فهرست مطالب
دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 56 (امرداد و شهریور 1390)
- تاریخ انتشار: 1390/07/30
- تعداد عناوین: 11
-
- سرمقاله
- مقالات
-
صفحه 4با توجه به اهمیت تولید اتانول آمین و کاربردهای فراوان آن، فرایند تولید اتانول آمین از فرایندهای مهم در صنعت می باشد. در این تحقیق، واحد تولید اتانول آمین شبیه سازی و بهینه سازی شده است و به علت در دست نبودن رابطه سینتیکی دقیق، ابتدا با استفاده از داده های موجود در SRI1 و روش حداقل خطا2 روابطی سینتیکی برای سرعت واکنشها به دست آمده است. با استفاده از این روابط و به کمک نرم افزار شبیه سازی Hysys واحد تولید اتانول آمین شبیه سازی شده و نتایج شبیه سازی با داده های صنعتی موجود در اطلاعات SRI مطابقت داشته است. در نهایت با استفاده از تکنیک GS3 بهینه سازی واحد انجام شده است.نسبت مولی آمونیاک به اتیلن اکساید، دمای راکتور و جزء مولی آب به عنوان متغیر های بهینه سازی انتخاب شدهاند. با استفاده از تابع اقتصادی به عنوان تابع هدف، نسبت مولی 5 به 1 آمونیاک به اتیلن اکساید، دمای °C85 برای راکتور و شدت جریان مولی آب،(kgmol/hr) 92/52، به عنوان شرایط عملیاتی بهینه به دست آمده است.
کلیدواژگان: شبیه سازی، بهینه سازی، اتانول آمین، اتیلن اکساید، آمونیاک -
صفحه 14
از میان نانوذرات فلزی گوناگون، نانوذرات مس به دلیل خواص کاتالیزی، هدایت الکتریکی و نوری ویژه توجه زیادی را به خود جلب کرده است. از جمله روش های متداول جهت سنتز نانوذرات مس با امکان کنترل اندازه، ساختار کریستالی و یکنواختی آنها می توان به روش های شیمیایی و الکتروشیمیایی اشاره کرد. در روش شیمیایی با استفاده از یک ماده کاهنده مناسب، از محلولی که متشکل از نمک فلز مورد نظر است، نانوذرات تولید می شوند. در حالی که در روش الکتروشیمیایی، سنتز نانوذرات با به کارگیری یک چگالی جریان مناسب و احیای آن بر سطح کاتد صورت می گیرد. تحقیقات نشان داده است که از جمله عوامل موثر بر کنترل توزیع اندازه و ساختار کریستالی نانوذرات در روش شیمیایی عوامل کاهنده و پایدارکننده، دما، ترکیب فلز، نوع حلال و عوامل دیگر و در روش الکتروشیمیایی چگالی جریان، غلظت فلز، دما و خواص دیگر می باشند. در این مقاله تلاش شده است ضمن مروری بر مبانی روش های سنتز شیمیایی و الکتروشیمیایی، اثر پارامترهای عملیاتی این روش ها بر خواص و اندازه نانوذرات شرح داده شود.
