نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال بیست و یکم شماره 1 (پیاپی 34، تابستان و زمستان 1381)

در این مقاله اختلاط گاز در راکتور بستر سیال در دماهای بالا در یک واحد پیشتاز مورد مطالعه قرار گرفته است. از آنجایی که سیستم اختلاط در ایجاد تماس موثر بین فازها نقش دارد و در واکنش های مهم صنعتی اختلاط فازهای واکنش دهنده از اهمیت ویژه ای برخوردار است، لذا مطالعه هیدرودینامیک فاز گاز در محل تزریق دارای اهمیت است. برای این منظور، 8 نوع سیستم توزیع کننده گاز (اسپارژر) طراحی و هیدرودینامیک آنها در دمای حدود 400 درجه سانتی گراد با تزریق گاز متان با عنوان ردیاب مورد آزمایش قرار گرفت. نتیجه های آزمایش ها نشان می دهند که بدنه خارجی اسپارژر به عنوان محافظ حباب عمل کرده و در این ناحیه، تماس بین فازها به حداقل مقدار خود کاهش می یابد. از طرفی یک نوع از اسپارژرها شناسایی شد که می تواند عمل تماس بین فازها را تا حدودی بهبود بخشد.

اجکتور یکی از دستگاه های مهم برای ایجاد خلا و اختلاط سیالات است. در این تحقیق سعی شده تا با شبیه سازی جریان سیال در داخل اجکتور درک بهتری از رفتار جریان به دست آید. با توجه به اینکه سه رژیم زیر صوت، در حد صوت و بالای صوت به طور همزمان در داخل اجکتور وجود دارد، متغیر فشار به عنوان متغیر اصلی برای حل در نظر گرفته شده و چگالی، به عنوان متغیر ثانویه از معادله حالت به دست آمده است. برای گسسته سازی معادله ها از روش حجم محدود در مختصات چسبیده به مرز براساس شبکه هم مکان استفاده شده است. به منظور حل معادله ها، روش SIMPLEC برای جریان تراکم پذیر توسعه داده شده و برای حل مشکل تفکیک میدان فشار و سرعت از روش Rhie-Chow در یک شبکه هم مکان استفاده شده است. برای تقریب چگالی روی مرزهای المان حجم از روش تقریب مرکزی و برای ترم تصحیح چگالی روش بالا دست مورد استفاده قرار گرفته است. برای تقریب کمیت های انتقال روی سطح های المان حجم از روش های دو گانه بالا دست و QUICK و روش حداقل شیب استفاده شده است. ماتریس ضریب ها با استفاده از روش حل ماتریس های سه قطری حل شده اند. برای مقایسه نتیجه ها با کارهای دیگران، از این روش برای حل یک نازل همگرا واگرا استفاده شده و با کارهای عددی و تجربی موجود در منابع مقایسه شده است. نتیجه ها برای نازل همگراواگرا نشان می دهد که برای سیال غیرلزج استفاده از تقریب های مرتبه اول بهتر از تقریب های مرتبه دوم است، زیرا دقت نتیجه ها تفاوت زیادی ندارد ولی پایداری روش های با دقت مرتبه اول بهتر است. در حالیکه برای سیالات لزج تقریب های با دقت مضاعف، فیزیک جریان را بهتر و دقیق تر نشان می دهند. همچنین نتیجه های حاصل از حل جریان در داخل اجکتور نشان می دهد که رفتار جریان در داخل اجکتور بسیار پیچیده است و وجود موج انبساطی اثر شدیدی روی توزیع فشار بویژه در نزدیکی دیواره اجکتور دارد. برای تقریب کمیت های انتقالی از روش دو گانه بالا دست و حداقل شیب که دقت مضاعف دارد استفاده شده است. روش QUICK در داخل اجکتور ناپایداری تولید کرده و مانع از همگرایی کامل روش حل می شود ولی روش حداقل شیب به خوبی همگرا شده و رفتار موج انبساطی را نشان می دهد.

پسته یکی از فرآورده های مهم و استراتژیک در بین فرآورده های صادراتی کشورمان به شمار می آید. طراحی خشک کن مناسب برای خشک کردن پسته به صورت مطلوب و تعیین شراط بهینه انبار مانی در گرو داشتن منحنی های رطوبت تعادلی دقیق آن است. در این پژوهش دستیابی به منحنی های جذبی و دفعی پسته و مدل ریاضی آن که در مدل سازی و حل معادله های انتقال جرم و انرژی در طراحی سیستم های خشک کن مورد نیاز است، امکان پذیر شده است. با بهره گیری از روش استاندارد آزمایشگاهی COST 90 منحنی های مذکور در چهار دمای 15، 25، 35 و 40 درجه سانتی گراد برای پودر پسته و دمای 15 و 35 درجه سانتی گراد برای مغز پسته و پسته کامل تعیین شدند. از اطلاعات آزمایشگاهی به دست آمده، مدل ریاضی جذب و دفع رطوبت پسته ارایه شد و با استفاده از آنها حرارت پیوندی آب و پسته در حالت های جذب و دفع به دست آمد.

