فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 68 (امرداد و شهریور 1392)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 68 (امرداد و شهریور 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/07/18
  • تعداد عناوین: 11
|
  • سرمقاله
  • حسین اسماعیلی، کیخسرو کریمی * صفحه 4
    در این مطالعه تولید اتانول با استفاده از قارچ موکور همیلیس تحت شرایط بی هوازی مورد بررسی قرار گرفت. اثر ترکیبات محیط کشت شامل ویتامین ها، فلزات کم مقدار، سولفات روی، کلرید کلسیم، هیدروژن دی پتاسیم فسفات، سولفات آمونیوم، سولفات منیزیم و عصاره مخمر با استفاده از طراحی آزمایشات بروش کسری از فاکتوریل و ترکیب مرکزی بررسی شد. نتایج نشان داد که غلظت عصاره مخمر تاثیر بسیار زیادی بر روی رشد و تولید اتانول دارد. در شرایط بهینه بازدهی تولید اتانول 47/0 و بازدهی توده زیستی 16/0 گرم بر هر گرم قند مصرفی به دست آمد. در محیط کشتی که شامل 30 گرم بر لیتر گلوکوز بود غلظت بهینه عصاره مخمر 4 گرم بر لیتر به دست آمد و نتایج نشان داد که سایر ترکیبات، اثر ناچیزی بر میزان تولید اتانول داشتند. اصلی ترین محصول جانبی، گلیسرول با بازدهی بین 012/0 تا 085/0 گرم بر هر گرم قند مصرفی بود.
    کلیدواژگان: اتانول، موکور همیلیس، طراحی آزمایش ها، تخمیر، بهینه سازی محیط کشت
  • محمدرضا شعبانی * صفحه 16
    در سال های اخیر صنایع فرایندهای شیمیایی با چالش های مهم فنی، اقتصادی و اجتماعی روبرو شده است که باعث تغییرات قابل توجه در طبیعت محصولات، استراتژی ها، مهارت و دانش مهندسان شیمی شده است. همه اینها دست به دست هم داده اند تا تفکر ایجاد یک شاخه جدید از مهندسی شیمی به نام طراحی محصولات شیمیایی در ذهن ها ایجاد شود. سروسامان دادن به وضع اشتغال مهندسان شیمی با ایجاد کسب و کارهای کوچک با ریسک پائین از مزایای توسعه این شاخه در کشور است. روش کلی طراحی محصولات شیمیایی به همراه ویژگی ها و معرفی دو نمونه از مطالعه موردی در این مقاله ارائه شده است.
    کلیدواژگان: طراحی محصولات شیمیایی، طراحی فرایند های شیمیایی، آموزش مهندسی شیمی
  • مهدی دهقانی، سیدعلی اکبر صفوی * صفحه 25
    به دلیل بکارگیری گسترده و روز افزون تغلیظ کننده های فیلم ریزشی چند مرحله ای در صنایع غذایی، مدل سازی دقیق این فرایند از اهمیت بالایی برخوردار است. امروزه مدل سازی ابعاد مختلف تغلیظ کننده های فیلم ریزشی، بیشتر با استفاده از مدل سازی خطی و یا با استفاده از مدلهای مبتنی بر قوانین طبیعی انجام می گیرد که از دقت لازم در تعیین متغیرهای خروجی فرایند برخوردار نیستند. با توجه به پیچیدگی و ناخطی بودن معادلات حاکم بر این گونه فرایند ها استفاده از روش های پیشرفته جهت آنالیز داده ها، حذف سروصدا، تقریب تاخیر زمانی، و همچنین، یک مدل سازی جامع ضروری است. از آنجا که فرایندهای مدل سازی و حذف سروصدا، ذاتا زمان بر هستند، انجام همزمان آنها و نیز تخمین مستقل تاخیر زمانی باعث کاهش قابل توجه در زمان مدل سازی و دقت بهتر و جامعیت فرایند مدل سازی جهت کاربردهای مختلف می شود. در این مقاله ابتدا با استفاده از آنالیز وابستگی داده ها، ساختار مناسب مدل سازی، طراحی و پس از آن به کمک ویولت ها1 و شبکه های عصبی مبتنی بر ویولت که ویونت2 نامیده می شوند، تخمین تاخیر زمانی و حذف سروصدا از داده های عملیاتی همزمان با مدل سازی در یک سیستم تغلیظ کننده فیلم ریزشی چند مرحله ای انجام می گیرد. نتایج حاصله و مقایسه با روش های دیگر کارآمدی این نگاه جامع به مدل سازی با ابزار ویولت را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تغلیظ کننده فیلم ریزشی، حذف سروصدا، ویولت، ویونت، تاخیر زمانی، خودشبیهی، طیف همپوشانی
