نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران
سال بیست و ششم شماره 3 (پیاپی 46، پاییز 1386)

در این پژوهش، کارایی برخی حلال های آلی قطبی در جداسازی بنزن از برش نفتی 8C-6C با استفاده از فن استخراج مایع_ مایع مورد بررسی قرار گرفت. دراین راستا هر یک از عامل های موثر در جداسازی از جمله نوع، میزان حلال استخراج کننده و تعداد مراحل استفاده شده مطالعه شد. برش نفتی 8C-6C با عنوان تجاری406AW- با دامنه جوش 60 تا 80 درجه سانتی گراد، حلالی است متشکل از هیدروکربن های پارافینی و سیکلو پارافینی با تعداد کربن شش تا هشت که به عنوان حلال درصنایع شیمیایی، آرایشی، غذایی و به عنوان رقیق کننده لاک ها، رنگ ها و جلادهنده ها کاربرد دارد. حلال های استخراج کننده تحت بررسی شامل دی متیل سولفواکسید (DMSO)، سولفولان (Sulfolane)، بوتیلن گلایکول (BuG)، اتانول آمین (EA)، دی اتانول آمین (DEA)، تترا اتیلن گلایکول (TEG)، اتیلن گلایکول (EG)، فورفوریل الکل (FA) و تترا هیدرو فورفوریل الکل (THFA) هستند. تجزیه نمونه ها به وسیله ی فن کروماتوگرافی گازی در شرایط بهینه انجام و شناسایی اجزای موجود به وسیله ی طیف سنجی جرمی صورت گرفته است. از میان حلال های مورد آزمون، تترا هیدرو فورفوریل الکل بهترین نتیجه را نشان داده است. به منظور تکمیل فرایند حذف بنزن، استخراج شیمیایی نیز استفاده شد و میزان اولیه بنزن در حلال 406AW- از 5 درصد به کم تراز ppm 1 کاهش یافته است.

هیومیک اسید، یک پلیمر طبیعی است که دارای موضع های H + مربوط به عامل های اسیدی کربوکسیل بنزوئیک و فنلی (مکان های تبادل کاتیونی) است. این اسید به روش IHSS (انجمن بین المللی مواد هیومیکی) و به وسیله ی سود M 5/0 و هیدروکلریک اسید M 6 از خاک جنگلی استخراج و به وسیله ی فلوئوریدریک اسید M 3/0 و هیدروکلریک اسید M 1/0 خالص سازی شد. ظرفیت های تبادل کاتیونی کل و عوامل آن به طور مجزا به وسیله ی روش تیتراسیون پتانسیومتری به کمک سود 2/0 مولار در محیط آبی تعیین شدند. تثبیت یون های فلزی سرب، کادمیم و نیکل روی هیومیک اسید با روش ناپیوسته ظرفی با تثبیت قدرت یونی در pH های متفاوت انجام شدند. مقدار یون فلزی تثبیت شده به وسیله ی فن جذب اتمی شعله ای اندازه گیری شد. نتیجه های حاصل در 75/6= pHبا توجه به پایین بودن حدود تشخیص روش نسبت به یون های فلزی به ترتیب عبارت اند از: Ce(Pb+2) = 2748/1 mol/kg M.D>Ce(Cd+2) = 0989/1 mol/kg M.D>Ce(Ni+2) = 967/0 mol/kg M.D در بررسی دیگری با روش تیتراسیون پتانسیومتری با سود 2/0مولار ظرفیت تبادل کاتیونی هیومیک اسید نسبت به یون های فلزی سرب و کادمیم و نیکل به دست آمد. این نتیجه ها با نتیجه های به دست آمده از روش ناپیوسته ظرفی به طور کامل هم خوانی دارد. نتیجه های حاصل از نظریه ی تبادل یونی پیروی کرده و روند تثبیت یون فلزی روی هیومیک اسید به pH و قدرت یونی محیط، شعاع هیدراته و غلظت یون فلزی بستگی دارد. ضریب های توزیع بالا در 75/6=pH نشان دهنده بازده خوب روش برای حذف آلاینده های فلزی از محیط زیست است.

