فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 108 (فروردین و اردیبهشت 1399)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 108 (فروردین و اردیبهشت 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/02/02
  • تعداد عناوین: 8
|
  • احد قائمی صفحه 5
  • نادیا اسفندیاری*، محمد قاسمی پور صفحات 6-19

    عوامل بسیاری بر روی بازدهی عملیات فزونی برداشت در مخازن زغال سنگ حاوی متان تاثیر می گذارند. برخی از مهم ترین این مولفه ها در این تحقیق مطالعه شد. بهترین بازه این مولفه ها برای انجام عملیات فزونی برداشت با استفاده از نرم افزار شبیه سازی مخازن اکلیپس به دست آمد. پس از انتخاب داده های مورد نظر برای تجزیه حساسیت سنجی، مدل های مربوطه با شرایط مختلف تعریف و سپس نتایج به دست آمده از این شبیه سازی بررسی و تحلیل شد. شاخص های تحلیل تجزیه حساسیت سنجی عبارتند از میزان گاز دی اکسید کربن تولیدشده و همچنین نرخ این تولید به علاوه میزان گاز دی اکسید کربن ذخیره شده در مخزن که از جنبه زیست محیطی برای صنعت نفت و گاز اهمیت دارد. برطبق نتایج تجزیه حساسیت سنجی می توان گفت که مولفه های تراوایی و تخلخل سامانه شکاف اگر از حد خاصی پایین تر روند عملیات فزونی برداشت را با شکست روبه رو می سازند. این در حالی است که سه مولفه دیگر یعنی فشار مخزن، فشار لانگمیور و ضریب یانگ تنها بازدهی عملیات فزونی برداشت را دستخوش تغییر می کنند.

    کلیدواژگان: مخازن زغال سنگ، متان، فزونی برداشت، مؤلفه‌های مخزن، دی‌اکسید کربن
  • حمید گنجی*، مریم سعدی صفحات 20-40

    امروزه با توجه به ملاحظات زیست محیطی، لزوم کاهش گسترش گازهای آلاینده به ویژه سولفید هیدروژن بیش از پیش احساس می شود؛ بدین دلیل انتخاب فرایند مناسب برای تبدیل گازهای اسیدی پالایشگاه ها به گوگرد عنصری از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله فناوری های مختلف بازیافت گوگرد از گاز اسیدی مطالعه و شرایط مختلف عملیاتی، تفاوت ها، برتری ها و کاستی های هر کدام بررسی شده است. انتخاب فناوری مناسب به ظرفیت، شرایط خوراک، میزان بازیافت مورد نیاز، شرایط عملیاتی و مسایل اقتصادی وابسته است. نتایج به دست آمده از مطالعه انجام شده نشان می دهد که در ظرفیت های بالا، برای رسیدن به بازیافت گوگرد در حدود 97%، بهترین گزینه فرایند کلاوس اصلاح شده است. به منظورافزایش بازیابی، لازم است از فرایند های پالایش گاز پسماند در ادامه فرایند کلاوس استفاده شود. برخی از این فناوری های افزایش بازیافت عبارتند از: فرایندهای زیر نقطه شبنم، اکسایش مستقیم، تبدیل اجزاء گوگردی به H2S و جذب آن با محلول آمین گزینش پذیر و تبدیل اجزاء گوگردی به SO2 و جذب آن با حلال مناسب. مطالعه پیش رو نشان می دهد که برای دست یابی به بازیافت بالاتر از 9/99%، فرایند جذب انتخابی سولفید هیدروژن با محلول آمین گزینش پذیر و بازگرداندن H2S جدا شده به ابتدای فرایند، مناسب ترین گزینه است.

    کلیدواژگان: بازیافت گوگرد، پالایش گاز پسماند، بازده، فرایندهای مختلف
  • نرجس تنگکی، بهنام خوش اندام* صفحات 41-48

