for treatment. The main industrial production process of this tissue plasminogen activator mainly includes laboratory growth, fermentation, and separation. This study examines the equipment used in separation process, namely centrifuge, ultrafilter, microfilter, chromatography column, ER column, bottler, freeze dryer and mixing tanks, and the unit operations of this section. Retrofitting such as process debottlenecking (time debottlenecking of freeze dryer) and parallelization of the operations for each batch (1.6 kg product) was carried out and the minimum production time was reduced from 12 to less than 7 days and 23 hours for each batch. A storage tank was also installed to prevent the unit shutdown during the freeze-drying failure. The economic analysis shows the share of the direct costs including raw materials, utilities, etc. is 61.73% per batch and the share of indirect costs including lab charges, marketing, research and development, etc. is 38.27%. Arginine includes 97% of the total $247,000 of raw materials costs. Costs of investment, purchase, equipment installation and essentials needed are estimated to be $39,000,000. This cost is mainly for bottling and freeze-dryer systems.Keywords: Economic Analysis, Process Design, Retrofitting, Separation, Simulation, Tissue Plasminogen Activator
-
فرآیند شکست کاتالیستی بستر سیال (FCC) یک مسیر مقرون به صرفه و قابل اطمینان برای تبدیل برش های سنگین نفتی به محصولات سبک و با ارزش است. رآکتورهای بالارونده به منظور انجام این فرآیند به طور گسترده تجاری سازی شده اند. در این مطالعه، بر اساس یک رویکرد مبتنی بر مدل سازی، طراحی یک رآکتور بالارونده واحد FCC بر اساس خوراک ورودی نفت گاز با دبی جرمی kg s-1 24/1 ارائه شده است. به دنبال آن، عملکرد رآکتور طراحی شده در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، الگوریتمی به عنوان رویه طراحی پیشنهاد شده است. در ابتدا مدل عددی حاکم بر رآکتور توسعه داده شده و سپس با بهره گیری از داده های تجربی شامل توزیع محصولات و دمای خروجی اعتبارسنجی شده است. مدل عددی ارائه شده با متوسط خطای %7/52 بر داده های تجربی یک واحد صنعتی منطبق شده است. بر اساس طراحی انجام شده، کسر تبدیل نفت گاز %94/32 بوده و کسر وزنی محصولات شامل گازوئیل، بنزین، گاز مایع، گاز سبک و کک نیز به ترتیب برابر %21/66، %49/82، %12/55، %4/35 و %5/94 می باشد. کنترل پذیری فرآیند نسبت به شرایط عملیاتی نیز بر اساس آنالیز های حساسیت تعیین شده است به طوری که می توان نسبت کاتالیست به خوراک ورودی (COR)، نرخ خوراک ورودی، دمای خوراک ورودی و دمای کاتالیست ورودی را با هدف دست یابی به توزیع مناسبی از محصولات تنظیم نمود.کلید واژگان: فرآیند FCC، بستر سیال، رآکتور بالارونده، مدل توده ای، مدل سازی و شبیه سازیThe fluid catalytic cracking (FCC) process is a cost-effective and reliable route to convert heavy oil fractions into valuable and light products. The riser reactors are commonly commercialized to perform this process. In this study, using a novel modeling-based approach, the design of the FCC riser reactor system is presented based on the gas oil feed with 24.1 kg s-1 mass flow rate. Subsequently, the performance of the designed reactor is examined under various operating conditions. For this purpose, an algorithm is proposed as the design procedure. Initially, the numerical model of the riser reactor is developed and then validated using experimental data including product distribution and outlet temperature. The presented numerical model matches the experimental data of an industrial unit with an average error of 7.52%. Based on the proposed design, the gas oil conversion is 94.32% and the mass fractions of products including diesel, gasoline, LPG, dry gas, and coke are 21.66%, 49.82%, 12.55%, 4.35%, and 5.94%, respectively. The process controllability to operating conditions is also determined based on the sensitivity analysis so that the catalyst-to-oil ratio (COR), feed flow rate, feed temperature, and catalyst temperature can be adjusted to achieve a desirable product distribution.Keywords: FCC Process, Fluidized Bed, Riser Reactor, Lumped Model, Modeling, Simulation
-