اهمیت بهبود مداوم فرایندها، سبب شده است که مدل های بهینه سازی متفاوتی برای "برنامه ریزی تولید" و"زمان بندی تولید" درصنایع فرایندی عرضه شود. در این پژوهش مساله "زمان بندی بهینه تولید درصنایع فرایندی" به وسیله ی ارایه یک مدل بهینه سازی "زمان بندی" مورد کنکاش قرار می گیرد. با آن که در طول دهه گذشته مدل های گوناگونی برای بهینه سازی زمان بندی تولید در فرایندهای ناپیوسته بیان شده است، اما در مورد فرایندهای پیوسته و نیز نیمه پیوسته مدل های قابل توجهی موجود نیست. نکات جدید فرمول بندی ارایه شده در مقاله حاضر شامل زمان بندی توام فرایندهای پیوسته و ناپیوسته با تاکید ویژه روی تبادل های جرمی در فعالیت های ذخیره سازی است.

با بررسی و مطالعه ویژگی های الکتروشیمیایی باتری های قلیایی دی اکسید منگنز روی از نوع تکمه ای Button cells)) و باتری های قابل شارژ دوقطبی Bipolar alkaline batteries)) مشخص شد که مشکل عمده در دستیابی به ظرفیت مناسب و رسیدن به تعداد چرخه های شارژ/ دشارژ بیشتر، استفاده از ترکیب نامناسب آندی است. لذا با به کارگیری یک روش جدید، نوع ویژه ای از پودر روی الکترولیتی با روکش آلیاژ قلع روی تهیه و از آن در ساخت آند باتری ها استفاده شد. در این روش الکترولیز آلیاژ قلع روی (Sn/Zn) بر سطح رسوب روی اسفنجی حاصل از الکترولیز انجام شد. بدین منظور از روش حمام های جداگانه (Dual bath technique) استفاده شد، به نحوی که الکترولیز روی خالص و الکترولیز آلیاژ قلع روی به طور متناوب تکرار شد. برای تعیین ویژگی های الکتروشیمیایی نمونه های تهیه شده، از فن های ولتامتری چرخه ای و امپدانس الکتروشیمیایی استفاده شد. افزون بر این، مقدار گاز حاصل از واکنش های خوردگی اندازه گیری شد. نتیجه های به دست آمده از این فن ها افزایش مقاومت در برابر خوردگی resistance) (Corrosion پودر روی دوپه شده با آلیاژ Sn/Zn، و همچنین برگشت پذیری بهتر واکنش ها را نسبت به پودر روی خالص نشان داد. نتیجه های آزمایش باتری های آزمایشگاهی مشخص کرد که استفاده از مواد ساخته شده در ترکیب آندی باتری های تکمه ای، ویژگی های الکتروشیمیایی را بهبود و در باتری های قابل شارژ توان چرخه ای شارژ و دشارژ را افزایش می دهد.

در این پژوهش اثر عامل های مهم بر آب کاری کروم سخت مانند دمای محلول، چگالی جریان و زمان حکاری بر برخی از ویژگی های پوشش کروم سخت شامل سختی، ضخامت و مورفولوژی سطح پوشش بررسی شده است. فولاد 37ST با 17/0 درصد کربن، از دسته ی فولادهای کم کربن، به عنوان فلز پایه انتخاب شده است. نمونه های فولادی قبل از آب کاری، در زمان های متفاوت (20، 30 و 40 ثانیه) حکاری شدند. سپس قطعه ها تحت شرایط متفاوت دمای محلول (30، 40، 50 و60 درجه سانتی گراد) و چگالی جریان (2A/dm 15،25، 35 و45)،آب کاری شدند. نتیجه ها نشان می دهد که افزایش چگالی جریان پوشش دهی سبب افزایش سختی، سرعت نشست رسوب می شود و افزایش دمای محلول سبب کاهش سختی و سرعت نشست رسوب خواهد شد. سختی پوشش با افزایش زمان حکاری کاهش می یابد. به نظر می رسد که تغییر زمان حکاری اثر بارزی بر سرعت پوشش دهی و ضخامت پوشش ندارد. پوشش کروم سخت بدون ترک در شرایط حمام آب کاری با دمای 50 درجه سانتی گراد و چگالی جریان 2A/dm 25 قابل حصول است و زمان های مختلف حکاری اثری بر ایجاد پوشش کروم سخت بدون ترک ندارد.