    هدف از پژوهش پیش رو ساخت گرم کننده چاپی با استفاده از لایه رسانای نانوگرافیت و نانومس است. از ویژگی های این گرمکن پایداری بالا و مصرف انرژی پایین آن است که امکان ساخت گرمکن با تولید دمای بالا را فراهم می کند. در این کار نانومس با استفاده از روش پلیول که در آن پلی وینیل پیرولیدون به عنوان یک عامل حفاظتی است، تولید شد. با توجه به تجزیه تصویر ریزبین الکترونی روبشی(SEM) اندازه نانوذرات مس در محدوده 9±35 نانومتر تخمین زده شد. سپس با استفاده از تجزیه پراش اشعه ایکس(XRD) نانوذرات مس به عنوان مسی بلورین با ساختار فضای محوری مکعبی (FCC) تایید شد. در ادامه از گرافیت، 1- متیل-2- پیرولیدینون (به عنوان حلال لایه) و نانوذرات مس (برای بالابردن رسانایی لایه)، لایه رسانا با درصد وزنی 21/60 درصد تهیه شد. در پایان میزان مقاومت لایه رسانای چاپ شده بر روی سطح (شیشه) با ابعاد 1×10 سانتی متر، که به وسیله آون در دمای 170 درجه سلسیوس خشک شده، 8/126 اهم تعیین شد و لایه ساخته شده به عنوان گرمکن چاپی به منبع تغذیه با ولتاژ 24 ولت متصل شد. دمای گرمکن در کمتر از یک دقیقه تا 200 درجه سلسیوس افزایش یافت. گرمکن تهیه شده با توجه به پایداری و گرمای یکنواختی که تولید می کند قابلیت استفاده در صنایع الکترونیکی را دارد.

    کلیدواژگان: نانوذرات مس، گرافیت، گرمکن چاپی، روش پلیول
  • طاهر یوسفی امیری*، حسن برگزین، جعفرصادق مقدس صفحات 49-69

    ایروژل های سیلیکایی به دلیل داشتن سطح ویژه و تخلخل باز بسیار بالابه عنوان پایه کاتالیست ها مورد توجه قرار گرفته اند. در مقاله پیش رو کاتالیست های بر پایه ایروژل های سیلیکایی مرور شده اند. روش ساخت ایروژل ها و روش های گوناگون افزودن فاز فعال کاتالیستی در ماتریس ایروژلی توصیف شده است. همنهشت ایروژل شامل تهیه ژل سیلیکا با فرایند سل-ژل و سپس خشک کردن ژل با فنون ویژه برای رسیدن به ایروژل است. برای تهیه ایروژل کاتالیستی فاز دوم می تواند پیش از تشکیل ژل و یا بعد از تشکیل ژل به آن افزوده شود. در روش اول محلول پیش ماده های فاز دوم و یا نانوذرات آن به  سل سیلیکا افزوده می شود و فاز کاتالیستی همزمان با تشکیل ژل سیلیکا وارد ساختار آن می شود. در روش دوم، فاز دوم بر روی ژل سیلیکا تلقیح می شود و یا به روش تلقیح یا نفوذ بخار بر روی ایروژل نشانده می شود. مطالعات گوناگون انجام گرفته در زمینه ایروژل های کاتالیستی گرداوری شده و واکنش مطالعه شده به همراه روش خشک سازی ایروژل، پیش ماده مورد استفاده برای سیلیکا و نیز روش تهیه کاتالیست در آنها ارایه شده است. در پایان مقایسه ای بین کاتالیست های ایروژلی و زروژلی انجام شده است که مطالعات موجود نشان دهنده خواص مطلوبتر و عملکرد بسیار بهتر کاتالیست های ایروژلی در واکنش های گوناگون بودند. به عنوان نمونه در مطالعات گوناگون، سطح ویژه تا 9/3 برابر بزرگتر، حجم تخلخل تا 23 برابر بزرگتر، میزان تبدیل واکنش دهنده مد نظر تا 5/7 برابر بزرگتر، بازده محصول مد نظر تا 7 برابر بزرگتر و انتخاب پذیری محصول دلخواه تا 4 برابر بیشتر برای کاتالیست ایروژلی نسبت به کاتالیست زروژلی گزارش شده است.

    کلیدواژگان: ایروژل، کاتالیست، همنهشت، خواص و عملکرد
  • سعید زینالی هریس*، ماریا نوروزی گزکوه صفحات 70-88

    نانوچندسازه های بسپاری از متنوع ترین مواد امروزی و دارای خواص بی همتایی هستند، ولی با این حال مواد بسپاری نمی توانند به تنهایی، دامنه گسترده ای از خواص مطلوب روانه شناختی را از خود نشان دهند، از این رو برای توسعه کارایی بالای این نانوچندسازه ها، به امتزاج این چندسازه ها، با موادی مانند نانوصفحات رس که یکی از تجاری ترین و موثرترین نانوصفحات رایج است، نیازمندیم. بنابراین در این تحقیق، مروری بر مطالعه های پیشین انجام شده برای بررسی اثر نانو صفحات رس در نانوچندسازه پلی پروپیلن/ رس بر خواص روانه شناختی آمیزه های امتزاج ناپذیر بسپاری انجام شده است. براساس بررسی های ما، مشخص شد که برای برهمکنش های ضعیف چندسازه های بسپار/ نانو صفحات رس و در سامانه هایی که پخش ذرات نانو در آن ها پایداری کمی دارد، افزودن سیلیکات لایه ای کمترین تاثیر را بر رفتار روانه شناختی نانوچندسازه دارد. برای برهمکنش های قوی چندسازه های بسپار/صفحات رس، یک انتقال از رفتار روانه شناختی مایع گونه به رفتار جامدگونه در اندازه های نسبتا کم از سیلیکات (2-1 درصد وزنی) دیده می شود. از طرفی، براساس بررسی های انجام شده، مشخص شده است که نانوصفحات رس با افزایش گران روی و کشسانی ماتریس بسپار به گسترش ریخت شناسی فازی کمک می کند.