کلیدواژگان: کاهش شیمیایی، کاهش الکتروشیمیایی، نانوذرات مس، عامل کاهنده، چگالی جریان -
صفحه 26راکتور سنتز متانول در محدوده فشار 50 تا 100 (بار) و دمای 200 تا 240 درجه سلسیوس عمل می کند. به دلیل عدم شناخت کافی از مکانیزم واکنش های تولید متانول، روابط سینتیکی متفاوتی از سوی محققین ارائه شده است. شبیه سازی راکتور متانول به دلیل اهمیت این ماده استراتژیک، همواره مورد توجه محققین قرار داشته است. در تمام شبیه سازی ها از معادلات حالت و روابط سینتیکی متفاوتی استفاده شده است. همچنین ساده سازی هایی همچون حذف مقاومتهای نفوذ جرم درون توده گاز و دانه کاتالیزگر و ایده ال لحاظ نمودن شرایط عملیاتی به چشم می خورد. در این مقاله شبیه سازی راکتور سنتز متانول را با لحاظ کردن مقاومت های نفوذ جرم در توده گاز و دانه کاتالیزگر انجام می دهیم. همچنین از چندین معادله حالت به همراه دو رابطه سینتیکی متفاوت در محاسبات استفاده می کنیم. با مقایسه نتایج شبیه سازی با مقادیر صنعتی راکتور سنتز متانول پتروشیمی شیراز، دقیق ترین معادله حالت و رابطه سینتیکی که نتایج نزدیکتر به مقدار صنعتی را ارائه می دهند، انتخاب می شوند. سپس تاثیر پارامترهای عملیاتی همچون دمای پوسته راکتور، دمای ورودی خوراک، فشار ورودی خوراک و نوع خوراک ورودی، با به کارگیری رابطه سینتیکی و معادله حالت نتیجه شده، بر عملکرد راکتور بررسی می شود.
کلیدواژگان: معادله حالت، شبیه سازی، راکتور سنتز متانول، رابطه سینتیکی، کاتالیزگر، ناهمگن -
صفحه 43زئولیت ها آلومینو سیلیکات های بلوری با ابعاد متخلخل 3/0 تا 3/1 نانومتر هستند. خصوصیات منحصربفرد زئولیت MFI از قبیل اندازه مناسب حفره ها، انتخاب پذیری خوب، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی بالا و طول عمر زیاد برای استفاده در لایه رویی غشاءهای زئولیتی مناسب است. روش سنتز درجا1 یا روش هیدروترمال، رایج ترین روش برای سنتز غشاءهای زئولیتی است که با عملیات حرارتی بر روی پایه های متخلخل تهیه می شوند. از آنجائی که پارامترهایی مانند ترکیب مخلوط واکنش، میزان قلیائیت سیستم (pH) و طبیعت واکنش دهنده ها نقش مهمی در بلورینگی زئولیتها دارند. در همین راستا در این مقاله، اثر پارامترهای مختلف در سنتز غشای زئولیتی MFI که در مقالات و کارهای تحقیقاتی مختلف بررسی شده بود، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین اثر مدت تکلیس در غشای زئولیتی MFI سنتز شده به روش هیدروترمال براساس نتایج حاصل از کارهای تحقیقاتی قبلی، بررسی و مشخص شد که غشای تکلیس شده در دمای K673 به مدت 30 ساعت بهترین کیفیت را دارد.
کلیدواژگان: غشای زئولیتی MFI، روش هیدروترمال، پارامترهای مختلف در سنتز -
صفحه 52در این مقاله مرور نسبتا جامعی در زمینه ترکیب و خواص مهم بتن های خودتراکم ارائه شده است. بتن خودتراکم برای غلبه بر مشکلات عملیات لرزاندن توسعه داده شد و به علت برخورداری از خواص مناسب، به سرعت گسترش یافت. خمیر و ملات مورد استفاده در بتن خودتراکم باید دارای لزجت و نیز قابلیت تغییر شکل زیاد باشد و با برقراری تعادل بین این دو، ضمن تامین قابلیت تغییر شکل و روانی زیاد، از جداشدگی اجزاء جلوگیری شود. بنابراین استفاده از مواد افزودنی شیمیایی و پودری مختلف، ضروری است. محدود کردن درصد سنگدانه ها به همراه استفاده از مقادیر زیاد پودرهای معدنی و غلظت مناسب فوق روان کننده ها برای دستیابی به این خواص، ضروری است. حجم زیاد پودرهای معدنی که در بتن های خودتراکم استفاده می شوند، می تواند اثرهای متعددی بر خواص آن داشته باشد. پودر سنگ آهک می تواند باعث بالا رفتن گرمای هیدراسیون (آبپوشی) و کاهش قابل ملاحظه دوام بتن در برابر سولفات شود که مربوط به تشکیل ترکیباتی نظیر گچ، اترنجیت و تاماسیت است. همچنین پودرها می توانند باعث کاهش مقاومت بتن های خودتراکم در برابر آتش، در مقایسه با بتن های معمولی، شوند.