با توجه به توسعه شبکه گاز رسانی و کاهش قابل توجه مصرف نفت سفید و همچنین افزایش رشد مصرف بنزین در کشور، در این پژوهش امکان پذیری استفاده از نفت سفید برای افزایش میزان بنزین و گازوییل تولیدی در پالایشگاه های کشور و به ویژه پالایشگاه تهران به عنوان الگو، مورد بررسی قرار گرفت. لذا مخلوط های متفاوتی با استفاده از بنزین تجارتی پالایشگاه تهران، برش های سبک تر نفت سفید (210IBP- تا 225IBP- درجه سانتی گراد)، نفتای سنگین خروجی مستقیم از برج تقطیر و نفتای مخلوط (خوراک واحد یونیفاینر) تبدیل کاتالیستی یافته، ساخته و پس از بررسی ویژگی های کلیدی آنها بهترین مخلوط، با توجه به استاندارد شرکت ملی نفت ایران، انتخاب و آزمایش های موتوری و زیست محیطی روی آنها انجام شد. به منظور یک راه حل فوری در افزایش حجم بنزین، بنزین هایی با افزایش برش 225IBP- درجه سانتی گراد نفت سفید واحد آیزوماکس به بنزین پلاتفرمیت با نسبت های متفاوت تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین امکان افزودن برش +210 و +225 نفت سفید به گازوییل تجارتی مورد بررسی قرار گرفت که گازوییل حاصل، افزون بر افزایش حجم، ویژگی های آن نیز بهبود یافت. ویژگی های برخی از بنزین های تهیه شده و انتخابی به عنوان مناسب ترین، در مقایسه با بنزین وارداتی و بنزین تجارتی پالایشگاه تهران قابل قبول و در بیشتر پارامترها کیفیت بهتری را نشان می دهد. لذا امکان افزایش بنزین تولیدی در پالایشگاه ها، با تغییرهای جزیی در فرایند و همچنین افزایش ظرفیت واحد تبدیل کاتالیستی تا حد حذف واردات بنزین وجود دارد.

تزریق گاز و جابه جایی امتزاجی دینامیکی (Dynamic Miscibility) از متداول ترین مکانیسم های موجود در مرحله سوم افزایش برداشت نفت است. در تزریق گاز می توان با بالابردن فشار یا افزودن اجزای میانی (5-C 2C) به گاز شرایط را به حالت امتزاج پذیری نزدیک کرد. در یک فشار ثابت، حداقل درصد این اجزای میانی که می بایست برای رسیدن به امتزاج به گاز در شرایط Condensing اضافه شود،MMC (Minimum Miscibility Concentration or Composition) نامیده می شود. هدف از این مطالعه آزمایشگاهی، اندازه گیری حداقل غلظت امتزاج (MMC) گاز تزریقی غنی شده در نتیجه تزریق به نفت B و تعیین مقدار درصد تولید نهایی نفت است. در این مطالعه آزمایشگاهی از گاز خروجی تفکیک کننده مخزن A با متان 85 درصد مولی استفاده شد و برای غنی کردن آن از گاز همراه میعانات گازی تفکیک کننده مخزن A استفاده شد که با نسبت های متفاوت به گاز تفکیک کننده مخزن A افزوده شد. حداقل غلظت امتزاج (MMC) گاز مخزن A برای تزریق به نفت مخزن B در شرایط فیزیکی مخزن (فشار psi 4100 و دمای °F 215) تعیین شد. همچنین همه خواص سیال تولیدی قبل و بعد از زمان میان شکنی اندازه گیری و مشاهده شد بعد از زمان میان شکنی، میزان چگالی و نسبت گاز به نفت سیال تولیدی و ترکیب های گاز خروجی تغییرات محسوسی داشته است.

مخروطی شدن برای توصیف حرکت آب یا گاز به سمت بازه تولیدی چاه به کار می رود. مخروطی شدن، یک پدیده نامطلوب به شمار می آید که هزینه بهره برداری را افزایش می دهد و سبب کاهش بازده مکانیسم تخلیه شدن مخزن می شود. این پدیده عاملی است که سبب محدود کردن دبی تولید نفت از چاه می شود. مطالعه ی پدیده مخروطی شدن در مطالعات جامع مخزن و مدل سازی کل مخزن مورد توجه و بررسی قرار می گیرد. در این پژوهش، برای جلوگیری از اتلاف وقت و هزینه بالای مطالعه ی مخزن، مدل ساده ای برای یک چاه بر اساس ویژگی های آن و حرکت جریان به سمت چاه ارایه شده است تا بتواند با سرعت بیشتر و هزینه کم تر این پدیده را مورد مطالعه قرار دهد. در این مقاله، با مدل سازی این پدیده با روش IMPES این نتیجه ها حاصل شد که دبی تولید نفت نقش اصلی را در تولید آب دارد. آنالیز حساسیت روی تخلخل شکاف و ماتریکس نشان داد که زمان میان شکنی به تخلخل شکاف و برش آب به تخلخل ماتریکس بیشتر حساس است. همچنین با انجام آنالیز حساسیت روی تراوایی شکاف و ماتریکس، مشخص شد که زمان میان شکنی به تراوایی عمودی و افقی شکاف و برش آب به تراوایی افقی شکاف بیشتر حساس است. نتیجه های این مدل سازی با نتیجه های حاصل از مطالعه جامع مخزن باCMG مقایسه شده است.