جذب گازهای متان و نیتروژن خالص روی سه نوع جاذب (زئولیت 5A و کربن غربال مولکولی CMS955 و CMS938 ساخت شرکت ژاپنی Takeda) در دمای 26 درجه سانتی گراد و فشارهای یک تا ده بار به کمک یک دستگاه اندازه گیری ایزوترم و با استفاده از روش های حجمی تعیین شده است. برازش اطلاعات آزمایشگاهی به دست آمده با مدل های لانگ موئیر، لانگ موئیر – فرندلیچ (Sips)، Toth و مدل توسعه یافته لانگ موئیر مورد آزمون قرار گرفت. نتیجه های آزمایشگاهی نشان داد که CMS955 جاذب بهتری برای جداسازی این دو گاز است و در ثانی مدل لانگ موئیر با داده های آزمایشگاهی مطابقت ندارد. مدل های Sips، Toth و توسعه یافته لانگ موئیر نتیجه های مشابهی می دهند که از بین آنها مدل توسعه یافته به علت سادگی ترجیح داده می شود.
همچنین ایزوترم تعادلی جذب مخلوط گازهای متان و نیتروژن در سه ترکیب متفاوت 3.5، 5 و 10 درصد نیتروژن به دست آمد. مقایسه داده های آزمایشگاهی با سه مدل لانگ موئیر فرندلیچ (Sips)، Toth و لانگ موئیر توسعه یافته نشان داد که تطابق این مدل ها با نتیجه های تجربی مشابه است. از بین این مدل ها، مدل توسعه یافته لانگ موئیر به دلیل سادگی در محاسبات ترجیح داده می شود.
رفتار سینتیکی سیستم N2-CH4- CMS955 با استفاده از روش های مداوم پیوسته در فشارهای یک اتمسفر و 8.1056 اتمسفر و با کسرهای مولی نیتروژن برابر 0.042، 0.019 و 0.005 در دمای 26 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت و منحنی های شکست مربوط به آنها به دست آمد.

تکنولوژی های رایج در حذف ذره های معلق و کربن مونواکسید حاصل از فعالیت اتومبیل ها و نیروگاه ها بسیار موثر هستند اما این تکنولوژی ها قادر به حذف حلال هایی چون استون، الکل، ترکیب های هالوژن دار، ترکیب های گوگرددار، سورفکتنت ها و حلال های مقاوم نیستند. این ترکیبها افزون بر به خطر انداختن سلامتی انسان ها، از هوا به داخل سطح زیر لایه های سرامیکی و نیم رساناهای فلزی نفوذ و روی این سطوح رسوب می کنند و باعث خرابی آنها می شوند. بنابراین، روش فوتوکاتالیزوری به عنوان روش مناسب برای حذف حلال های مقاوم و کربن مونواکسید پیشنهاد می شود. در این تحقیق کاتالیزور به روش محلول – ژل ساخته شده و سپس روش های افزایش بازدهی فوتوکاتالیزوری آن بررسی شده است به این منظور موادی که جاذب مواد آلاینده هستند به فوتوکاتالیزور افزوده شده و درصد تبدیل کربن مونواکسید به کربن دی اکسید برای ارزیابی بازدهی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از ماده جاذب اکسید آلومینیم استفاده شده تا غلظت مواد آلاینده در مجاورت مکان های فعال افزایش یابد و باعث افزایش درصد تبدیل شود. نتیجه های حاصل از آزمایش ها نشان می دهد که در زمان پرشدگی 4 106 گرم ثانیه بر مول، بازدهی فوتوکاتالیزوری بالای 80 درصد حاصل می شود. این مقدار برای کاتالیزور تیتانیم دی اکسید بدون ماده جاذب 15 106 گرم ثانیه بر مول است. در نتیجه افزایش ماده جاذب باعث افزایش غلظت مواد آلاینده در نزدیکی مکان های فعال می شود و به عبارت دیگر با مقدار معین کاتالیزور دبی مولی بیشتری از مواد آلاینده تجزیه می شود.

حلالیت 1، 3، 5- تری اکسان در حلال های دو جزیی (1- بوتانول+متانول)، (1-بوتانول+اتانول)، (1-بوتانول+2-پروپانول) و (1- بوتانول+1- پروپانول) در دمای 30 درجه سلسیوس اندازه گیری شده است و سپس داده های حاصل به منظور تخمین ضریب فعالیت تری اکسان با مدلهای Van Laar, Margules, UNIQUAC, Wilson تطبیق، و پارامترهای مدلهای مذکور محاسبه گردیده است. مقایسه حلالیت های محاسبه شده بر اساس این مدلها با مقادیر تجربی، بر کارایی مدلهای استفاده شده دلالت دارد.

در این مقاله فرآیند الفین زدایی از هیدروکربن های آروماتیک (بنزن، تولوئن، زایلین ها) با استفاده از بسترهای بنتونیت فعال شده که در اصطلاح Clay نامیده می شوند مورد مطالعه قرار گرفته است. با این هدف که از نظر علمی جزئیات دقیق تری از چگونگی انجام این فرآیند، نوع واکنش ها و گستردگی مکانیسم های درگیر در آن روشن شده تا بتواند از لحاظ کاربردی برای صنایع آروماتیک پتروشیمی و دیگر کاربران این فرآیند مفید واقع گردد. به این منظور یک میکروراکتور آزمایشگاهی ساخته و فرآیند صنعتی به وسیله آن شبیه سازی شد. واکنش ها در رفتار 200psi و در محدوده دمایی 75 تا 225 درجه سانتی گراد با استفاده از الفین های خطی و حلقوی انجام شدند. نتایج به دست آمده از مطالعات GC و GC/MS نشان داد که دمای بهینه عملیات 150 تا 175 درجه سانتی گراد می باشد و در این شرایط فرآیند به طور اساسی از طریق واکنش های آلکیلاسیون انجام می شود.