فهرست مطالب

پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر - سال ششم شماره 4 (پیاپی 22، زمستان 1401)

نشریه پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
سال ششم شماره 4 (پیاپی 22، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقداد عظیمی، سعید توانگر*، سید قربان حسینی، محمد اقدام طلب صفحات 3-21
    موضوع تحقیق

    نانو ذرات گوتیت خالص با موفقیت با روش اکسیداسیون محلول و با استفاده از پیش ماده های سولفات آهن(II) هفت آبه(FeSO4.7H2O) و هیدروکسیدسدیم(NaOH) سنتز شد.

    روش تحقیق

    در این پژوهش با طراحی آزمایش توسط نرم افزارMinitab ، با استفاده از روش فاکتوریل کامل، در دمای oC40، تغییرات دو پارامتر، دبی هوای دمیده شده در محلول واکنش(Q) و نسبت درصد جرمی مواد اولیه(R) (درصد جرمی سولفات آهن(II) به درصد جرمی هیدروکسیدسدیم)، در دو سطح (Lit/min3/13و2Q=) و (3و1R=)، مورد بررسی قرار گرفتند. تحلیل کیفی نتایج آزمایشات، توسط پراش اشعه ایکس(XRD)، سنتز فاز گوتیت (α-FeOOH) اکسی هیدروکسیدآهن را مورد تایید قرار داد و نتایج طیف سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس(EDX)، نشان داد که گوتیت سنتز شده دارای درصد خلوص نقطه ای بالای (٪8/99≤) می باشد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی(FESEM) برای گوتیت، ساختار بلوری میله ای شکل، با متوسط اندازه ی مجموعه ذراتی بین ​​(nm43-23)، بسته به میزان R و Q را گزارش داد و با تحلیل نتایج پتانسیل اکسایش-کاهش (ORP)، مشاهده شد که زمان پایان واکنش تشکیل گوتیت بین s635 الی s2210 می باشد.

    نتایج اصلی

    تحلیل آماری نتایج، توسط نرم افزار Minitab، سبب بدست آمدن روابط همبستگی[1] ،بین دو پارامتر (Q و R) دو پاسخ (زمان پایان واکنش(t) و متوسط اندازه ی مجموعه ذرات(d)) در دمای محلول واکنشoC40، برای گوتیت گردید. با توجه به این روابط مشاهده شد در دمای محلول واکنش oC40، با افزایش دبی هوا(Q) و کاهش نسبت درصد جرمی مواد اولیه(R)، زمان پایان واکنش و متوسط اندازه ی مجموعه ذرات گوتیت، به طور کلی کاهش می یابند و بالعکس. همچنین درصد تغییرات(R)، تاثیرات بیشتری نسبت به تغییرات (Q)، بر متوسط اندازه ی مجموعه ذرات و زمان پایان واکنش، دارد.

    کلیدواژگان: گوتیت، اکسیداسیون محلول، پتانسیل اکسایش-کاهش، زمان پایان واکنش، روابط همبستگی
  • فریبا سلطان الکتابی*، حمید نیرومند صفحات 23-32

    موضوع تحقیق: 

    در این پژوهش روش سنتز رزین فنول فرمالدهید که می تواند در صنعت چوب و نیوپان کاربرد داشته باشد مورد بررسی قرار گرفته است. این رزین به دو صورت نوولاک و رزول تهیه می شود که با تغییر شرایط واکنش محصولات متفاوتی تشکیل می شوند. رزول به عنوان چسب مایع در صنعت چوب و نیوپان استفاده می شود.

    روش تحقیق: 

    عوامل مختلفی مانند نسبت مولی فرمالدهید به فنول،pH  محیط واکنش، دما و زمان واکنش و مقدار خروج آب حاصل از واکنش در سنتز رزین رزول و خواص محصول نهایی موثر می باشند. سنتز این ماده در شرایط واکنشی  با نسبت مولی فرمالدهید به فنول از 1/84 تا 2/50،pH  محیط واکنش از 4/0 تا 10/85، دمای واکنش از 80 تا C◦ 100، زمان واکنش از 0/5 تا 4 ساعت و مقدار آب حاصل خروجی بر حسب عدد بدون بعد دی هیدراتاسیون 0/18 تا 1/02 انجام شد.