کلیدواژگان: بتن خودتراکم، پودر، دوام، مقاومت فشاری، طرح اختلاط، حرارت آبپوشی، مقاومت در برابر آتش -
صفحه 72مقاومت الکتریکی سنگ سازند به فاکتور/ شاخص مقاومت ویژه سازند بستگی داشته و درتفسیر لاگ چاه نگاری، محاسبه تخلخل و آب اشباع سنگ به کار میرود. فاکتور مقاومت ویژه با تخلخل و شاخص مقاومت ویژه با درصد آب اشباع سنگ از طریق رابطه آرچی به پارامترهایی مانند ضریب سیمان شدگی و توان اشباع وابسته میشود. این رابطه برای سنگ های آب دوست و بدون رس، ارائه و در کاربرد برای سنگ های کربناته ضعیف است. بررسی عواملی مانند فشار سرباره، دما، ترشوندگی سنگ و فشار موئینگی میتواند در به کارگیری صحیح این رابطه مهم باشد. در اینجا، به بررسی آزمایشگاهی نمونه سنگ کربناته یکی از مخازن نفتی ایران برای بررسی کارایی رابطه آرچی تحت تاثیر فشار موئینگی پرداخته میشود. نتایج، نشاندهنده کاهش توان اشباع با تغییر ترشوندگی از نفت دوست به آب دوست است. نتایج این کار می تواند در تحلیل چاه آزمایی و به کارگیری صحیح این رابطه در شرایط سنگ، مفید باشد.
کلیدواژگان: فاکتور مقاومت ویژه، شاخص مقاومت ویژه، ضریب سیمان شدگی، توان اشباع، فشار موئینگی، ترشوندگی -
صفحه 84در این مقاله، پدیده انتقال جرم در فرایند آب زدایی اسمزی قطعات استوانه ای شکل لوبیاسبز در محلول آب و نمک مورد بررسی قرار گرفته است. غلظتهای محلول اسمزی آب و نمک مورد استفاده 10، 20 و 30 درصد وزنی، دماهای محلول 30 و50 درجه سانتیگراد، نسبت ماده به محلول اسمزی کمتر از 201 (یک به بیست) و زمانهای انجام فرایند بین صفر تا 6 ساعت بودند. جهت بررسی انتقال جرم در حین آب زدایی اسمزی لوبیا سبز و تخمین رطوبت از دست رفته و جامد جذب شده تعادلی در آن از یک مدل دو پارامتری استفاده شد. با استفاده از حل تحلیلی قانون دوم فیک و غلظتهای تعادلی به دست آمده، ضرایب نفوذ موثر آب و نمک در لوبیا سبز محاسبه شدند. در شرایط عملیاتی ذکر شده مقادیر ضریب نفوذ موثر آب در محدوده(m2/s) 10-10776/1 و (m2/s) 10-10707/2 و مقادیر ضریب نفوذ موثر نمک در محدوده (m2/s) 10-10126/1 و (m2/s) 10-10 667/1 تعیین شدند. با استفاده از مقادیر غلظتهای تعادلی آب و نمک و همچنین ضرایب موثر نفوذ آب و نمک، نمودارهای تغییرات غلظت متوسط آب و نمک نسبت به زمان و همچنین توزیع غلظت آب و نمک بر حسب زمان و مکان در جهت شعاعی رسم شدند. نمودارهای توزیع آب و نمک نشان دادند که تغییرات رطوبت و نمک در ابتدا عمدتا محدود به نواحی سطحی ماده بوده که سپس به نواحی داخلی ماده گسترش می یابند.
