فهرست مطالب

فرآیند نو - پیاپی 51 (پاییز 1394)
  • پیاپی 51 (پاییز 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/10/10
  • تعداد عناوین: 14
|
  • علمی ترویجی
  • آرین یزدانی، مینا ادیبی* صفحات 5-24
    امروزه ملاحظات زیست محیطی و افزایش مصرف سوخت های فسیلی، ضرورت استفاده از سوخت های تجدیدپذیر را ایجاب می نماید. در بین سوخت های زیستی، بیودیزل مورد توجه بیشتری قرار گرفته است چرا که دارای مزایای تولید دی اکسید کربن کمتر به میزان 78 % نسبت به سوخت های فسیلی مرسوم، عدم ایجاد آلودگی گوگرد و سولفات و کاهش میزان مونواکسید و ذرات دوده در هنگام سوختن است.اگرچه بیودیزل حاوی هیچ محصول نفتی نیست اما با پترودیزل کاملا سازگار بوده و می تواند با هر نسبتی با آن مخلوط گردد تا یک مخلوط پایدار بیوسوختی تشکیل دهد. این سازگاری باعث شده که بیودیزل به عنوان یکی از خوش آتیه ترین جایگزین های سوخت اتومبیل مطرح شود. اما در کنار مزایای این چنینی چالش هایی نیز در استفاده از بیودیزل به عنوان یک سوخت جایگزین وجود دارد.در این مقاله این چالش ها و گلوگاه جمع آوری و مورد برررسی قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: بیودیزل، بیوسوخت، چالشها
  • جواد ده دله، ایمان دانایی*، علامرضا راشد، خلیل قبادی صفحات 25-39
    در این مقاله کاهش خوردگی فولاد ساده کربنی مورد استفاده در بویلرها با استفاده از یک بازدارنده مورد بررسی قرار گرفته است. روش های الکتروشیمیایی و بررسی سطح برای ارزیابی اثر بازدارنده لیگاند سالن به نام N،N′-bis(2،4،6-trihydroxyacetophenone)-2،2-dimethylpropandiimine (THAPDP) بر روی کاهش خوردگی فولاد ساده کربنی در محیط بازی (pH=10) حاوی سدیم کلرید انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که ترکیب ذکر شده یک بازدارنده ی مناسب برای فولاد ساده کربنی است که بازدهی آن با افزایش غلظت بازدارنده بیشتر می شود. همچنین نمودارهای پلاریزاسیون نشان می دهد که می توان از این ترکیب آلی به عنوان یک بازدارنده ی مختلط یاد کرد. مکانیزم جذب بر روی سطح از مدل جذب لانگمویر تبعیت می کند. پارامتر های اکتیواسیون و جذب از جمله انرژی فعال سازی، تغییرات آنتالپی و آنتروپی، ثابت تعادل جذب و تغییرات انرژی آزاد گیبس از طریق به دست آوردن جریان خوردگی در دماهای گوناگون محاسبه شد.
    کلیدواژگان: خوردگی، فولاد کربنی، تست تافل، بازدارنده، مدل جذب
  • علیرضا میراولیایی*، فرهاد شهرکی صفحه 40
    در این تحقیق رفتار سیال در یک بستر پرشده ثابت با نسبت قطر لوله به قطر ذره برابر 6/4 با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. هندسه بستر با استفاده از روش پرکن گسسته مدل شد. شبیه سازی های CFD در گستره عدد رینولدز 79/611-85/3 در رژیم جریان آرام و آشفته انجام شدند. در رژیم جریان آشفته از مدل آشفتگی RNG k-ε استفاده شد. مشاهده شد که جریان سیال در فاصله 75/0 سانتیمتر از ابتدای بستر توسعه یافته می شود. نتایج شبیه سازی های CFD با روابط تجربی موجود در مراجع مقایسه شدند. مقادیر افت فشار پیش بینی شده در رژیم جریان آرام بدلیل اثرات دیوار بیشتر از رابطه Ergun و در رژیم جریان آشفته بدلیل راه گزینی جریان در بستر کمتر از رابطه Ergun تخمین زده شدند. نتایج CFD افت فشار همخوانی خوب با روابط Zhavoronkov و همکارانش و Reichelt نشان دادند.