    کلیدواژگان: نانوچندسازه، نانوصفحات رس، پلی‌پروپیلن، خواص روانه‌شناختی، مدول کشسانی
  • پریا امیرعابدی، علی اکبری*، رضا یگانی، صبا روشیان صفحات 89-100

    استفاده از تماس دهنده های غشایی برای پالایش گازهای اسیدی یکی از پیشرفت های مهم در فرایندهای مهندسی و حفاظت از محیط زیست است. باوجود برتری های متعدد تماس دهنده های غشایی، تر شوندگی غشاها مهم ترین مشکل در گسترش این فناوری به شمار می رود. در راستای کاهش مشکل تر شوندگی، در این پژوهش، غشاهای الیاف توخالی پلی پروپیلنی فوق آبگریز تهیه و ساختار و عملکرد غشاها، به وسیله آزمون های مختلف ارزیابی شد. نتایج حاصل از اندازه گیری زاویه تماس، نشان داد که برای غشاهای پوشش دهی شده با گروه عاملی متیل و فلویور اندازه زاویه تماس به ترتیب تا °162 و °155 افزایش یافت. همچنین نتایج به دست آمده از نمودار ویلسون نشان داد که مقاومت انتقال جرم غشاهای خالص، پوشش دهی شده با گروه عاملی متیل و فلویور به ترتیب برابر با 78/30% ، 79/18% و 45/22% است. بدین ترتیب غشاهای پوشش دهی شده با گروه عاملی متیل از پتانسیل بالایی برای کاربرد در تماس دهنده های غشایی برخوردار هستند.

    کلیدواژگان: پلی‌پروپیلن، پوشش‌دهی، فوق آبگریز، تماس‌دهنده‌های غشایی، نمودار
  • اخبار و گزارش ها / اخبار داخلی انجمن
    صفحه 103
|
  • N. Esfandiari*, M. Ghasemipour Pages 6-19

    Many parameters affect the efficiency of enhanced recovery operations in methane-containing coal beds. Some of the most important parameters in this research were studied. The best output for performing enhanced recovery of these parameters was obtained in ECLIPSE reservoir simulation software. After selecting the data for sensitivity analysis, the corresponding models were defined with different conditions. Then the results of this simulation were analyzed. Sensitivity analysis indicators include the amount of produced carbon dioxide, as well as the rate of this product plus the amount of carbon dioxide stored in the reservoir which is important for the oil and gas industry from the environmental point of view. According to the results of the sensitivity analysis in line with the studied parameters, it can be stated that if the permeation parameters and the porosity of the slit system be lower than a certain extent, they will lead to failure in the process of enhanced recovery. Meanwhile, the other three parameters, reservoir pressure, Langmuir pressure, and Yang coefficient, only affect the efficiency of the enhanced recovery operation.

    Keywords: Coalbed Reservoirs, Methane, Enhanced Recovery, Reservoir Parameters, Carbon Dioxide
  • H. Ganji*, M. Sadi Pages 20-40

    Environmental regulations have become more stringent on acid gas emissions to atmosphere. So, selecting the right process for sulfur recovery from refinery acid gases is very important. In this manuscript, different technologies for sulfur recovery have been reviewed and their advantages and disadvantages have been investigated. Selecting suitable technology depends on different parameters such as unit capacity, the feed composition, required recovery, operating condition and economy. The results of this study show that to obtain sulfur recovery about 97% at refineries with high capacity, the modified Claus process is the best choice. To achieve more recovery, one of the tail gas treatment technologies should be applied after Claus process. These technologies include sub-dew point, direct oxidation, converting sulfur species to H2S and absorb with selective amine, converting sulfur species to SO2 and absorb with suitable solvent. This study revealed that to increase sulfur recovery to more than 99.9%, the best choice is selective absorption of hydrogen sulfide with amine and recycling it to the Claus process.