کلیدواژگان: آب زدایی اسمزی، انتقال جرم، ضریب نفوذ، توزیع غلظت، لوبیا سبز -
صفحه 94این مطالعه با هدف مرور فعالیت های انجام شده بر روی پارامترهای هیدرودینامیکی بسترهای فورانی از دیدگاه تحقیقات آزمایشگاهی صورت گرفته و نیز مدلسازی و شبیه سازی این تجهیزات انجام شده است. آرایش های گوناگون بسترهای فورانی و محدوده کارایی هر یک مورد مطالعه بوده و نگاه جامعی در زمینه سیر تکاملی فعالیت های انجام شده مرتبط با این بسترهای کارآمد از بدو اختراع (در 1955) تا اکنون، صورت گرفته است. تحقیقات متعددی با هدف تعیین الگوی جریان دو فاز و ارائه روابط تجربی درخصوص پارامترهای کلیدی، از جمله، حداقل سرعت فورانی شدن، افت فشار و نیروی کشش انجام شده است. آنچه می توان از مطالعات مختلف دریافت این است که نیروی غالب و کلیدی در معادلات تکانه، نیروی برهم کنش دو فاز گاز و جامد است که محاسبه آن مستلزم استفاده از روابط تجربی است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با وجود تایید برخی مدل های بین فازی [که غالبا از قدمت بالایی نیز برخوردارند] برای آرایش های خاصی از بسترهای فورانی، مدل های مذکور در مورد آرایش های دیگر، نتایج بسیار نامناسبی را دربرداشته است. این مطالعه می تواند نقش موثری در شناخت عوامل موفقیت یا شکست مدل های ارائه شده داشته و به پژوهشگران در استفاده از روابط تجربی مناسب یاری رساند.
کلیدواژگان: بسترهای فورانی، شبیه سازی عددی، روش جزء منفرد، روش اولری -
صفحه 107سیالات هوشمند، سیالاتی هستند که در حضور محرک خارجی، خصوصیات رئولوژیکی آنها از جمله گرانروی و تنش تسلیم، به سرعت و در کمتر از میلی ثانیه، تغییر می کند. این سیالات به دو دسته کلی حساس به میدان الکتریکی (سیالات الکترورئولوژیک1) و حساس به میدان مغناطیسی (سیالات مگنتورئولوژیک2)، تقسیم بندی می شوند. سیالات هوشمند شامل یک سیال عایق پایه می باشند که ذراتی به صورت معلق داخل آن پخش شده اند. در حضور میدان، ذرات به صورت زنجیره هایی آرایش می گیرند که باعث تبدیل سیال از حالت مایع به شبه جامد می شوند. این دسته از سیالات به دلیل پاسخ سریع، بازگشت پذیر بودن و کنترل آسان شرایط محیطی می توانند به طور گسترده در زمینه های مختلف از جمله صنایع خودرو سازی، ضد زلزله کردن ساختمانها، شیرهای صنعتی، روبوتیک، صنایع نظامی و مهندسی پزشکی مورد استفاده قرار گیرند. در این مقاله، ساختار سیالات هوشمند، دسته بندی و خواص آنها بررسی شده است. همچنین رفتار یک سیال الکترورئولوژیک در فضای بین دو استوانه که استوانه داخلی با سرعت زاویه ای ثابتی می چرخد و نیمی از آن در معرض میدان الکتریکی قرار دارد، شبیه سازی شده است. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار FEMLAB نسخه 3/2 که بر اساس روش المان محدود عمل می کند، انجام شده است. هدف از ارائه این مقاله بررسی امکان جایگزین کردن سیال هوشمند در کاربردهای صنعتی آنها مانند یاتاقانها و موارد دیگر می باشد. نتایج نشان می دهد که در مقایسه با سیال نیوتنی، کاهش سرعت چرخش استوانه داخلی و افزایش میدان الکتریکی باعث افزایش گرانروی و تنش تسلیم می شود که با کاهش شاخص پاورلا، این اثر قوی تر می گردد. به طور مثال برای 1n= و 75/0n= در شعاع خارجی اختلاف گرانروی بین دو حالت دارای میدان و بدون میدان، به ترتیب 5/2% و 5/5% می باشد.