    نتایج اصلی:

     نتایج نشان دادند که بیشترین زمان پایداری محصول به مدت 18 روز با نسبت مولی 2، محیط قلیایی در pH 9 تا 10، دمای90 تا C◦ 95 و زمان واکنش2 ساعت به دست آمد. علاوه بر این گرانروی، چگالی، زمان ژلینگی و درصد جامدات در محصول به ترتیب cP 180،g/cm3 1/224،S  30 و 51/20% حاصل شدند. با افزودن دی اتیلن گلایکول و اوره خواص محصول بهینه شد. با افزودن 8% دی اتیلن گلایکول زمان پایداری به 105 روز افزایش یافت و با افزودن 4% اوره میزان فرمالدهید آزاد در محصول به 1/29%کاهش یافت. با توجه به خواص محصول تولید شده می توان برای تولید انبوه رزین از شرایط واکنش به دست آمده استفاده نمود.

    کلیدواژگان: سنتز رزول، شرایط واکنش، نسبت مولی فرمالدهید به فنول، پایداری، زمان ژلینگی
  • مهدی صدیقی* صفحات 33-42

    موضوع تحقیق: 

    تبدیل کربن دی اکسید به هیدروکربن ها یک فرایند بالقوه است که باعث کاهش و کنترل پایدار این گاز گلخانه ای می شود. مطابق با اهداف توسعه پایدار از برنامه توسعه سازمان ملل متحد ، گاز مایع سوختی سازگار با محیط زیست تلقی می شود و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. هیدروکربن های سبک را می توان مستقیما از هیدروژناسیون کربن دی اکسید بر روی یک کاتالیست مناسب سنتز کرد.

    روش تحقیق: 

    هدف اصلی این مطالعه بررسی سنتز مستقیم گاز مایع از هیدروژناسیون کربن دی اکسید با استفاده از کاتالیست SBA-15 اصلاح شده با نانوذرات مس و روی بود. این مطالعه در راکتور بستر ثابت با استفاده از هیدروژن و کربن دی اکسید به عنوان گاز واکنش دهنده انجام شده است و ارزیابی شرایط عملیاتی نظیر دمای واکنش و زمان اقامت مورد ارزیابی قرار گرفتند.

    یافته های تحقیق: 

    نتایج نشان داد که با اصلاح کاتالیست با سایت های فعال مس و روی، سطح فعال کاتالیست به m2.g-1 542 کاهش می یابد. همچنین نتایج SEM نشان داد که افزودن اکسیدهای فلزیZnO  و CuO منجر به توزیع یکنواخت در کانال های درونی کاتالیست 1Cu1Zn/SBA-15 شده است و هیچ گونه تجمعی اتفاق نیافتاده است. شرایط بهینه برای تولید LPG در دمای oC 360 و زمان اقامت g.h.mol-1 10 به دست می آید. در این شرایط درصد تبدیل CO2 و انتخاب پذیری LPG به ترتیب برابر 6/24% و 8/64% به دست آمد. با افزایش دما مقدار LPG افزایش می یابد و سپس بعد از دمای بهینه افزایش چندانی در مقدار LPG تولیدی مشاهده نمی شود. با افزایش زمان اقامت بعد از مقدار بهینه، درصد تبدیل CO2  تغییر چندانی نمی کند و این نشان دهنده این است که واکنش در محدوده تیوری ترمودینامیکی خود می رسد. همچنین آزمون عمر کاتالیستی 1Cu1Zn/SBA-15 نشان داد که درصد تبدیل CO2 و انتخاب پذیری LPG تا 85 ساعت تغییری نمی کند. نتایج نشان داد که کاتالیست سنتز شده می تواند در فرایند هیدروژناسیون CO2 به LPG عملکرد مناسبی داشته باشد.