    Keywords: Sulfur Recovery, Tail Gas Treatment, Efficiency, Technologies
  • N. Tangaki, B. Khoshandam* Pages 41-48

    In this study the fabrication of printed heaters using conductive film prepared by nano graphite and nano copper was investigated. One of the features of this heater, is high stability and low energy consumption, which makes it possible to build a heater by producing high temperature. Initially, nano copper was produced by using the polyol method, in which polyvinylpyrrolidone was used as a protective agent. According to the scanning electron microscopy(SEM) analysis, the copper nanoparticles had a size range of about 35±9 nm. The copper particles were confirmed by XRD to be crystalline copper with a face-centered cubic (fcc) structure. In addition, graphite, 1-methyl-2-pyrrolidinone (as film solvent) and copper nanoparticles (to increase film conductivity), a conductive film with a weight percentage of 60.21% was prepared. The optimum film resistivity, which was printed as a conductive film on the glass surface with dimensions of 10 x 1 cm, and dried by the oven at 170 °C, was 126.8 ohms. Finally, when the film was connected to a 24 V supply, temperature of the film increased to200°C. Due to its stability and uniform heat, the heater can be used in the electronics industry.

    Keywords: Copper Nanoparticle, Graphite, Printed Film, Polyol Method
  • T. Yousefi Amiri*, H. Bargozin, J. S. Moghaddas Pages 49-69

    Silica aerogels are attractive candidates as catalyst support due to their very large surface area and high open porosity. This paper reviews the silica aerogel supported catalysts. General methods of silica aerogel synthesis and catalytic phase incorporation into aerogel matrix described. Aerogel synthesis consists of two main steps: wet gel preparation and drying the gel to obtain aerogel. Catalytic active phase can be added before or after silica gel formation. In the first approach, active phase precursor or as-prepared nanoparticles added to silica precursor. Active phase introduced into matrix structure during the gelation of matrix. In the second approach, active phase either impregnated on the silica wet gel or deposited on the aerogel by impregnation or vapor infiltration. Aerogel catalysts synthesis and aerogel drying methods, and used silica precursor as well as the studied reactions in the catalytic application of silica aerogel have been collected. Finally, a comparison between the properties and performance of the aerogel and xerogel catalyst have been presented which results confirm the favorable properties and better performance of aerogel catalysts in comparison with xerogel catalysts. As typical results in different studies, for aerogel catalyst the specific surface area up to 3.9 times larger, the pore volume up to 23 times larger, the reactant conversion up to 7.5 times larger, the product yield up to 7 times larger, and the desired product selectivity up to 4 times larger than those for xerogel catalyst have been obtained.

    Keywords: Aerogel, Catalyst, Synthesis, Properties, Performance
  • S. Zeinali Heris*, M. Norouzi Gaz-koh Pages 70-88

    Polymeric nanocomposites are one of the most diverse today’s materials and have unique properties, but a polymer alone is not capable of exhibiting a wide range of desirable rheological properties. Therefore, for development and high efficiency of these nanocomposites, the need to merge these composites with materials such as clay nanoparticles that is one of the most commercial and effective nanoparticles. So, in this study, a review on previous researches has been performed to investigate the effect of clay nanoparticles on polypropylene/clay nanocomposite rheological properties of immiscible polymeric mixtures. Based on the studies, it was found that for the poor interactions of polymer/clay nanoparticles composites and in systems where the dispersion of nanoparticles was less stable, the addition of layer silicates had minimal effect on the rheological behavior of the nanocomposites. For the strong interactions of polymer/clay composites, a transition from rheological behavior of liquid species to solid species behavior is observed at relatively low amounts of silicate (1–2 wt.%). Studies show that clay nanoparticles contribute to the development of fuzzy morphology by increasing the viscosity and elasticity of the polymer matrix.

    Keywords: Nanocomposite, Clay Nanoparticles, Polypropylene, Rheological Properties, Elastic Modulus
  • P. Amirabedi, A. Akbari*, R. Yegani, S. Raveshiyan Pages 89-100

    The use of membrane contactors for acidic gases purification is one of the important advances in engineering processes and environmental protection. Despite the many advantages of membrane contactors, the wetting of membranes is the most important problem in developing this technology. In order to reduce the wetting problem of membranes, in this work, super hydrophobic polypropylene hollow fiber membranes were prepared and their structure and performance were evaluated by various tests. The results of the contact angle measurements showed that for the membranes coated with methyl and fluorine functional group the contact angle increased to 162° and 155°, respectively. The results of Wilson's plot also showed that the mass transfer resistance of pure, methyl-coated and fluorine-coated membranes was 30.78%, 18.79% and 22.45%, respectively. Therefore, methyl-coated membranes have a high potential to be used in membrane contactors.

    Keywords: Polypropylene, Coating, Superhydrophobic, Membrane Contactors, Wilson's Plot