    کلیدواژگان: بستر پرشده ثابت، دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار سیال، مدل پرکن گسسته
  • پویا شاه محمدی، حسین بیکی صفحات 56-68
    در پژوهش حاضر به شبیه سازی سه بعدی یک مبدل حرارتی پوسته و لوله تحت جریان آشفته با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. سیال سمت پوسته ابتدا آب خالص و در مرحله بعد نانوسیال آب/ آلومینا در نظر گرفته شد. سپس عملکرد مبدل حرارتی، در دو حالت با یکدیگر مقایسه گردید. در هر مبدل حدودا 1100000 سلول وجود دارد. برای شبیه سازی رفتار حرارتی و رئولوژیکی نانوسیال مذکور از زبان برنامه نویسی C در سربرگ تابع تعریف کاربر استفاده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که استفاده از نانوسیال مطابق انتظار، باعث افزایش نرخ انتقال حرارت به میزان 9% وکاهش سرعت در سمت پوسته، در مقایسه با سیال پایه آب خالص می شوند همچنین یک مدل تئوری و دو مدل تجربی برای تخمین ویسکوزیته نانوسیال با یکدیگر مقایسه گردیدند. نتایج نشان دادند در غلظت های پایین نانوذرات، سه مدل بر یکدیگر منطبق هستند.
    کلیدواژگان: نانو سیال، مبدل حرارتی پوسته و لوله، دینامیک سیالات محاسباتی
  • محسن کشاورز، احد قائمی*، منصور شیروانی صفحات 69-85
    در این تحقیق از شبکه های عصبی برای پیش بینی راندمان استخراج فنل با استفاده از حلال تری بوتیل فسفات استفاده شده است. متغیرهای ورودی شبکه شامل نسبت حجمی آلی به آبی، سرعت روتور، دما، اسیدیته و زمان بوده و متغیر خروجی شبکه کارائی استخراج فنل انتخاب گردید. برای آموزش و ارزیابی شبکه عصبی از 184 داده تجربی استفاده شده است. برای به دست آوردن ساختار بهینه شبکه مورد نظر از شبکه با تعداد لایه ها و نرن های مختلف استفاده گردید و شبکه بهینه با یک لایه و تعداد 10 نرون بدست آمد. برای ارزیابی عملکرد شبکه بهینه از میانگین ریشه دوم خطا و ضریب همبستگی که به ترتیب برابر 1.039 و 0.99 به دست آمد استفاده گردید. شرایط بهینه فرآیند، نسبت آلی به آبی 0.22، سرعت روتور 350 دور در دقیقه، دما 22.76 درجه سانتی گراد، اسیدیته 7.5 و زمان 15.86 دقیقه با بازده استخراج متناظر 96.23 به دست آمد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، بازده استخراج، حذف فنل، شبکه عصبی پرسپترون
  • عبدالحمید قره خانی، حسین سخایی نیا، محمدعلی تورنگی* صفحات 86-95
    امروزه تغییر سوخت مصرفی کوره های دوار از سوخت های مایع به سوخت گازطبیعی مدیریت انرژی و بهینه سازی این نوع کوره ها و مشعل های آن یکی از چالشهای اساسی صنعت است.در بررسی های صورت گرفته در صنایعی که با کوره های دوار همراه بوده و منبع حرارتی آن از سوخت مایع به سوخت گازی تبدیل شده و یا بصورت دوگانه سوز هستند، بدلیل عدم کنترل صحیح دمای کوره دچار مشکل می باشند.این مشکل در کیفیت محصولات، میزان مصرف انرژی، هزینه مصرفی مواد اولیه، هزینه تعمیر و نگهداری و... تاثیر نامطلوب می گذارد.با استفاده از روش محاسبه هوای اضافی سوخت جایگزین و برنامه رایانه ای ارایه شده در این تحقیق، می توان محدوده میزان هوای اضافی مورد نیاز احتراق را پیشبینی کرد.تخمین و تعیین این محدوده می تواند در کنترل صحیح دمای کوره های دوار مورد بهره برداری قرار گیرد.