    کلیدواژگان: CO2، هیدروژناسیون، گاز مایع، زمان اقامت، غیر فعال شدن
  • منیره کاظمی، مجید امامی میبدی*، سید حمید اسماعیلی فرج صفحات 43-56

    موضوع تحقیق:

     سینتیک واکنش ایزومریزاسیون زایلن روی کاتالیست Mo-Pt @ZSM5 تاکنون بررسی نشده است. در این تحقیق، واکنش منفرد برگشت پذیر متازیلن به پارازایلن برای مدلسازی این فرآیند، مطالعه شده است. با توجه به اینکه خوراک واحد صنعتی، فقط مقادیر کمی از ترکیبات غیر زایلنی دارد، صرف نظر از سایر واکنشها منطقی به نظر می رسد و نتایج این تحقیق نیز آن را تایید می کند.

    روش تحقیق: 

    واکنش مورد نظر در فاز گازی و دماهای ثابت 375 و 378 درجه سلیسوس روی کاتالیست Mo-Pt @ZSM5 انجام شده است. خوراک ورودی از یک واحد صنعتی گرفته شده است. در هر تست دما ثابت در نظر گرفته می شود. در این تحقیق به منظور به دست آوردن مدلی ساده، فقط واکنش تعادلی متازایلن به پارازیلن در نظر گرفته می شود. ثابت سرعت رفت به عنوان پارامتر قابل تنظیم در نظر گرفته شده و ثابت سرعت برگشت، از ثابت تعادل متازایلن-پارازایلن گزارش شده در نوشتجات محاسبه می شود.  چون از واکنشهای دیگر صرف نظر شده، مجموع کسر مولی متازایلن و پارازایلن ثابت و برابر مجموع آنها در خوراک فرض شده و کسر مولی اورتوزایلن از ثابت تعادل متازایلن-اورتوزایلن گزارش شده در نوشتجات محاسبه می شود. با استفاده از موازنه جرم و معادله عملکرد ستون پرشده و نیز معادله ارگان برای برآورد تغییرات فشار در طول ستون، دستگاه معادلات دیفرانسیل مناسب در این تحقیق پیشنهاد شده و به روش عددی با استفاده از دستور ode45 در متلب، حل شده اند.

    نتایج اصلی:

     هم داده های تجربی و هم نتایج شبیه سازی با نرم افزار اسپن هایسیس، نشان می دهد در محدوده دمای مورد بررسی، دما اثر کمی روی ترکیب محصول خروجی به دست آمده دارد. بنابرین در بازه دمایی مورد بررسی، ثابت سرعت مستقل از دما فرض شده و مقدار بهینه ثابت سرعت واکنش متازایلن به پارازایلن برابر 1340 سانتیمتر مکعب محصول بر گرم کاتالیست بر ساعت است و برای واکنش برگشت از داده های ثابت تعادل برحسب دما به دست می آید. نتایج حاصل و مدل سینتیکی ساده پیشنهاد شده پیش بینی قابل قبولی از داده های تجربی می دهد.

    کلیدواژگان: زایلن، ایزومریزاسیون، کاتالیست، سینتیک.، مدلسازی
  • محمدحسین اقبال احمدی*، شکوفه طیبی صفحات 57-68

    موضوع تحقیق:

    کلیسناسیون کک نفتی فرآیندی شیمیایی است که طی آن کک نفتی به علت بالا رفتن حرارت، رطوبت و مواد احتراق پذیر فرار را از دست می دهد و در نهایت ارتقای خواص فیزیکی کک کلسینه را باعث می گردد. در این مقاله، فرآیند کلسیناسیون کک نفتی توسط کوره دوار بررسی و به کمک روش CFD به صورت دوبعدی مدلسازی می شود. هدف از مدلسازی و شبیه سازی آن، شناخت رفتار دمایی، غلظتی و حرکت سیال گاز داخل کوره است، تا بتوان بر اساس شناخت به دست آمده، طراحی و کنترل آن را به درستی انجام داد.