مجله فرآیند نو، پیاپی 86 (تابستان 1403)، صص 53 -66آشام خودبخودی ناهمسو که در آن فازهای تر و غیر تر در خلاف جهت همدیگر و از میان یکدیگر حرکت می کنند، به عنوان یکی از مهم ترین مکانیسم های بازیافت طبیعی نفت در مخازن شکافدار شناخته می شود، با این حال، این مکانیسم مورد توجه زیادی قرار نگرفته است و درک کردن دینامیک جابجایی فاز تر و غیر تر در طول جریان متقابل آشام ناهمسو بدلیل پیچیدگی هندسه مخزن و ناهمگنی بسیار چالش برانگیز است. در این مقاله با استفاده از نرم افزار کامسول برای شبیه سازی جریان دو فازی از طریق یک محیط متخلخل شکافدار ناهمگن استفاده شده است و به بررسی تاثیر پارامتر های موثر از جمله ترشوندگی، ضخامت شکاف و کشش سطحی پرداخته شد، نتایج نشان می دهد که با تغییر ترشوندگی محیط متخلخل از حالت خنثی به حالت شدیدا آبدوست مشاهده شد که برای زاویه تماس های بالاتر از 60 درجه، آب تقریبا فقط شکاف را پر می کند و قادر به نفوذ به درون ماتریکس نمی باشد و با تغییر ترشوندگی به سمت آبدوست، نرخ آشام و مقدار نهایی بازیافت افزایش یافت. تغییرات عرض شکاف اثر اندکی بر روی نرخ آشام و مقدار بازیافت نهایی دارد و افزایش کشش سطحی بر طبق معادله یانگ لاپلاس سبب افزایش فشار مویینگی و بازیافت نفت می شود، همچنین برای اولین بار الگو جریانی شکاف پر شونده در ابعاد حفره مشاهده شد و روش میدان فازی می تواند به دقت سطح تماس سیالات را با زمان محاسباتی مناسب ردیابی نماید.کلید واژگان: شبیه سازی، آشام ناهمسو، ترشوندگی، عرض شکاف، کشش سطحیCounter-current spontaneous imbibition (SI), in which water and oil flow through the same face in opposite directions, is known as one of the most significant oil recovery mechanisms in naturally fractured reservoirs; however, this mechanism has not received much attention. Understanding the dynamic of water-oil displacement during counter-current SI is very challenging because of simultaneous impacts of multiple factors including geometry complexity and heterogeneity of naturally fractured reservoir materials, This study investigates the effects of wettability, fracture aperture and interfacial tension during counter-current SI at pore-scale, the obtained results showed that the wettability of the porous medium changed from a neutral state to a highly hydrophilic state, and it was observed that for contact angles higher than 60 degrees, It was observed that the water mass imbibed into the matrix block varies linearly with time before the water front meets the outlet, which is captured for the first time in a numerical study. Also, It is revealed that increasing the fracture aperture reduces water breakthrough time and oil recovery, known as “filling fracture” regime, The developed model can be used as a basis for phase-field counter-current simulations and would be useful to study the qualitative and quantitative nature of this phenomenon.Keywords: Simulation, Counter-Current Spontaneous Imbibition, Wettability, Fracture Aperture, Interfacial Tension
-
سامانه های ریزسیال، سیستم هایی هستند که در آن ها مقادیر بسیار کم سیال به وسیله کانال هایی در ابعاد میکرومتر کنترل می شود. در این پژوهش، کارکرد یک سامانه ریزسیال برای جداسازی اسپرم های متحرک با شبیه سازی به وسیله روش دینامیک سیالات محاسباتی و استفاده از ماژول جریان دوفازی، بررسی شده است. این تراشه، دارای سه کانال ورودی و سه کانال خروجی است که در این هندسه، عرض کانال اصلی در انتهای کانال نسبت به ابتدای آن افزایش یافته است. در ادامه، برای بهبود بازدهی تراشه، عرض کانال جمع آوری بافر تغییر داده شده است تا از هدررفت بافر حاوی اسپرم های متحرک جلوگیری شود و بازدهی جداسازی افزایش یابد. مشاهده شده است که با 4 برابرکردن عرض کانال خروجی بافر نسبت به عرض کانال های ورودی، حجم بافر در کانال خروجی نمونه به 1 درصد کاهش پیدا می کند و این طرح به عنوان طرح مناسب برای جداسازی اسپرم های متحرک انتخاب شده است.کلید واژگان: ریزسیال، ناباروری، اسپرم های متحرک، شبیه سازی، جریان دوفازیNowadays, infertility is one of the significant concerns of the World Health Organization (WHO), contributing to a large portion of its annual expenditure. Recent studies reveal that approximately 15% of couples worldwide (more than 50 million couples) encounter infertility problems that are caused by defects in the male or female fertility factors. Although medical advancements have successfully helped a lot of couples with their infertility by assisted reproductive technologies (ART), sperm selection, a crucial stage in ART, has remained challenging. Microfluidic devices are systems that control the movement of minute amounts of fluid using channels in micrometer dimensions, which have a wide range of applications, especially