    کلیدواژگان: مشعل، سوخت جایگزین، هوای اضافی، دمایآدیاباتیک شعله، کوره های دوار
  • علیرضا ادهمی صفحات 96-111
    در این پژوهش، کاربردی از کنترل پیش بین مبتنی بر مدل مقاوم بعنوان یکی از روش های پیشرفته در سیستمهای کنترل عملیات مرتبط با صنایع نفت، گاز و پتروشیمی بررسی می شود. بطوریکه کنترل پیش بین مبتنی بر مدل تنها روش کنترلی مدرنی است که کاربردی اساسی را در مسائل کنترل صنعتی ایجاد کرده است و موفقیت اصلی اش بعلت قابلیت بی نظیرش برای بکاربردن ساده و موثر قیود سخت روی متغیرهای حالت و کنترل است، اما کنترل پیش بین مبتنی بر مدل دارای چالشی اساسی است، بطوریکه نامعینیهای مدل را نمی تواند بررسی کند. بنابراین بهترین راه حل استفاده از روش کنترل پیش بین مبتنی بر مدل مقاوم است. محاسبات ناهمزمان با دنباله های مجموعه ثابت چندوجهی قوانین کنترل فیدبک حالت با کمینه سازی هزینه عملکرد به روش بهینه سازی نامساوی های-ماتریسی خطی را بدست می آورند. سیستم انتخاب شده غیرخطی، چندمتغیره، دارای قید در ورودی و خروجی و همچنین نامعینی است که با اعمال روش کنترلی پیشنهادی از طریق شبیه سازی با نرم افزار متلب پایدار می گردد.
    کلیدواژگان: کنترل پیش بین مبتنی بر مدلمقاوم، نامعینی، ناهمزمان، چندوجهی، نامساوی، ماتریسی خطی
  • محمدرضا جعفری نصر، مینا کوخایی صفحات 112-131
    هیدروژن یکی از سوخت های بسیار پاک محسوب میشود و می توان از آن در بسیاری از فرآیندها بهره جست.از میان روش های گوناگون دستیابی به هیدروژن به تولید آن از گاز سنتز می توان اشاره کرد. در این پژوهش گاز طبیعی، ابتدا در رآکتور خودگرمایشی به گاز سنتز تبدیل و سپس مونواکسیدکربن در رآکتورهای جابجایی آب-گاز به دی اکسید کربن تبدیل میگردد .گاز حاصل وارد فرآیند جذب 2CO شده و گاز غنی از هیدروژن به همراه نیتروژن، در توربین گاز، محترق و تولید برق می نماید. گاز داغ خروجی از توربین گاز وارد چرخه بازیافت حرارت شده وبخار تولیدی نیز در دو سطح فشار در توربین های بخار تولید برق می نماید.
    فرآیندها به کمک نرم افزار Aspen Plusشبیه سازی شده و نتایج نشان میدهد که چگونه میتوان به کمک یک سیکل ترکیبی به تولید 463 مگاوات برق، با بازده خالص نیروگاه 8/50% و میزان جذب دی اکسید کربن در محدوده 85% تا 95% دست یافت.
    کلیدواژگان: هیدروژن، گاز سنتز، رآکتور خودگرمایشی، چرخه بازیافت حرارت، تولید برق
  • ترانه جعفری بهبهانی صفحات 132-151
    یکی از فرآیندهایی که جهت استخراج آسفالتین از نفت خام به کار میرود ، فرآیند استخراج آسفالتین با حلال های سبک آلکانی می باشد. در این مقاله به بررسی پدیده رسوب آسفالتین در نفت خام در حین فرآیند تیتراسیون نفت با حلالهای آلکانی پرداخته شده است. بدین منظور پس از معرفی مدلهای موجود ترمودینامیکی، مدلسازی ترمودینامیکی رسوب آسفالتین ناشی از فرآیند تیتراسیون نفت با حلالهای آلکانی توسط سه مدل ترمودینامیکی جامد،PC-SAFT وFlory- Huggins انجام شده است. نتایج مدلسازی ترمودینامیکی رسوب آسفالتین توسط مدل های موردمطالعه نشان می دهد که مدل PC-SAFT با داشتن میزان انحراف 05/4 تا 17/6 درصد بالاترین دقت را در میان مدلها در پیش بینی میزان رسوب آسفالتین دارا می باشد. همچنین مدل جامد با میزان انحراف 03/10 تا 30/21 پایین ترین دقت را در میان مدل های مورد مطالعه در پیشبینی رسوب آسفالتین دارا می باشد. دقت مدل Flory- Huggins در پیش بینی رسوب آسفالتین مابین مدل جامد و PC-SAFT می باشد.