کلیدواژگان: سیالات هوشمند، شبیه سازی CFD، سیال الکترورئولوژیکال، میدان الکتریکی -
صفحه 119
-
Page 4In this study a Ethanol Amine (EA) production plant was simulated and optimized. Due to the lack of accurate reaction rate information, the first step was obtaining reliable kinetic data from the SRI (Standford research institute) International industrial database and calculation using the error minimization method. By implementing the resulted reaction kinetics then the whole plant was simulated using Hysys software. The simulation results were compared with the SRI data and concluded that there is acceptable agreement between the simulation and the measured industrial data.Finally using the Gradient Search (GS) optimization technique the plant was optimized using the followings as optimization variables: input ammonia to Ethylene Oxide (EO) molar ratio, input water flow rate, and reactor temperature. Employing process profit as the objective function the optimal operating conditions were found to be: ammonia to EO ratio of 5 (mol/mol), water flow rate of 52.59 kg mol/hr, and reactor temperature of 85°C.
-
Page 14
Among metal nanopowder, copper nanopowder has a variety of application because of its special catalytic, electrical and thermal conductivity and optical properties. The convenient synthesis methods of this material with controlling particle size and crystal structure are chemical and electrochemical methods. In chemical method, the nanopowders are synthesized via reduction of a salt of the metal catione. In the electrochemistry method, the metal nanopowder is prepared on the cathode surface using an appropriate current density in the electrolyte. The literatures show that the effective synthesis parameters in the chemical methods are reductive material, stabilizer, temperature, kind of metal salt and solvent. These parameters in the electrochemical method are temperature, current density, kind of electrolyte and electrodes. In this work, a literature review is done on mechanism of these synthesis methods and specifications of operating conditions on the structure of nanopowders.
-
Page 26The methanol synthesis reactor operates in the pressure rang of 50 to 100(bar) and the temperature of 200 to 240°C. Because of not knowing enough about the mechanisms of methanol production reactions, different kinetics equations have been introduced by researchers. Methanol is an important strategic product; there for, the simulation of methanol synthesis reactor has been attended by researchers. The different equations of state and kinetic equations have been used in all simulations. Some simplifies such as, ignore of mass diffusion resistance in gas bulk, catalyst pellet and ideal assumption of operation conditions have been seen nearly in all simulations. In this paper, the methanol synthesis reactor simulation with mass diffusion resistance in gas bulk and catalyst pellet was done. Also; some different equations of state with tow different kinetic equations were used in calculations. With comparison of the simulation results with the industrial results of Shiraz petrochemical methanol reactor, the most accurate equation of state and kinetic equation were chosen. Then the effect of operation parameters such as, the reactor shell temperature, the inlet feed temperature, the inlet feed pressure and the inlet feed concentration, by using of chosen equation of state and kinetic equation on the performance of the reactor and their optimum amount were investigated.
-
The Effects of Different Parameters in the Synthesis of MFI Zeolite Membrane Via Hydrothermal MethodPage 43Zeolites are crystalline aluminosilicates with pore size between 0.3 and 1.3 nm. Unique specification of MFI zeolite such as suitable pore size, good selectivity, thermal stability, chemical resistance and high lifetime makes this type of material a suitable candidate for membrane top-layer. In-situ crystalization is the most common preparation method of zeolite membranes that can be synthesized by direct hydrothermal treatment on porous supports. Because of large number of variables such as batch composition, alkalinity (pH) and the nature of reactants have important effects on the crystallization of zeolites; in this paper the effects of key factors in the synthesis of zeolite MFI membrane were investigated based on the obtained results in the previous works. Also, the influence of calcination time on the final properties of the synthesized MFI membrane was investigated and based on the obtained results in the literature, it can be concluded that zeolite MFI membrane, calcined at 673 K for 30 hr has an optimum quality.