  • جواد شاطرزاده، رضا قشلاقی*، محمود اخوان مهدوی صفحه 40
    روش های شیمیایی و فیزیکی حذف سولفید هیدروژن هزینه اجرایی بسیار بالایی دارند و باعث ایجاد آلودگی ثانویه می شوند. در سال های اخیر روش های زیستی جهت غلبه بر هزینه های فرایند و دفع ضایعات، توجه فزاینده ای را به خود معطوف کرده اند. در این مطالعه صافی چکنده زیستی که در آن جریان مایع به صورت غیر همسو با جریان گاز وارد راکتور می-شود مدل سازی دینامیکی شده است. در این مدل، سولفید هیدروژن از فاز گاز وارد توده مایع شده و سپس در اختیار زیست لایه قرار می گیرد. اثر نرخ جریان گاز، سرعت جریان مایع، ارتفاع ستون و مدت اقامت بر عملکرد زیست راکتور بررسی شد. بر اساس پیش بینی های مدل، با افزایش شدت جریان گاز تا m3h-1 8/1، ظرفیت حذف افزایش و بازدهی حذف کاهش یافت. همچنین افزایش سرعت مایع از 2 به 15 متر بر ثانیه باعث افزایش بازدهی حذف از 26% به 7/99% گردید. ارتفاع های بیشتر ستون زیست راکتور باعث افزایش بازدهی حذف شد و در اقامتهای کوتاه مدت تاثیر بیشتری مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: صافی چکنده زیستی، سولفید هیدروژن، ظرفیت حذف، بازدهی حذف، مدل سازی
  • هادی بهجتی راد، فرشاد ورامینیان* صفحه 48
    در این تحقیق محاسبات تحلیل پایداری هیدرات گازی برای گاز ارسالی از پالایشگاه سرخس و کنگان به خط لوله 56 اینج بر اساس روش کمینه سازی تابع فاصله صفحه بوسان بر رویه انرژی آزاد گیبس و به منظور پیش بینی شرایط ترمودینامیکی تشکیل هیدرات انجام شده است. پس از تعیین فشار تعادلی تشکیل هیدرات در دماهای مختلف، نتایج به دست آمده در قالب نمودار (فشار- دما) برای این دو واحد پالایش گاز ارائه شده است. برای کمینه سازی تابع TPD از روش الگوریتم ژنتیکی استفاده شده است. نتایج به دست آمده در این تحقیق با داده های حاصل از مدل ترمودینامیکی دانشگاه هریوت وات مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: پایداری، انرژی آزاد گیبس، کمینه سازی، هیدرات گازی
  • مهدی مشتاقیان، سید حسن هاشم آبادی* صفحه 56
    در این مقاله فرایند جداسازی کک از آب توسط هیدروسیکلون صنعتی بررسی شده و با شبیه سازی آن به کمک CFD نحوه جداسازی و پارامترهای موثر بر آن مورد بررسی قرار گرفته است. در این شبیه سازی از مدل مخلوط برای بررسی رفتار فازها در شرایط پایا و برای محاسبه ضریب دراگ از مدل شیلر نیومن استفاده شده است. در این تحقیق از داده ها و نتایج بدست آمده از شرایط عملیاتی مختلف از ورودی و خروجی هیدروسیکلون کک زدای پتروشیمی جم استفاده گردیده و نتایج حاصل از آن با شبیه سازی CFD مقایسه شده که تطابق خوبی را نشان داده است. همچنین، تاثیر سه مدل مختلف اغتشاش RNG (K-ε)، Realizable (k-ε) و RSM بر روی نتایج شبیه سازی بررسی شد. مدل RSM به جهت داشتن نتایج با دقت قابل قبول، بهترین مدل در بین این سه مدل برای بررسی هیدرودینامیک جریان دو فازی (جامد- مایع) ارزیابی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که در اندازه های ذرات ورودی بزرگ تر، بازدهی هیدروسیکلون به طور چشمگیری افزایش می یابد. همچنین تغییر میزان شدت جریان ورودی نشان داد که با افزایش شدت جریان، بازدهی به شدت افزایش می یابد. در پایان، افزایش تعداد ورودی بر روی بازدهی جداسازی با استفاده از دو طراحی متفاوت بررسی شد و نتایج، افزایش بازدهی تا 5 درصد را نشان دادند.