    کلیدواژگان: رسوب آسفالتین، تیتراسیون با حلالهای آلکانی، آسفالتین زدایی
  • سید محمدرضا شجاع، یوسفعلی قربانی، مریم شانه ساز، علیرضا رحیمی، داریوش سالاری صفحات 152-165
    شکست حرارتی هیدروکربنها از فرایندهای مهم صنعتی می باشد که حاصل این فرایند تشکیل الفین ها بویژه اتیلن و پروپیلن بعنوان محصولات مطلوب می باشد. محصول نامطلوب این فرایند کک می باشد. از اثرات سو تشکیل کک می توان به کاهش انتقال حرارت، افزایش افت فشار در راکتور، افزایش سوخت مصرفی، کاهش عمر راکتور و... اشاره کرد. در نتیجه علاوه بر انتخاب آلیاژ مناسب ، خوراک مناسب و استفاده از بازدارنده ها ، همچنین کنترل شرایط فرایندی میتواند تشکیل کک را کاهش دهد. در این مقاله با استفاده از نفتای سبک و سنگین به عنوان عمومی ترین خوراک ورودی به راکتورها و نرمال هپتان (برش نفتی مشابه نفتا به عنوان شاخصی از خوراک بدون گوگرد)، آلیاژهای HP mod ،SS316، SS304 وHP mic و همچنین با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM/EDAX) به بررسی تغییرات ساختاری و چگونگی تشکیل کک پرداخته ایم.
    کلیدواژگان: شکست حرارتی، نشست کک، نفتای سبک و سنگین، آلیاژهای نیکلی و میکروسکوپ الکترونی روبشی
  • سید مهدی شریعتمدار مرتضوی صفحات 166-177
    در مساله ارتقای فرآورده های سنگین پالایشی، دست طراحان در زمینه انتخاب فناوری بهینه؛ از میان طیف وسیعی از فناوری های ارائه شده؛ تا حد زیادی باز است. در این مطالعه، فناوری استخراج آسفالتن توسط حلال به منظور ارتقای باقیمانده برج خلا (1/6API=) حاصل از تقطیر نفت خام سنگین ایران مورد بررسی قرار گرفت. در اینجا با تمرکز بر موضوعاتی نظیر انتخاب فناوری، تنوع در سبد محصولات، شبیه سازی فرایند و محاسبات مالی اقتصادی، احداث یک واحد 30هزار بشکه در روز خوراک باقیمانده برج خلا برای تولید روغن آسفالت زدایی شده، قیر و آسفالت گرانولی امکانسنجی شده است. با لحاظ نمودن محدودیت های کمی و کیفی محصولات و استفاده از گاز مایع به عنوان حلال، میزان 35% از حجم خوراک به عنوان محصول روغن آسفالت زدایی شده (30API=) استخراج می گردد. همچنین هزینه کل سرمایه گذاری 105 میلیون دلار برآورد می گردد که نرخ و مدت زمان برگشت سرمایه، به ترتیب 54% و 4 سال را به همراه دارد.