in medicine. This technology can help to enhancethe quality of sorted sperm and be applied to boost our knowledge of sperm behavior and effects of different sperm selection mechanisms within the ART. Here, the efficiency of a microfluidic device having an application in the separation of motile sperm was studied using computational fluid dynamics method and its two-phase-flow module. Laminar flow and Level-set modules were used in this simulation. The mentioned device has three input and three output channels, two channels for sample media and one for buffer. Furthermore, it has a main separation channel, which width becomes wider gradually from the beginning to the end. Thus, output channels have wider width. After simulation, the results were validated using the results of previous experimental and simulation works in this matter. Afterward, to increase the device’s efficiency, the width of the output channel used for the buffer is being altered which prevents the wasting of the motile sperm in buffer. Simulation has shown that increasing the buffer output’s width by 4 times of input fluids channel’s width would cause decreasing the volume fraction of buffer in sample’s outlet to 1%. Therefore, this geometry is presented as the appropriate geometry for separation of motile sperm. In further studies, it is suggested that the last device be manufactured and studied to be validated its efficiency by experiment.Keywords: Microfluidics, Infertility, Motile Sperm, Simulation, Two-Phase Flow
-
حذف دی اکسیدکربن به دلیل مشکلات محیط زیستی ناشی از آن، هم چنان مقصود اصلی پژوهشگران است. در این مطالعه مقایسه نتایج شبیه سازی حذف دی اکسیدکربن به وسیله جذب هر چهار حلال پایه آمینی متداول شامل: مونو اتانول آمین (MEA)، دی اتانول آمین (DEA)، متیل دی اتانول آمین (MDEA) و آمینومتیل پروپانول (AMP) در راکتور غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلنی و بررسی مقایسه ای حلال ها با مراجع دیگر به صورت مجزا با نرم افزار کامسول مولتی-فیزیک برپایه محاسبات دینامیکی سیالاتی (CFD) شبیه سازی شده است. نتایج کار حاضر با هر چهارحلال پایه آمینی برحسب طول غشا (بدون بعد) با داده های مورد مطالعاتی سایر پژوهشگران مقایسه شده است. این نتایج نشان داد که بهترین میزان جذب با حلال MEA با میزان جذب 88٪ از گاز CO2 به دست آمده است. نتایج شبیه سازی ها برای هر چهار حلال پایه آمینی درمقایسه با خروجی مدل سایر پژوهشگران به صورت جداگانه با مراجع دیگر اعتبارسنجی شده اند و سازگاری قابل قبولی بین داده های شبیه سازی حاضر با نتایج دیگران دیده می شود. نتیجه این بررسی نشان داد که شبیه سازی حاضر نیز قادر است برای موارد حذف دی اکسیدکربن به وسیله هر چهار حلال پایه آمینی در راکتور غشایی الیاف توخالی پلی پروپیلن، داده های مناسب و جای گزینی درمقایسه با مدل تجربی در برداشته باشد.کلید واژگان: حذف CO2، غشا، حلال های پایه آمینی، شبیه سازی، پلی پروپیلنThe removal of carbon dioxide due to environmental problems is still of great interest to researchers. In this study, simulation of carbon dioxide removal by absorption four amine base solvents including; monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyl diethanolamine (MDEA) and aminomethylpropanol (AMP) in a polypropylene hollow fiber membrane reactor is investigated. A comparative study for solvents by multi-physics Comsol software based on fluid dynamics (CFD) calculations is performed. The results showed that the best adsorption rate was obtained by MEA solvent with 88% CO2 absorption rate. The absorption of carbon dioxide by each amine-based solvents in the references is investigated separately. The simulation results are validated separately for each solvent. An acceptable consistency is obtaned between the present simulation data and the results of others given refrences. Finally, as a result of this study, it is shown that the present simulation is powerfully provided suitable and alternative data for carbon dioxide removal by each four traditional amine-based solvents in compare with the available experimental data.Keywords: CO2 Removal, Membrane, Amine Based Solvents, Simulation, Polypropylene
-