در این پژوهش، با به کارگیری از یک منبع مس، مانند مس(II) نیترات 3 آبه O 2H 3. 2)3Cu(NO و با استفاده از فرایند شیمیایی سل ژل شامل آبکافت و پلی تراکم تترا اتیل اورتوسیلیکات (TEOS) و تعیین نسبت مولی 3/1=تترا اتیل اورتو سیلیکات/ اتانول و 2/6 = تترا اتیل اورتوسیلیکات/آب، ذره های مس(II) اکسید در بستر سیلیکا قرار گرفتند. هم چنین مشاهده شد که به وسیله ی واکنش حرارتی، ذره هایی از مس(II) اکسید با غلظت های متفاوت در نتیجه تجزیه ذره های مس(II) نیترات حاصل شده که روی بستر سیلیکا تشکیل می شوند. با استفاده از طیف سنجی زیر قرمز با انتقال فوریه (IR FT)، فرا بنفش مرئئ (UV-VIS) و الگوی پراش پرتو X (XRD) اثرگونه های فلزی مس و پایه اکسیدی خصوصیت یابی شدند. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) اندازه ی ذره ها را در گستره ی 180تا 200 نانومتر تعیین کرد. جدا شدن آب و گروه های هیدروکسیل از شبکه سیلیکا باعث تغییر خواص نوری یون های +2Cu در بستر سیلیکا شده که به وسیله ی تغییر در رنگ مونولیت و ویژگی های طیفی مشاهده شدند.

فرایند VAPEX، یک روش ازدیاد برداشت به کمک بخار حلال هیدروکربن است که از نظر مکانیسم، مشابه با فرایند ریزش ثقلی به کمک بخار آب (SAGD) است و در سال های اخیر توجه محققین را به خود جلب کرده است. این روش می تواند برای تولید نفت از ذخایر عظیم نفت سنگین با گرانروی بالا مناسب باشد. در این روش، از هیدروکربن های سبک (پروپان و بوتان) در حالت بخار اشباع برای کاهش گرانروی نفت سنگین استفاده می شود. نفت بهبود کیفیت یافته در اثر نیروی ثقلی از مخزن تخلیه می شود. ویژگی هایی همچون مصرف پایین انرژی، آلایندگی ناچیز زیست محیطی، بهبود کیفیت نفت در مخزن، هزینه های پایین سرمایه گذاری در مقایسه با روش های حرارتی،... از جمله مزایای این روش در مقایسه با روش های حرارتی ازدیاد برداشت به شمار می رود. در این تحقیق، عملکرد فرایند ازدیاد برداشت VAPEX در یک مدل دو بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور تزریق حلال به مخزن در شرایط نقطه شبنم، درصد ترکیب بهینه حلال بر اساس شرایط مخزن تعیین شد. تجزیه و تحلیل عملکرد فرایند در اثر تغییر متغیرهای عملیاتی دبی تزریق حلال و ضریب نفوذ حلال در نفت انجام شده است. نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که برای اعمال این فرایند در مخازن پر فشار، باید از مقدارهای بهینه دبی تزریق حلال در سیستم استفاده شود.

چکیده: روش تحلیل اکسرژی به عنوان روشی که توانایی محاسبه کیفیت انرژی در کل فرایند را به صورت کمی دارد شناخته شده است. در این تحقیق، تلفات اکسرژی در فرایند تولید آمونیاک با استفاده از خوراک گاز طبیعی که شامل فرایندهای تولید گاز سنتز، جذب 2CO و فرایند سنتز آمونیاک است، محاسبه شده است. برای شبیه سازی کامل واحد از نرم افزارهای Design II و Aspen Plus استفاده شده است. در واحد تولید آمونیاک، بازده اکسرژی قسمت های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته و دو روش برای افزایش بازده کلی واحد ارایه شده است. در روش پیشنهادی اول، غلظت های CO و 2CO ورودی به واحد متانایزر کاهش داده شده است. در روش پیشنهادی دوم، از یک ریبویلر جانبی روی سینی خوراک برج دفع واحد جذب 2CO استفاده شده است. با توجه به نتیجه های به دست آمده از روش پیشنهادی اول، بازده اکسرژی کل واحد سنتز به میزان 83 /0 درصد افزایش یافته و میزان اتلاف حدود MW 8 /1 کاهش یافته است. با استفاده از روش دوم نیز میزان اتلاف اکسرژی واحد جذب به میزان2/7 درصد معادل MW 865 /0 کاهش یافته است.