    کلیدواژگان: ارتقای محصولات سنگین، استخراج توسط حلال، وکیوم باتوم، مطالعه امکانسنجی
  • فاطمه جدا، شکوفه طیبی، محمدحسین اورعی غلامی صفحات 178-191
    در کار حاضر، الگوریتمی برای بهینه سازی مبدل حرارتی پره-صفحه ای با استفاده از کمینه کردن نرخ رشد آنتروپی، هزینه کل سالیانه و ترکیبی از آن دو ارائه شد. از الگوریتم تکاملی PSO برای بدست آوردن جوابهای بهینه استفاده شد. ابتدا نرخ رشد آنتروپی به تنهایی به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد و در ادامه هزینه کل سالیانه مبدل بعنوان تابع هدف بهینه سازی انتخاب گردید. طول مبدل، فرکانس پره، تعداد لایه های عبور جریان، طول پره، ارتفاع پره و ضخامت پره متغیرهای تصمیم گیری هستند. نتایج حاکی از آن است که تابع هدف هزینه به مراتب سریعتر و بهتر از نرخ رشد آنتروپی به جواب بهینه دست می یابد. بنابراین، ترکیب نرخ رشد آنتروپی و هزینه بعنوان تابع هدف نهایی برگزیده شد. لازم به ذکر است که دستیابی به بار حرارتی مشخص بعنوان محدودیت بهینه سازی لحاظ شد.
    کلیدواژگان: مبدل حرارتی پره صفحه ای، بهینه سازی، الگوریتم PSO، هزینه کل سالیانه، نرخ رشد آنتروپی
  • سمانه کودزری فراهانی، فرح سادات هالک، سید محسن حسینی صفحات 192-200
    در این پژوهش، تخلیص بیودیزل تولیدی از روغن پسماند، با استفاده از غشای نانو کامپوزیتی با پایه پلی اتر سولفون صورت پذیرفت. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به عنوان ذرات پرکننده/اصلاح کننده در ساختار غشاها بکار گرفته شد و اثر نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در بدنه غشاهای پلیمری بر خواص جداسازی آنها بررسی شد. بیودیزل مورد آزمایش از روغن پسماند و با استفاده از روش ترانس استریفیکاسیون تهیه گردید. غشاهای نانوکامپوزیتی با درصد های مختلف از دی اکسید تیتانیوم (0، 02/0، 04/0، 06/0، 08/0، 1/0 درصد وزنی)، با استفاده از تکنیک قالب گیری محلول پلیمری و به کمک تغییر فاز تهیه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که غشای نانوکامپوزتی اصلاح شده حاوی 06/0 درصد وزنی دی اکسید تیتانیوم، عملکرد مناسب تری در مقایسه با غشای بدون نانو ذره (اصلاح نشده) و نیز دیگر نمونه های نانوکامپوزیتی دارد.
    کلیدواژگان: تخلیص بیودیزل، ترانس استریفیکاسیون، غشای نانوکامپوزتی، پلی اتر سولفون، دی اکسید تیتانیوم
  • میلاد محمدنژاد، حبیب ال ابراهیم، ایمان سلیمانی صفحات 201-219
    در مقاله حاضر شبیه سازی راکتور سه فازی تصفیه هیدروژنی گازوئیل انجام گردیده است. مدل سازی ریاضی بر پایه تئوری انتقال جرم دو فیلمی برای رژیم جریان همسوی گاز و مایع بوده است. از روش رانگ کاتای مرتبه چهار جهت حل دستگاه معادلات دیفرانسیل حاصله استفاده شده و تغییرات غلظت ترکیب گوگردی در طول راکتور حاصل شده است. اثر افزایش دما، فشار هیدروژن، و نسبت گاز به مایع باعث افت بیشتر غلظت ترکیب گوگردی شده در حالیکه افزایش فشار سولفید هیدروژن اثر معکوس داشته است. همچنین برای ترکیبات متفاوت گوگردی و کاتالیست های مختلف، پیش بینی های شبیه سازی عملکرد راکتور انجام شده است.