    روش تحقیق

    برای این منظور از نرم افزار کامسول کمک گرفته شد. کوره دوار کلسیناسیون کک نفتی شامل دو فاز جامد و گاز است که به صورت ناهمسو از کنار هم عبور می کنند. همه فیزیک های پیچیده موجود در سیستم، شامل واکنش های شیمیایی، انتقال حرارت های هدایتی، جابجایی و تشعشعی، انتقال جرم های درون فازی و بین فازی، تبخیر و رهایی مواد از فاز جامد به فاز گاز، ملاحظات آشفتگی جریان و روابط پیچیده آن در نظر گرفته شد. در نتیجه حل مدل به روش المان محدود، تغییرات متغیرهای اصلی شامل دما، غلظت مواد و سرعت سیال در بستر بدست آمد.

    نتایج اصلی

    نتایج نشان داد که تزریق میان بستری هوا نقش مهمی در ایجاد تغییرات در دما (حدود 100 درجه افزایش) و سرعت گرفتن واکنش های احتراق دارد. هم چنین بیشترین دمای کوره 1910 درجه سانتیگراد بدست آمد. تغییرات غلظت مواد در فاز گاز نیز عمدتا در هنگام ورود به بستر و در نواحی نزدیک تزریق میان بستری دیده شد. مقایسه نتایج با کارهای مشابه نشان از دقت بالای مدل سازی انجام شده بود.

    کلیدواژگان: کلسیناسیون، کک نفتی، کوره دوار، مدلسازی، CFD
  • سید مهدی آقایی، فرامرز نصیرزاده، آرزو جعفری*، داود خوزان، حامد نامدار صفحات 69-82

    موضوع تحقیق: 

    یکی از روش های نوین در فرایندهای افزایش بازیافت نفت از مخازن هیدروکربوری، به کارگیری امواج فراصوت است. در این تحقیق با استفاده از امواج فراصوت و اعمال آن در یک مخزن نمونه مقیاس بزرگ، به بررسی اثر آن در ازدیاد برداشت نفت به روش عددی پرداخته شده است.

    روش تحقیق: 

    در این تحقیق فرایند مدل سازی با استفاده از نرم افزار متلب انجام شده است. ابتدا با تعیین محیط متخلخل میزان افزایش فشار حاصل از موج فراصوت با توجه به حل معادلات صوت (هلمهولتز) توسط جعبه ابزار k-waves متلب بررسی شده و سپس با تعیین مخزن نمونه و حل معادلات حاکم بر مخزن میزان تغییرات فشار حاصل از جریان سیال در حضور چاه تولیدی به بررسی اثر موج فراصوت در ازدیاد برداشت نفت پرداخته می شود. در نهایت با توجه به تولید تجمعی در زمان مشخص از چاه تولیدی و تعیین بازیافت نفت از مخزن در حضور موج، به بررسی اثر پارامترهای موقعیت مکانی چاه و فاصله آن از منبع تولید موج، زمان شروع تولید موج، شیوه ای اعمال موج)پالسی و پیوسته)، در فرکانس و توان بهینه پرداخته می شود.