سینتیک فرایند هیدروژن زدایی ایزوبوتان، با وجودکاتالیست تجارتی پلاتین قلع در یک راکتور انتگرالی در گستره ی دمایی 425 تا 575 درجه سانتی گراد و تحت فشار جو بررسی شد. با انتخاب مکانیسم و مراحل متفاوت کنترل کننده سرعت مدل های متفاوتی استخراج شد. ضریب های ثابت سرعت و جذب هر مدل با استفاده از داده های تجربی به دست آمده در این بررسی و با به کار گیری روش ریاضی لونبرگ مارکوارت و انجام رگراسیون غیر خطی محاسبه شد. نتیجه های به دست آمده از بررسی های آماری هر مدل و مقایسه درصد خطای آنها با یکدیگر نشان می دهد که مدل توانی سرعت، بهترین هم پوشانی را با داده های تجربی به دست آمده در دمای 575 درجه سانتی گراد دارد.

در این تحقیق، جذب سطحی Cu(II)، Zn(II) و Cr(VI) موجود در پساب های صنعتی، به وسیله ی کربن فعال عادی و کربن فعال بارور شده با SDDC (Sodium Diethyl Dithiocarbamate) از دیدگاه سینتیکی با هم مقایسه شده اند. رفتار سینتیکی دو نوع کربن فعال در برج های جذب، مدل سازی شده است. برای این منظور، از اطلاعات آزمایشی Monser و همکارش، در خصوص جذب یون های فلزی روی این دو نوع کربن فعال در برج های جذب استفاده شده است. مدل سازی رفتار سینتیکی این سیستم ها نشان می دهد که نفوذ در درون ذره های کربن فعال، مقاومت تعیین کننده در جذب سطحی این یون ها روی کربن فعال است. ضریب های نفوذ موثر سه یون مورد مطالعه در کربن فعال عادی در حدود /s2m 12-10 25/2 محاسبه شد. ضریب های نفوذ موثر این سه یون در کربن فعال بارور شده با SDDC نیز 50 درصد بیشتر از آنها در کربن فعال عادی است.

در حال حاضر، یکی از روش های معمول و اقتصادی برای بالابردن شاخص ویسکوزیته روغن موتور، استفاده از مواد پلیمری است. بدین منظور از افزودنی پلیمری اتیلن پروپیلن دی ان مونومر که از خانواده کوپلیمرهای اولفینی است، برای بهبود ویژگی های ویسکوزیته روغن موتور استفاده می شود. دراین تحقیق، به بررسی مقایسه ای اثر مقدارهای متفاوت این پلیمر روی ویژگی های ویسکوزیته روغن موتور پرداخته شده است. با استفاده از روش Full Experimental Design، مقدارهای متفاوت مواد افزودنی به روغن پایه 150HVI -SN طی 16 آزمایش در راکتور مجهز به هم زن، به یکدیگر افزوده شد و روی روغن های فرموله شده آزمایش های VI، CCS و SSI انجام و نتیجه های حاصل تحلیل شد. نکته مورد توجه، دستیابی به نمونه ای است که دارای شاخص ویسکوزیته و پایداری برشی بالا باشد و همچنین بهترین عملکرد را در دمای عملیاتی پایین دارا باشد. از این رو، شاخص های بهترین نمونه روغن تهیه شده، با دو نمونه روغن موتور داخلی و خارجی مقایسه شده است. نتیجه های این تحقیق نشان داد که در هر یک از نمونه ها، میزان شاخص ویسکوزیته روغن با افزایش مقدار اتیلن پروپیلن دی ان مونومر، افزایش می یابد. همچنین ماده دی متیل آمینو اتیل متاکریلات نسبت به هیدروکسی اتیل متاکریلات، شاخص ویسکوزیته را بهتر بالا می برد.