    کلیدواژگان: تصفیه هیدروژنی، شبیه سازی، رآکتور سه فازی، کاتالیست های متفاوت، ترکیبات مختلف گوگردی
|
  • Pages 5-24
    Limitations of fossil fuel source and increased environmental concerns have drawn attentions to the necessity of alternative energy sources, especially biofuels such as biodiesel. Biodiesel is more considerable among other biofuels. Similarities between characteristics of biodiesel and petrodiesel make biodiesel one of the most promising alternatives for diesel fuels.Advantages of biodiesel compared with petrodiesel biodiesel contain at least 78% lower CO2, no Sulfur.Thus, application of biodiesel in a diesel engine drastically reduces unburnt hydrocarbons, carbon monoxide and particulate matters. However, usage of biodiesel as an alternative fuel has some challenges. In this article, these challenges and bottlenecks were gathered and investigated.
    Keywords: Biodiesel, Biofuel, Challenge
  • Javad Dahdeleh, Iman Danaee*, Gholamreza Rashed, Khalil Qobadi Pages 25-39
    In this work, the inhibition effect of corrosion inhibitor was studied on carbon steel corrosion in boiler. The inhibition effect of N,N′-bis(2,4,6-trihydroxyacetophenone)-2,2-dimethylpropandiimine (THAPDP) as a Salen Ligand corrosion inhibitor on carbon steel was investigated in alkaline solution (pH=10) containing 3% NaCl using electrochemical and surface techniques. Experimental results suggested that this compound was an effective corrosion inhibitor for mild steel and the protection efficiency was increased with the increase in inhibitor concentration. The experimental results indicated that this organic compound was a mixed-type inhibitor. Adsorption on the mild steel surface followed the Langmuir isotherm model. Activation parameters and thermodynamic adsorption parameters of the corrosion process such as Ea, ΔH, ΔS, Kads, and ΔGads were calculated at different temperatures.
    Keywords: Corrosion, carbon steel, Tafel, inhibitor, adsorption model
  • Alireza Miroliaei*, Farhad Shahraki Page 40
    In this research the behavior of fluid was investigated in a fixed packed bed with tube to particle diameter ratio of 4.6 using computational fluid dynamics. The geometry of bed was modeled using the discrete packing method. The CFD simulations were carried out in a range of Reynolds number 3.85-611.79 in laminar and turbulent flow regimes. The RNG k-ε turbulence model was used in turbulent flow regime. It was observed that the fluid flow was fully developed in the space of 0.75 cm. The CFD results were compared with empirical correlations in the literature. The predicted pressure drop values were overestimated in laminar flow regime and were underestimated in turbulent flow regime as compared to the Ergun’s correlation due to the wall friction and the flow channeling in the bed, respectively. The CFD results of the pressure drop showed good agreement with the correlations of Zhavoronkov et al. and Reichelt.
    Keywords: Fixed packed bed, Computational Fluid Dynamics, Fluid behavior, Discrete Packing Model
  • Pages 56-68
    In the present study a three-dimensional simulation of shell and tube heat exchanger has been studied under turbulent conditions using computational fluid dynamics. Initially the shell side fluid was pure water and in the next step 〖Al〗_2 O_3/Water nanofluids was considered. Then, performance of the heat exchanger, was compared in two states. There are about 1100000 cells at each heat exchanger. To simulate the thermal and rheological behavior of nanofluids, the C programming language was used in a user defined function tab.The results show that the use of nanofluids increases heat transfer rate about 9% and reduces the velocity in the shell side compared with the pure water base fluid. A theoretical model and two experimental models to estimate the viscosity of nanofluids were compared with each other. The results showed that in low concentrations of nanoparticles, the models are compatible with each other.
    Keywords: Nanofluids, Computational Fluid Dynamics, shell, tube heat exchanger
  • Ahad Ghaemi Pages 69-85
    In this work, neural networks were used to prediction of phenol extraction using TBP solvent. Volume ratio of organic to aqueous, rotor speed, temperature, pH and time were selected input variables of the networks whereas extraction efficiency was selected output variable. The network was trained and evaluated using 184 experimental data. The network with one hidden layer with 10 neurons was selected as optimal network. RMSE and R^2 are the criteria for evaluating the performance of the network were obtained to 1.0393 and 0.99, respectively. Optimal process conditions, the ratio of organic to aqueous 0.22, rotor speed of 350 rpm, temperature 22.76 °C, pH 7.5 and time of agitation 15.86 minutes and the extraction efficiency corresponding to these conditions 96.23 were obtained.
