فهرست مطالب

فرآیند نو - پیاپی 58 (تابستان 1396)
  • پیاپی 58 (تابستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/07/08
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علمی - ترویجی
  • احد قائمی*، نفیسه اسمائیل زاده، شاهرخ شاه حسینی، یعقوب بهجت صفحات 5-24
    در این تحقیق شبیه سازی هیدرودینامیک و انتقال جرم یک راکتور بستر سیال جذب واکنشی دی اکسیدکربن با استفاده از جاذب اکسیدکلسیم انجام گرفته است. در شبیه سازی هیدرودینامیک بستر سیال از ضریب تبادل بین فازی گیداسپا استفاده شده است. برای بررسی انتقال جرم به همراه واکنش شیمیائی از معادله ی ابانادز و همکارانش برای واکنش بین اکسیدکلسیم و دی اکسیدکربن استفاده گردید. برای ارزیابی نتایج هیدرودینامیک از داده های سرعت محوری و کسر حجمی فاز جامد درون یک بستر سیال استفاده شده است. میزان خطای مربوط به کسر جرمی دی اکسیدکربن در خروجی برابر با 10 درصد و بازده جذب برابر با 65 درصد بدست آمد. با بررسی اثر سرعت گاز ورودی و دمای گاز ورودی بر مقدار جذب دی اکسیدکربن، مشاهده گردید که با افزایش سرعت گاز ورودی میزان جذب کاهش می یابد. هم چنین افزایش دمای گاز ورودی بستر تاثیر منفی روی جذب دی اکسید کربن دارد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، دی اکسیدکربن، اکسید کلسیم، شبیه سازی CFD، راکتور بستر سیال
  • نیما حیدرزاده *، پریا پرهیزی صفحات 25-38
    تلاش در جهت کاهش خطرات و تهدیدات علیه انسان و محیط زیست منجر به تحقیقات برای یافتن مصالح جدید و بکار بردن آن ها در پالایش خاک و آب گردیده است که می توان رس آلی دوست را نمونه کارآمدی از این گونه مصالح معرفی نمود. محققان بسیاری میزان جذب آلاینده های آلی و میزان نفوذپذیری، لاینرهای حاوی رس های آلی دوست را مورد بررسی قرار داده اند. مطابق این تحقیقات، اصلاح رس آبدوست (بنتونیت) به آلی دوست، ظرفیت جذب هیدروکربن را 4 تا 10 گرم در هر گرم جاذب رسانده است. محققان بر این باورند که در لاینرهایی که متشکل از ماسه، بنتونیت و رس آلی دوست هستند، جذب آلاینده های آلی توسط رس آلی دوست به مقدار قابل توجهی (با بازده حذف 93%) افزایش می یابد. همچنین بررسی ها نشان می دهد استفاده از بنتونیت تا 20% در ساختار لاینرهای محل دفن، میزان نفوذپذیری لاینر را به cm/s 8-10 می رساند.
    کلیدواژگان: رس های آلی دوست (اصلاح شده)، لاینرهای رسی، آلاینده های هیدروکربنی
  • صبا کریمی، معصومه قلبی آهنگری، بهنام حاتمی، احمد توسلی* صفحات 39-56
    سینتیک ذاتی فرآیند فیشر- تروپش شامل تبدیل گاز سنتز به هیدروکربن های مایع و محصولات میان تقطیر با استفاده از کاتالیست Co-Re/Zr-Al2O3 در یک راکتور بستر ثابت به روشTaguchi مطالعه شد. تست های راکتوری در محدوده دمای 240-200 فشار 30-15 بار و نسبت H2/CO در محدوده 5/2-1 و میزان WHSV برابر با nL/g Cat.hr 5/1-5/0 انجام شدند. جهت ارائه مدل سینتیکی مناسب مصرف واکنش دهنده ها، نخست تعدادی مکانیسم که به عنوان مکانیسم های محتمل فرآیند فیشر- تروپش در نظر گرفته می شوند ارائه شد. با استفاده از روش تخمین مرحله محدود کننده سرعت (RDS) معادله سرعت براساس مدل لانگموئیر-هین شل وود استخراج شد. در مورد هر مدل سینتیکی پیشنهادی مقادیر ثابت تعادل و ثابت سرعت استخراج شده است و سنجش های فیزیکی و تست های آماری جهت مقایسه مقادیر مذکور مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت مدل های سینتیکی قابل قبول استخراج شدند. مقدار انرژی فعال سازی با استفاده از رابطه آرنیوس برای کاتالیست Co Re/ZrAl2O3 معادل (kj/mol) 28/184 تعیین شد.