یکی از روش های پرکاربرد، حذف گاز اسیدی بر پایه جذب سطحی با استفاده از غربال های مولکولی جامد می باشد. مزایای جذب H2S با غربال مولکولی را می توان در بازگشت پذیری فرآیند، ثبات شیمیایی و حرارتی، عدم تولید محصول ثانویه، قدرت گزینش پذیری بالای H2S در این جاذب ها دانست. لذا در این پژوهش به منظور بررسی اثر عوامل مختلف بر جذب سطحی H2S بر روی جاذب غربال مولکولی 4A از نرم افزار Aspen-Adsim استفاده شده است. بستر موردنظر به صورت عمودی و یک بعدی در نظر گرفته شده است. نتایج مربوط به نمودارهای شکست و مدت زمان اشباع نشان داد که بیشترین میزان جذب در زمان های اولیه اتفاق می افتد و هر چه زمان جذب افزایش می یابد، نرخ جذب H2S کاهش پیدا می کند. نتایج بررسی اثر پارامترهای عملیاتی نشان داد که افزایش فشار برج از bar90 تا فشار bar104، محتوی H2S خروجی را به میزان ppm 21 کاهش می دهد. همچنین کاهش دمای خوراک، نتایج چشم گیری بر میزان جذب H2S و کاهش میزان H2S خروجی نشان داد، به طوری که به ازای هر یک درجه کاهش دما در گاز ورودی، مقدار C6/1 از دمای نقطه شبنم خروجی کاسته شد. به دلیل بالا بودن میزان جاذب و ظرفیت گرمایی آن در مقایسه با میزان H2S موجود در فاز گاز، افزایش دمای ناچیزی در طول برج رخ می دهد به نحوی که اختلاف دمای ورودی و خروجی از C1 تجاوز نمی کند. همچنین با توجه به نمودار شکست مشخص گردید که پس از گذشت 7920 ثانیه، کل بستر برج از مولکول های H2S اشباع می گردد.
کلید واژگان: سولفید هیدروژن، جذب سطحی، غربال مولکولی، شبیه سازی، گاز طبیعیOne of the widely used methods to remove acid gas is surface adsorption using solid molecular sieves. The advantages of H2S adsorption with molecular sieves can be seen in reversibility of the process, chemical and thermal stability, no secondary product, and high selectivity of H2S in these adsorbents. Therefore, in this study, Aspen-Adsim software was used to investigate the effect of various parameters on adsorption of H2S on 4A molecular sieve adsorbent. The desired bed is considered vertical and one-dimensional. The results related to the breakthrough curves and saturation time showed that maximum amount of adsorption occurred in early times. As the adsorption time increases, the rate of H2S adsorption decreases. The results of investigating the effect of operating parameters showed that increasing the tower pressure from 90 to 104 bar reduces the output H2S content by 21 ppm. Also, reducing the feed temperature showed significant results on amount of H2S absorption and the reduction of the output H2S content, so that for every one degree of temperature reduction in the feed gas temperature, the dew point temperature of the output was reduced by 1.6°C. Due to high amount of absorbent and its heat capacity compared to the amount of H2S in the gas phase, a slight temperature increase occurs along the tower so that the difference between inlet and outlet temperatures does not exceed 1˚C. According to the breakthrough curve, it was also determined that after 7920 seconds, the entire bed of the tower is saturated with H2S molecules.
Keywords: Hydrogen sulfide, Adsorption, Molecular sieve, Simulation, Natural Gas -
This research presents the performance of bladeless wind turbines. It also familiarizes readers with the phenomenon of eddy current, which serves as the foundation for bladeless turbines. In this direction, these kinds of bladeless turbines have been designed, modeled, and simulated. Firstly, a two-dimensional vibrational movement of the cylinder with a natural frequency of 2 Hz was modeled at Re = 51000. Additionally, it was noted that the values of the displacement amplitude, and lift coefficient are -0.1-0.1, and -1.5-1.5 respectively. After that, using 2D simulation, the impacts of two different geometries, horizontal and vertical ellipsoids, on displacement amplitude are examined. Investigations were conducted on important factors such as lift coefficients and displacement amplitude, as well as the vortex flow pattern formed behind these shapes. It was discovered that the vertical ellipsoid shape had the maximum values for the height of the displacement amplitude, and lift coefficient. The most important factor influencing the performance of this type of geometry was examined, namely the dimensionless Reynolds number, which ranges from 15000 to 90000. It was determined that the intended geometry exhibited a larger displacement response as the Reynolds number increased.Keywords: Modeling, Simulation, Bladeless wind turbine, CFD
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.