    کلیدواژگان: هیدروسیکلون، کک زدایی، شبیه سازی CFD، جریان آشفته، مدل مخلوط
  • رضا خرداد*، بهاره میرحسینی صفحه 66
    در این تحقیق، گرانروی چند سیال قطبی واقعی مانند R125، R22، R134aو سیال های دیگر در نواحی بحرانی به طور نظری محاسبه شده و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. بدین منظور، ابتدا نقاط بحرانی این سیال ها به کمک بسط ویریال اختلالی به دست آمده و سپس با کمک این نقاط، گرانروی بحرانی محاسبه شده است. در این تحقیق، دو مدل پتانسیل بین مولکولی گوناگون، مدل دو قطبی کره سخت و مدل استوک مایر، مورد استفاده قرار گرفته است. مطابق با نتایج به دست آمده می توان دریافت که دما، فشار و گرانروی بحرانی مدل پتانسیل استوک مایر نسبت به نتایج تجربی، توافق بیشتری دارند و برای پیشگویی خواص بحرانی سیال های قطبی، مدل مناسبی است. اما چگالی بحرانی به دست آمده از هر دو مدل پتانسیل یکسان هستند.
    کلیدواژگان: سیال قطبی، پتانسیل استوک مایر، پتانسیل دوقطبی کره سخت، بسط ویریال اختلالی، نقاط بحرانی
  • علی اکبر موسوی موحدی*، راضیه کرم زاده، مجتبی امانی، سارا موسوی دوست صفحه 77
    در علم پزشکی تشخیص زودرس، ارزان و سریع بیماری ها از اهمیت ویژه ای برخورداراست. از جمله روش های تشخیصی که امروز توجه زیادی را به خود جلب کرده است، استفاده از نشانگرهای زیستی در قالب روش های پروتئومیکس است. اگرچه بکارگیری این روش ها، مشکلات بسیاری را حل کرده است، اما گران بودن و زمان بر بودن و همچنین عدم قابلیت شناسایی کمپلکس های پروتئینی از جمله نواقص این روش ها است. روش گرماسنجی روبش دمایی به دلیل دقت و حساسیت بالا روشی موثر در تشخیص مراحل اولیه بیماری از طریق ردیابی نشانگرهای زیستی است. نمودار گرمایی نمونه افراد سالم، به عنوان امضای زیست شناختی اختصاصی بیانگر مجموع وزنی تغییرات ساختار پروتئین های تشکیل دهنده نمونه در حالت سلامت و بیماری است. گرچه قضاوت قطعی درباره کارایی این روش نیازمند بررسی های بیشتر است، اما مطالعات حاضر بیانگر کاربرد این روش در زمینه تشخیص نوع، مرحله بیماری و حتی بررسی روند بیماری ها بوده و مکمل مناسبی برای روش های پروتئومیکس محسوب می شود. در این مقاله به کاربرد گرماسنجی روبش دمایی در پزشکی همراه با شرح مبانی نظری و عملی آن پرداخته می شود.
    کلیدواژگان: گرماسنجی روبش دمایی، سرطان، نشانگر زیستی، روش تشخیص حساس، تشخیص زود هنگام بیماری، تغییر ساختار پروتئین
  • مهدی جعفری، هادی باقرزاده*، محمد حشمتی صفحه 86
    در این پژوهش به بررسی تاثیر نشست آسفالتین در اثر تزریق گاز همراه (امتزاجی/غیرامتزاجی) بر روی خواص سنگ، تزریق پذیری گاز و آسیب سازند در یکی از میدان های نفتی جنوب غربی ایران پرداخته می شود، همچنین مشخصه های جابجایی نظیر نسبت گاز به نفت، زمان میان شکنی و میزان بازیافت نفت در این فرایند مورد ارزیابی قرار می گیرد.