    نتایج اصلی: 

    با توجه به نتایج به دست آمده از مدلسازی، هرچقدر زمان شروع اعمال موج به روزهای اول تولید نزدیک تر باشد، میزان بازیافت نفت نیز بیشتر می شود؛ به گونه ای که با شروع اعمال موج فراصوت تحت توان 5 کیلووات و فرکانس 20 کیلوهرتز هم زمان با تولید نفت چاه از روز اول، بازیافت نفت نسبت به بازیافت نفت در حالتی که شروع اعمال موج از روزهای پنجاه و نود باشد، به ترتیب 4/5% و 8% بیشتر شده است. بازیافت نفت درصورتی که موج در زمان مشخص به صورت پیوسته به مخزن اعمال شود به میزان 1/8% نسبت به حالتی که در همان زمان به صورت پالسی اعمال شود، بیشتر است .نتایج مدل سازی نشان می دهد که هرچقدر فاصله منبع تولید موج با چاه تولیدی کمتر باشد، افت فشار محدوده چاه کمتر شده و بازیافت نفت افزایش می یابد. به طوری که طبق نتایج اگر منبع تولید موج در فاصله 200 فوتی از چاه تولیدی قرار گرفته باشد، نسبت به فاصله 1800 فوتی از چاه بازیافت نفت 7/1% افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت، امواج اولتراسونیک، شبیه سازی و مدلسازی، دبی تجمعی، تغییرات فشار
|
  • Meghdad Azimi, Saeed Tavangar*, Seyed Ghorban Hosseini, Muhammad Eghdamtalab Pages 3-21

    Research subject: 

    The pure Goethite nanoparticles were synthesized successfully with solution oxidation method and by using raw materials Iron (II) sulfate heptahydrate (FeSO4.7H2O) and sodium hydroxide (NaOH).

    Research approach: 

    In this study, the simulation of experiment was implemented by Minitab software, with complete factorial method, at 40°C, the variation of two parameters including the flow rate of entered gas in the solution reaction (Q) and mass percent ratio of raw materials (R) (mass percent of iron (II) sulphate to mass percent of sodium hydroxide), in two levels (Q=2 and 13.3 Lit/min) and (R=1 and 3) were evaluated. The qualitative analysis of results was performed by X-ray diffraction (XRD), synthesis of Goethite phase (α-FeOOH) confirmed Iron oxyhydroxide and the Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), illustrated that the synthesized Goethite has high purity percentage (≥99.8%). The field emission scanning electron microscopy (FESEM) for Goethite reported a bar-shaped crystal structure, with an average particle Cluster size between (23-43nm), based on R and Q and by analyzing the oxidation-reduction potential(ORP) results, it was seen that the reaction time of Goethite formation is between 635-2210s.

    Main results

    The statistical analysis of results with Minitab software can create Correlation relations for Goethite, between two parameters(Q and R) and two response (reaction time(t) and average particle Cluster size(d)) at the temperature of reaction solution 40°C. regarding the relations, it was seen that at the temperature of reaction solution 40°C, with an increase in air flow rate(Q) and decrease of the mass percent ratio of raw materials(R), the reaction time and average particles Cluster size of Goethite decrease generally and vice versatile. Also, the percentage change (R) has a higher impact on average particles Cluster size and reaction time than changes (Q).

    Keywords: Goethite, Solution oxidation method, Oxidation-Reduction Potential (ORP), Reaction time, Correlation relations
  • Fariba Soltanolkottabi*, Hamid Niroomand Pages 23-32

    Research subject: 

    In this research, the synthesis method of phenol-formaldehyde resin has been investigated, which can be used in the wood and chipboard industry. This resin is prepared in two forms, Novolac and Resole, which different products are formed by changing the reaction conditions. Resole is used as a liquid adhesive in the wood and chipboard industry.

    Research approach: 

     Various parameters are effective in the synthesis of the resin and the properties of the final product such as the molar ratio of formaldehyde to phenol, the pH of the reaction medium, the temperature and time of the reaction, and the amount of water released from the reaction. The synthesis of this material was carried out under reaction conditions with the molar ratio of formaldehyde to phenol from 1.84 to 2.50, the reaction medium pH from 4.0 to 10.85, the reaction temperature from 80 to 100 ◦C, the reaction time from 0.5 to 4 h, and the water output amount in the term of dehydration dimensionless number from 0.18 to 1.02.