    Keywords: simulation, efficiency of extraction, Removal of phenol, Perceptron Neural
  • Pages 86-95
    Today, the rotary kiln fuel consumption of liquid fuels to natural gas fuel for energy management and optimization of this type of ovens and burners are one of the major challenges for the industry.In surveys conducted in industries that are associated with a rotary furnace and heat source of liquid fuel to gas fuel Or in the oven, the oven temperature problems are due to lack of proper control.The problem of product quality, energy consumption, raw materials costs, maintenance costs and adverse impact on their life.Fuel and air are calculated using a computer program developed in this study can be used to predict the amount of air required for combustion.Estimate and determine the range of the rotary kiln temperature can be properly exploited.
    Keywords: Burner, Alternative fuel, Excess Air, Adiabatic flame temperature, Rotary kiln
  • Alireza Adhami Pages 96-111
    In this research, practical example of robust model predictive control as one of advanced techniques in operation control systems related to oil, gas and petrochemical industries considers. As model predictive control is only modern control technique as essential application has caused in industrial control problems and its main achievement is unique ability reason for applying simple and effective hard constraints on control and state variables, but model predictive control has fundamental challenge as could not consider model uncertainties. Therefore best solution is using of robust model predictive control technique. Off-line calculating is obtained with sequences of polyhedral invariant set of state feedback control via performance cost minimization based on linear matrix inequalities optimization. Selected system is nonlinear, multivariable, with input and output constrained, also has uncertainty as with applying suggested control technique via simulation with Matlab software become stable.
    Keywords: Robust Model Predictive Control, Uncertainty, Off, line, Polyhedral, Linear Matrix Inequality (LMI)
  • Pages 112-131
    Reforming of hydrocarbons has been devoted a great attention to generate hydrogen-rich synthesis gas as a future clean fuel. the lowest cost routes to syngas so far are based on natural gas. The main attention of this study is to simulation of an integrated reforming combined cycle (IRCC) with natural gas as fuel input. This IRCC consisted of a hydrogen-fired gas turbine (GT) with a dual pressure steam cycle for power production.The pre-combustion cycle consists of an air blown auto-thermal reformer (ATR) which reforms natural gas to syngas, water-gas shift reactors that converts the CO to CO2, an amine-based absorption system to separate out the CO2 and the resulting hydrogen-rich fuel is used for the gas turbine in a combined cycle setup. Design simulation showed net plant efficiency around 50.8% with net plant power in the range of 463 MW. The CO2 capture rate ranged between 85% and 95% .
    Keywords: reforming, integrated reforming combined cycle (IRCC), synthesis gas, heat recovery steam generator (HRSG), pre combustion capture
  • Pages 132-151
    One of important processes in petroleum industry is asphaltene extraction from crude oil using light alkane solvents. In this work, asphaltene precipitation in crude oil during alkane solvent titration has been studied. Also, PC-SAFT, Flory- Huggins and Solid models have been investigated to account the amount of asphaltene extraction from crude oil using light alkane solvents during deasphaltene processes. After mathematical formulation of these models, the tuning parameters were adjusted. In order to compare the performance of studied models, the amount of asphaltene extraction from crude oil using light alkane solvents. experimental data reported in the literature were correlated using deviation of the predicted asphaltene precipitation amount from their experimental results. The results show that the PC-SAFT EOS correlates more accurately the experimental results over a wide composition interval with deviation of 4.05 to 6.17% whereas modeling based on the Solid model is less accurate with deviation 10.03 to 21.3%.