    با توجه به نتایج آزمایش ها درصد کاهش نفوذپذیری در اثر تزریق گاز امتزاجی و غیرامتزاجی برای این میدان قابل ملاحظه نیست. لذا بر اساس داده های آزمایشگاهی و نتایج حاصل از آن می توان گفت تزریق گاز بر روی این سازند از نقطه نظر تشکیل آسفالتین و آسیب سازند، محدودیت و مشکل خاصی ایجاد نخواهد کرد. میزان بازیافت نهایی نفت برای تزریق امتزاجی حدود 73% و برای تزریق غیر امتزاجی حدود 66% است. اعداد حاصله برای بازیافت نفت در مقیاس مغزه، بازیافت میکروسکوپیک است و نمی توان چنین اعدادی را به مخزن نسبت داد و برای بدست آوردن بازیافت نفت در مقیاس مخزن باید بازدهی حجمی را نیز در نظر گرفت.
    کلیدواژگان: تزریق گاز، (امتزاجی، غیرامتزاجی)، تشکیل آسفالتین، آسیب سازند، بازیافت نفت
  • اخبار و گزارش ها
  • صفحه 104
|
  • H. Esmaeili, K. Karimi* Page 4
    Ethanol production by the filamentous fungus Mucor hiemalis under anaerobic conditions was investigated. Effects of medium composition including vitamins, trace metals, ZnSO4, CaCl2, K2HPO4, (NH4)2SO4, MgSO4, and yeast extract were studied, using either factorial design or central composite rotatable design (CCRD) of the experiments. Yeast extract concentration showed a significant effect on the growth and ethanol production by the fungus, which could not be substituted by the other defined components. The inoculation of fungus spores and incubation for 36 h resulted in 0.47 g/g ethanol and 0.16 g/g biomass at the best conditions. The optimum concentration of yeast extract was 4 g/l, and no other nutrient except the carbon source was necessary. The fungus produced glycerol as the only major byproduct in terms of concentration, and yielded 0.012-0.085 g/g.
    Keywords: Ethanol, Mucor Hiemalis, Experimental Design, Fermentation, Medium Optimization
  • M. R. Shabani* Page 16
    In recent years the chemical process industry has faced important technical, economical and social challenges. As a result, the nature of its products, businesses, strategies and ultimately the needs associated with the skills and technical knowledge of chemical engineers suffered enormous evolutions. All of these, driving the minds to create a new branch of chemical engineering as chemical product design (CPD). Improve the situation of employment for chemical engineers through small businesses with low risk, is one of the advantages of CPD development in country. General procedure of chemical product design together with its characteristics and two case studies are introduced in this paper.
    Keywords: Chemical Product Design, Chemical Process Design, Chemical Engineering Education
  • M. Dehghani, A. A. Safavi Page 25
    Supercritical solvents, known also as dense gases, are the preferred choices over conventional solvents when the extract has a superior quality, usually associated to a high economic value. This is also true for raw materials, favours, fragrances, and other thermo labile substances in the cosmetic and pharmaceutical industries or in cases where toxicity represents a major issue. The application of the supercritical fluid extraction technology often depends on the correct prediction of the phase behavior of mixtures in the critical region so different models have been developed for this phase behavior. Most processes encountered in chemical engineering can be described by an analytical model in the form of a first principal model (FPM). Capabilities of traditional models are often limited and more proper models are needed for prediction of processes which need more accuracy and less development time. On the other hand, artificial neural networks (ANNs) are computationally efficient tools which generate a good model if sufficient experimental data is available. Though such models provide not much information on the internal dynamics of the process but they could provide accurate input to output model of the process. The network parameters are estimated by training the net with a prior knowledge of the process.