    Main results

    The results showed that the maximum product stability time was obtained for 18 days at the molar ratio of 2, the alkaline medium at pH 9 to 10, the reaction temperature at 90 to 95 ◦C, and reaction time at 2 h. Moreover, viscosity, density, gelation time, and percentage of solids were obtained 180 cP, 1.224 g/cm3, 30 S, and 51.20%, respectively. Product properties were optimized by adding diethylene glycol and urea. The stability time increased to 105 days by adding 8% diethylene glycol and the free formaldehyde amount in the product decreased to 1.29% by adding 4% urea. According to the properties of the created product, the obtained reaction conditions can be used for the mass production of the resin.

    Keywords: Synthesis of resole, Reaction conditions, Molar ratio of formaldehyde to phenol, Stability, Gelation time
  • Mahdi Sedighi* Pages 33-42

    Research Subject: 

    The conversion of carbon dioxide into hydrocarbons is a potential process that can reduce and control greenhouse gases. According to the United Nations Development Program's sustainable development goals, liquefied gas is an environmentally friendly fuel. Hydrogenation of carbon dioxide over a suitable catalyst can be used directly to synthesize light hydrocarbons.

    Research Approach: 

    This study investigated the direct synthesis of liquefied petroleum gas from carbon dioxide hydrogenation using SBA-15 catalyst modified with copper and zinc nanoparticles. In this study, hydrogen and carbon dioxide were used as reactant gases, and the operation conditions such as reaction temperature and residence time were evaluated.

    Main Results

    The results showed that by modifying the catalyst with copper and zinc active sites, the active surface of the catalyst was reduced to 542 m2.g-1. Furthermore, SEM results revealed that the addition of metal oxides ZnO and CuO resulted in uniform distribution in the internal channels of the 1Cu1Zn/SBA-15 catalyst, with no aggregation. LPG production is optimal at a temperature of 360 oC and a residence time of 10 g.h.mol-1. These conditions yielded a CO2 conversion rate of 24.6% and a LPG selectivity of 64.8%, respectively. The amount of LPG produced increases as the temperature rises, and after reaching the optimum temperature, there is no significant increase in the amount of LPG produced. The percentage of CO2 conversion does not change much when the residence time is increased after the optimum value, indicating that the reaction has reached its thermodynamic theoretical range. According to the catalytic lifetime test of 1Cu1Zn/SBA-15, CO2 conversion percentage and LPG selectivity do not change after 85 hours. Based on the results of the experiments, the synthesized catalyst can hydrogenate CO2 efficiently to LPG.

    Keywords: CO2, Hydrogenation, LPG, Residence time, Deactivation
  • Monire Kazemi, Majid Emami Meibodi*, Seyyed Hamid Esmaeili-Faraj Pages 43-56

    Research subject:

    The kinetics of xylene isomerization reaction on Mo-Pt @ZSM5 catalyst has not been investigated so far. In this research, the single reversible reaction of meta-xylene to para-xylene has been studied to model this process. Considering that the feed of the industrial unit has only small amounts of non-xylene compounds, it seems reasonable regardless of other reactions and the results of this research also confirm it.

    Research approach:

    The desired reaction was carried out in the gas phase and constant temperatures of 375 oC and 378 oC on Mo-Pt @ZSM5 catalyst. The feed is taken from an industrial unit. In each test, the temperature is considered constant. In this research, in order to obtain a simple model, only the reversible reaction of meta-xylene to para-xylene is considered. The forward speed constant is considered as an adjustable parameter, and the backward reaction speed constant is calculated from the (meta-xylene)-(para-xylene) equilibrium constant reported in the literature. Since other reactions are neglected, the total mole fraction of meta-xylene and para-xylene is assumed to be constant and equal to their sum in the feed, and the mole fraction of ortho-xylene is calculated from the (meta-xylene)-(ortho-xylene) equilibrium constant reported in the literature. Using the mass balance and performance equation of the packed column as well as Ergun's equation to estimate the pressure changes along the column, a suitable differential equation system was proposed in this research and solved numerically using the ode45 function in MATLAB.