    Keywords: Asphaltene precipitation, Titration by alkane solvent, Deasphaltene
  • Yousefali Ghorbani Pages 152-165
    Thermal cracking of hydrocarbons is one of the most important industrial processes which results are Olefin products including Ethylene and Propylene as desirable products. The undesirable process is Coke formation which causes several problems in thermal cracking reactors such as: heat transfer reduction, increase the pressure drop in the reactor, fuel consumption increase, shortening the life of the reactor, and so on. Consequently, we can decrease such undesirable affects with choosing proper alloy on reactors construction and also using right feed or some inhibitors. In this article we investigated reduction of coke formation and Structural changes by using Light and heavy Naphtha as common feedstock entering the reactor and Heptane as a feedstock without sulfur, Nickel alloys like HP mod, HP mic, SS316 and SS304 and also using Scanning Electron Microscope (SEM/EDAX analysis) as an analysis way to view.
    Keywords: Steam Cracking, Coke Deposition, Light, heavy Naphtha, Nickel alloys, SEM, EDAX
  • S.Mehdi Shariatmadar Mortazavi Pages 166-177
    Addressing of refinery heavy residue by variety of upgrading technologies helps designers to choose the best case based on their own requirements. In this study, the solvent deasphalting (SDA) technology has been considered and applied for upgrading of Iranian vacuum bottom (VB, API=6.1). Consequently, by focusing on some issues such as technological selection scenario, portfolio diversity, process simulation, economical, and financial calculation, the feasibility of VBSDA unit at 30,000 bbl/day in capacity has been studied which results in Deasphalted Oil (DAO) and asphalt as products. By considering quantitative and qualitative restrictions and using of Liquefied Petroleum Gas (LPG) as solvent, 35%vt of feed as DAO (API=30) can be extracted. Also, according to economic and financial calculations, the total capital investment for VBSDA unit was evaluated 105MM$ that returns with the internal rate of 54% under pay-back period of 4 in year.
    Keywords: Heavy Residue Upgrading, Solvent Deasphalting, Vacuum Bottom, Feasibility study
  • Pages 178-191
    In this paper, an algorithm is presented to optimize a PFHE through minimizing three different objective functions: the number of entropy generation unit, total annual cost (TAC) and combined entropy generation and TAC. First, Minimization of total number of entropy generation units for specific heat duty requirement under given space restrictions and minimization of TAC are considered as objective functions using Particle swarm optimization (PSO) and are treated individually. Heat exchanger length, fin frequency, numbers of fin layers, lance length of fin, fin height and fin thickness or different flow length of the heat exchanger are considered for optimization. The result show that if TAC is selected as an objective function, the rate of convergence and optimization will be improved, then sum of entropy generation and cost was selected as the best candidate for objective function.
    Keywords: Plate fin Heat Exchanger, optimization, particle swarm optimization, total annual cot, entropy generation units
  • Sayedmohsen Hosseini Pages 192-200
    In the current research, purification of produced biodiesel was carried out using nanocomposite poly ether sulfone based membrane. Titanium dioxide nanoparticles was used as inorganic filler additive in membrane fabrication. The effect of nanoparticles concentration in the casting solution on separation characteristic of membranes was studied. The biodiesel was produced from waste cooking oils by trans-esterification method. The PES basednanocomposite membranes containing 0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 and 0.1 %wt were prepared by casting technique and phase inversion method. The prepared nanocomposite membrane containing 0.06 %wt TiO2 nanoparticles showed more suitable performance compared to unmodified membrane and other modified ones.
    Keywords: Biodiesel purification, Transesterification, Nanocomposite membrane, Poly ether sulfone, Titanium dioxide nanoparticles
  • Milad Mohammadnejad, Habib Ale Ebrahim, Iman Soleimani Pages 201-219
    In this paper, a trickle bed reactor for hydrotreating(Hydro-desulfurization is a catalytic process) of gas-oil has been simulated. The modeling has been performed based on the two film theory for co-current flow. The resulted set of differential equations has been solved by fourth order Runge-Kutta method, and concentration profile of sulfur compound has been obtained along the reactor. By increasing operating temperature, hydrogen pressure, gas/oil ratio, and decreasing of the hydrogen sulfide pressure, the sulfur compound concentration has been reduced. Moreover, for different sulfur compounds and various catalysts, the performance of the reactor has been predicted by the simulation program.
    Keywords: Hydrotreating, Simulation, Trickle Bed Reactor, Different Catalysts, Various Sulfur Compounds