    کلیدواژگان: فیشر- تروپش، کبالت، رنیم، مدل سینتیکی
  • دنیز محسنی، محمود همتی* صفحات 57-69
    مدلسازی برای سیستم های پیچیده ای همچون بیوراکتور غشایی به دلیل امکان اجرای آزمایشهای مجازی زیاد در زمان کوتاه ابزاری قدرتمند است، اگرچه نیازمند اعتبار تجربی و تبدیل فرایند به مدل ریاضی می باشد. در این پژوهش به مدلسازی فرایند فیلتراسیون توسط شبکه های عصبی با استفاده از نرم افزار MATLAB 8.1 (2013) پرداخته شده و از داده های تجربی یک سیستم بیوراکتور غشایی غوطه ور مجهز به غشاء کوبوتا جهت تصفیه فاضلاب شهری با غلظت مواد جامد محلول (MLSS) بالا استفاده شده است. 2/3 از داده های تجربی جهت ساخت شبکه، آموزش و ارزیابی شبکه استفاده گردید، سپس شبکه طراحی شده جهت تخمین نفوذپذیری 1/3 از داده ها و همچنین سیستم بیوراکتور غشایی مشابه دیگر مورد استفاده قرار گرفت.جهت آموزش شبکه الگوریتم trainlm اعمال شده است. مقدار ضریب تعیین (R^2) جهت پیش بینی نفوذپذیری برای 1/3از داده های سیستم اول 0/93 و در مورد سیستم مشابه 0/92 می باشد.
    کلیدواژگان: بیوراکتور غشایی، فرایند فیلتراسیون، مقاومتهای سری، شبکه عصبی، نفوذپذیری
  • ابراهیم عرب، احد قائمی*، میثم تراب مستعدی، مهدی اسدالله زاده صفحات 70-85
    در فرآیندهای استخراج مایع- مایع، موجودی فاز پراکنده و سرعت لغزشی از پارامترهای مهم هیدرودینامیکی ستون های استخراجی محسوب می شوند. در این تحقیق موجودی فاز پراکنده و سرعت لغزشی در ستون استخراج کوهنی به طور تجربی مطالعه شده است. آزمایشات تجربی استخراج در یک ستون کوهنی نیمه صنعتی با دو سیستم شیمیایی تولوئن- استون-آب و بوتیل استات- استون-آب در حالت با و بدون انتقال جرم انجام شده است. اثر متغیر های عملیاتی شامل دور همزن، دبی فاز های پراکنده و پیوسته و همچنین جهت انتقال جرم بر موجودی فاز پراکنده و سرعت لغزشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که موجودی فاز پراکنده با افزایش شدت اختلاط، دبی فاز های پراکنده و پیوسته افزایش می یابد در حالی که افزایش دور همزن موجب کاهش سرعت لغزشی می گردد. همچنین نتایج حاکی از آن است که جهت انتقال جرم تاثیر قابل توجهی بر روی موجودی فاز پراکنده و سرعت لغزشی دارد.
    کلیدواژگان: موجودی فاز پراکنده، سرعت لغزشی، ستون استخراج کوهنی
  • حامد مهدی کیا، بابک شکری*، محمد رضا خانی صفحات 86-97
    در این پژوهش از مشعل پلاسمای حرارتی جریان مستقیم برای انجام فرایند گازی سازی نفک کوره سنگین به منظور تولید محصولات سبکتر و با ارزشتر گازی استفاده شد. مشعل پلاسمای حرارتی قادر به تولید محیطی فعال شامل گونه های پرانرژی بوده که قادر است باندهای مولکولی هیدروکربن های سنگین موجود در نفت کوره را بشکند. مزیت روش پلاسما بر سایر روش های حرارتی تماس مستقیم شعله آن با نمونه است که اتلاف حرارتی ناشی از انتقال حرارت را بدون هر گونه احتراقی کاهش می دهد. برای این هدف ابتدا مشعل پلاسما طراحی و ساخته شد. شرایط کاری مشعل شامل توان، نرخ شارش گاز، فاصله نازل تا نمونه و زمان پردازش بهینه سازی شد. در نقطه بهینه محصولات تولیدی شامل هیدروژن و هیدروکربن های گازی مورد مطالعه قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: پلاسمای حرارتی، مشعل پلاسما، نفت کوره، کراکینگ، هیدروژن و هیدروکربن های سبک
|
  • Ahad Ghaemi *, Nafiseh Esmaeilzadeh, Shahrohk Shahhosseini Pages 5-24
    Hydrodynamic and mass transfer of CO2 reactive adsorption on calcium oxide in a fluidized bed reactor was simulated in this research. For accomplishing this task, Gidaspaw’s phases exchange coefficient was used. Moreover, Abanades et al. kinetic equation was selected to investigate the mass transfer coupled with chemical reaction between carbon dioxide and calcium oxide. Simulation results were validated using experimental data of solid phase volume fraction and axial velocity in the fluidized bed. The results showed that, the deviation of carbon dioxide mass fraction in outlet stream and adsorption performance were 10 and 65 percent, respectively. The effect of inlet gas velocity and temperature on CO2 adsorption also showed that adsorption is decreased with inlet gas velocity. It was also known that increasing of bed inlet gas temperature had negative effect on CO2 adsorption
    Keywords: Adsorption, Carbon dioxide, Calcium oxide, CFD Simulation, Fluidized bed reactor
  • Paria Parhizi, Nima Heydarzade * Pages 25-38
    Efforts to reduce human and environmental risks and threats have led to studies to find new materials such as organoclays in order to apply in soil remediation and water treatment. In several studies, permeability and organic pollutants absorption level of the liners containing organoclays have been investigated. Based on the studies, modifications of bentonite to produce the organoclay have made hydrocarbon absorption capacity to a range of 4 to 10 grams per each gram of the adsorbent. Researchers believe that by using liners consisting of sand, bentonite and organoclay, organic pollutants absorbed by organoclay with a 93% removal capacity. Also, use of 20% bentonite in the liner structure can be very effective to reduce liner permeability up to 10-8 cm/s.