    Main results

    both the experimental data and the simulation results with the Aspen HYSYS software show that the temperature has little effect on the obtained results in the investigated temperature range. The optimal value of the reaction rate constant of metaxylene to paraxylene for the forward reaction is 1340 cm3 of product per gram of catalyst per hour. For the reverse reaction, it is obtained from the equilibrium constant data in terms of temperature. The results and the proposed simple kinetic model give a good prediction of the experimental data.

    Keywords: Xylene, isomerization, catalyst, kinetics., modeling
  • Mohammad Hosein Eghbal Ahmadi*, Shokoufe Tayyebi Pages 57-68
    Subject

    Petroleum coke calcination is a chemical process during which the petroleum coke loses moisture and volatile combustible materials due to the increase in temperature and ultimately improves the physical properties of the calcined coke. In this study, A 2-Dim model was developed for the petroleum coke calcination process via rotary kiln using the CFD approach. Understanding the temperature, concentration, and fluid movement behavior are the main goals for developing the simulation model, by using which the rotary kiln control and design can be performed.

    Methodology

    Comsol Multiphysics was applied to develop the simulation model. Petroleum coke rotary kiln calcination consists of two solid and gas phases, which cross each other counter-currently. All governing physics in the system, including chemical reactions, heat transfer via conduction, convection, and radiation, intra-phase and interphase mass transfer, evaporation or evolution of components from the solid phase into the gas phase, fluid turbulency and all complex relationships were considered. Using the finite element method, the governing equations of the model were solved, and consequently, the variation of temperature, components concentration, and fluid velocity was calculated.

    The main results

    It is concluded that tertiary air injection significantly affects the temperature profile and combustion reactions in the bed (About 100 degrees increase in temperature). In addition, the maximum temperature of 1910 °C has been achieved in the kiln. Concentration changes of components in the gas phase were also seen mainly in the bed entrance and in the areas near the tertiary air injection. Comparing the results with similar works showed the high accuracy of the developed model

    Keywords: Calcination, Petroleum Coke, Rotary kiln. Modeling, CFD
  • Sayed Mahdi Aghaei, Faramarz Nasirzade, Arezou Jafari*, Davood Khoozan, Hamed Namdar Pages 69-82

    Research topic: One of the new methods in the processes of increasing oil recovery from hydrocarbon reservoirs is the method of using ultrasonic waves. In this research, using ultrasonic waves and their application in a large-scale sample tank, its effect on increasing oil extraction by the numerical method is investigated.

    Research Method

    In this research, the modeling process has been performed using MATLAB software. First, by determining the porous environment, the amount of pressure increases due to ultrasonic waves due to solving the sound equations (Helmholtz) by MATLAB k-waves toolbox is investigated. Finally, considering the cumulative production at a specific time from the production well and determining the oil recovery from the reservoir in the presence of a wave, to examine the effect of well location parameters and its distance from the wave generation source, wave production starts time, wave application methods (Pulsed and continuous), is performed at an optimal frequency and power.

    Main results

    According to the modeling results, the closer the wave start time is to the first days of production, the higher the oil recovery rate; So that by starting the application of ultrasonic wave under the power of 5 kW and frequency 20 kHz simultaneously with the production of well oil from the first day, oil recovery compared to oil recovery in the case of starting the wave from the fifty and ninety days, respectively 4/5% and 8% more. Oil recovery is 1.8% higher if the wave is applied continuously to the reservoir at a given time than when pulsed at the same time. The modeling results show that the shorter the distance between the wave source and the production well, the lower the pressure drop in the reservoir area and the higher the oil recovery. According to the results, if the source of wave production is located at a distance of 200 feet from the production well, it will increase by 7.1% compared to the distance of 1800 feet from the oil recovery well.

    Keywords: enhanced oil recovery, ultrasonic waves, simulation, modeling, Cumulative rate, pressure change