-
Page 52Self Compacting Concrete (SCC) was developed to eliminate the need to compact by mechanical means and to improve the durability of concrete. After its introduction, it found an unusual interest and rapidly was developed throughout the world. For achieving SCC, it is required to make a proper equilibrium between viscosity and deformability in both paste and mortar, so a reasonable resistance to segregation with a high deformability can be acquired. The key to this equilibrium, is limiting coarse aggregates, use of chemical additives and high content of powders. High content of powders, which are used in SCC, has considerable influences on its properties. Limestone powders can increase the heat of hydration and a considerable decrease in resistance to sulfate attacks. The powders may also result in a considerable decrease in fire resistance of concrete, because of low thermal stability of powder or high packing of system, which can cause spalling in early stages of fire.
-
Page 72Formation resistivity depends on the Resistivity factor and Resistivity index and is useful in interpretation of well logging, evaluation of porosity and water saturation. Archie equation for the relationship between formation resistivity factor and porosity, also resistivity index and saturation are presented by use of parameters Cementation factor and Saturation exponent. The Archie equation is valid only when the rock is strongly water-wet and clay free, and may not be applicable to carbonate rocks. Investigating the effects of confining pressure, temperature, wettability and capillary pressure can lead to correct use of Archie equation. In this paper, series of experiments are performed in order to find influence of imbibitions and/or drainage on Archie parameters by changing wettability, for carbonate rocks of one of Iranian petroleum reservoir. The results show that the saturation exponent value is decreased by wettability alteration of rock samples from oil wet to water wet.
-
Page 84In this study, mass transfer during the osmotic dehydration of cylindrical cut green beans in salt solution was investigated. The osmotic salt solution concentrations used were 10%, 20% and 30% NaCl, and osmotic solution temperatures were 30ºC and 50 ºC, fruit to solution ratio was lower than 1:20 (w/w) and the process duration varied from 0 to 6hr. A two-parameter mathematical model was used for describing the mass transfer in osmotic dehydration of green bean samples and estimation of equilibrium moisture loss and solid gain. Effective radial diffusivity of water as well as solute was estimated using the analytical solution of Fick's law of diffusion in the cylindrical coordinates. For above conditions of osmotic dehydration, the effective diffusivities of water and solute were found to be in the range of 1.77610-10–2.70710-10 m2/s and 1.12610-10–1.66710-10 m2/s, respectively. Average moisture and salt concentrations as a function of time and also moisture and solute distributions as a function of time and location in the radial direction were plotted by using the estimated equilibrium moisture and solute concentrations and also moisture and solute diffusivities. Moisture and solute distributions show that the change of moisture and salt is mainly confined in the region of the surface and slowly progresses to the interior.
-
Page 94This study is performed to review previous attempts presented on the hydrodynamic behavior of the spouted beds from the viewpoint of experimental efforts as well as mathematical modeling and simulations. Various configurations of spouted beds and their applications are first described following by a precise review of papers and reports presented on the performance of this effective apparatus form the time of invention (in 1955) until now. A number of studies have been carried out in order to determine the flow patterns of both gas and solid phases and/or to present empirical correlations for key parameters including the minimum spouting velocity, pressure drop and drag force. From the literature review it may be deduced that the dominant force in the gas- and solid-phases momentum balances is the two-phase interaction force which may be determined on the basis of empirical correlations. A Conclusion has been reached in the present study that while an interphase model may be appropriate for some spouted bed applications, it may lead to large errors in case of certain other configurations. This study may help the researchers to recognize the applicability and weakness of the available models and to apply proper correlations.
-
Page 107Smart fluids are a type of fluids that their rheological properties (Viscosity, yield stress, etc.) change quickly (less than one milisecond) in the presence of an external actuator. These fluids are divided to two types: sensitive to electric and magnetic field, named electrorheological and magnetorheological fluids respectively. Smart fluids are mixture of an insulated fluid that micron-size particles are suspended therein. When electric or magnetic field is applied, particles form clusters which change fluid from liquid to quasi solid. This type of fluids can extremely used in the different industries like automotive, buildings, industrial valves, robotic, military industries and medical engineering. In this article, smart fluid’s structures, their clustering and properties have been discussed. Behavior of an electrorheological fluid (ERF) between two cylinders that inner cylinder rotates with constant angular velocity has been studied with FEMLAB V2.3 software. This software solves the governing equations by finite element method.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.