    Keywords: Organoclays, clayey liners, Hydrocarbon Contaminants
  • Saba Karimi, Masoumeh Ghalbi Ahangari, Behnam Hatami, Ahmad Tavasoli * Pages 39-56
    Intrinsic kinetics of Fischer-Tropsch process over Co-Re/Zr-Al2O3 catalyst for production of mid-distillates from syngas in a fixed bed reactor is studied. Experimental design based on Tagochi method was performed. The temperature, pressure, H2/Co ratio and feed flow rate were varied from 200-240 oC, 15-30 bars, 1-2.5 and 0.5-1.5 nL/g car.hr, respectively. To present a kinetics model several mechanisms were considered. Using rate determining step method and LHS method rate equation were determined. Rate constants and equilibrium constants were calculated and kinetics model were find out. Rate equation as r = (k_4 K_1 K_2 K_3 P_CO P_H2)/〖(1 K_1 P_CO)〗^2 ¡ using Hydrogen assisted CO dissociation mechanism as the best equation is selected and the activation energy using Arrhenius equation is determined as 184.28 kj/mol.
    Keywords: Fischer-Tropsch, Cobalt, Rehenium, kinetic model
  • Deniz Mohseni, Mahmood Hemmati * Pages 57-69
    Modeling for complex systems such as membrane bioreactor due to run virtual tests a lot in a short time is a powerful tool, however, requires experimental validation and conversion the process to mathematical model. In this study, the modeling of filtering process by using neural network software MATLAB 8.1 (2013) with experimental data from a submerged MBR system that is equipped with Kubota membranes for municipal wastewater treatment with high Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) concentration was investigated.
    2/3 of empirical data were used for build, training and assessment the network, then the designed network was used to estimate the permeability of 1/3 of the data as well as other similar membrane bioreactor system. trainlm algorithm is applied for training. The value of Coefficient of determination (R^2) for predicting the permeability of 1/3 of datas of the first system is 0/93 and 0/92 for the same system.
    Keywords: membrane bioreactor, filtration process, resistances in series, Neural network, permeability
  • Ebrahim Arab, Ahad Ghaemi * Pages 70-85
    In the liquid-liquid extraction processes, hold up of disperse phase and slip velocity are important hydrodynamic parameters. The parameters depend on column geometry and characteristics of phases and were used in the calculation of mass transfer and phases velocities. In this research, holdup and slip velocity of disperse phase in Kuhni column were investigated experimentally. The experiments were carried out in a pilot scale Kuhni column with two chemical systems including Toluene- Acetone-Water and butyl acetate-Acetone-Water without mass transfer. The effects of operating parameters including rotor speed disperse and continue phase flow rate on hold up and slip velocity were investigated. The results showed that hold up of disperse phase increases with mixing and phases flow rates whereas slip velocity was decreased with increasing of rotor speed. Also the results indicate that mass transfer effects on hold up of disperse phase and slip velocity.
    Keywords: Dispersed phase holdup, Slip velocity, Kuhni Extraction Column
  • Hamed Mahdikia, Babak Shokri * Pages 86-97
    In this research, DC thermal plasma torch is used for pyrolysis fuel oil (PFO) gasification to produce lighter and more valuable gaseous products. The thermal plasma torch is able to generation active medium including energetic species which could crack molecular bonds of heavy hydrocarbons in PFO. The advantage of plasma method over thermal methods is the direct contact of plasma plume, which will reduce the heat loss due to heat transfer without combustion. For this purpose, first plasma torch designed and fabricated. The working state of the torch was optimized regarding power, gas flow rate, distance from nozzle to sample and treatment time. In the optimum point the product hydrogen and gaseous hydrocarbons was studied.
    Keywords: Thermal plasma, Plasma torch, PFO, Cracking, Hydrogen, light Hydrocarbons