    Keywords: Falling Film Evaporators, Noise Reduction, Wavelet, Wavenet, Time Delay Detection, Self Similarity
  • J. Shaterzadeh, R. Gheshlaghi*, M. Akhavan Mahdavi Page 40
    Wastewater treatment, oil and gas facilities along with the other industrial sections such as food, pulp and paper industries are the main sources of hydrogen sulfide emission to the atmosphere. Hydrogen sulfide is a toxic, flammable and corrosive gas, so several methods have been used for its removal. The physical and chemical methods are not cost effective and cause secondary pollution. The biological methods have recently received increasing interests as they can overcome the process and disposal costs. In this work a Biotrickling filter with counter-current flows of gas and liquid was modeled. In this dynamic model, it was assumed that hydrogen sulfide transferred from the gas phase to the liquid bulk, then to the biofilm. The effects of gas flow rate, liquid velocity, column height, and residence time on the performance of the bioreactor were investigated. The model showed that by increasing the gas flow rate up to 1.8 m3h-1, elimination capacity was increased, whereas removal efficiency was decreased. Moreover, by increasing the velocity of the trickling liquid from 2 to 15 m/s, removal efficiency increased from 26% to 99.7%. Higher heights of bioreactor resulted in higher removal efficiency of hydrogen sulfide and its effect was more significant at lower residence times.
    Keywords: Biotrickling Filter, Hydrogen Sulfide, Elimination Capacity, Removal Efficiency, Modeling
  • H. Behjati Rad, F. Varaminian* Page 48
    In this work, stability analysis calculations of gas hydrate for transmitted gas of Sarakhs and Kangan refinery into 56 inch pipeline at the base of minimization of TPD function and for determination of thermodynamic formation conditions of gas hydrate were performed. After determination of equilibrium pressure of formation of hydrate in various temperatures, results in pressure-temperature curve for these two gas refineries are displayed. Genetic algorithm is used for minimization of TPD function. In this work, results with data of HWHYD Model are compared.
    Keywords: Stability, Gibbs Free Energy, Minimization, Gas Hydrate
  • M. Moshtaghian, S. H. Hashemabadi* Page 56
    In this work CFD simulation of water-coke hydrocyclone has been considered and influence of effective parameters have been investigated. The RSM turbulence model, mixture multiphase approach Schiller Naumann drag model have been used. The results are in good agreement with empirical data from industrial hydrocyclone in Jam Petrochemical Company. The simulation results show that with enhancement of entrance particle size the separation efficiency increases. Moreover, three different turbulence models (RNG K-ε, Realizable k-ε and RSM) applied in this work and results show that the RSM is the best approach in terms of accuracy. Moreover, changes in mass flow rate in inlet show that increasing the flow rate can increase the efficiency. Additionally, the number of inlets has been examined in this study. The results show that the two inlets design can produce the better results compared to single inlet one.
    Keywords: Hydrocyclone, CFD Simulation, Turbulence Models, Decoking, Mixture Model
  • R. Khordad*, B. Mirhosseini Page 66
    In this work, viscosity of polar fluids such as R125, R22, and R134 in the critical regions are calculated theoretically. For this purpose, the perturbed virial expansion is first applied to calculate the fluid critical points. Then, using these points, the critical viscosity is obtained. In this work, two potential models like the dipolar hard-sphere and Stockmayer potential have been used. According to the obtained results, it is found that: i) the critical temperatures, pressures and viscosities obtained by using the Stockmayer potential are better than the dipolar hard- sphere potential. ii) the critical densities obtained by using the both models, are equal.
    Keywords: Polar Fluid, Stockmayer Potential, Dipolar Hard, Sphere Potential, Perturbed Virial Expansion, Critical Points
  • A. A. Moosavi, Movahedi*, R. Karamzadeh, M. Amani, S. Mousavidoust Page 77
    Early detection, cost and time-consuming procedures were always considered in designing new tools for medical diagnosis for various diseases. Detecting biomarkers as important indicators of diseases are promising procedures. Although modern techniques such as proteomics have been solved many problems, they are both cost and time-consuming and also are not much able for detecting protein complexes. Differential scanning calorimetery (DSC) is one of the modern methods with high accuracy and sensitivity, which is capable of diagnosis for diseases at early stages through detecting biomarkers. Plasma & cerebrospinal Fluid (CSF) thermograms of the patients seem to act as specific biological signature that indicate total amount of changes occur in protein structure during the different stages of particular diseases. It is very soon to judge about DSC technique but current studies have revealed new hopes in diagnosis and investigation of the early stages of the diseases. In this article theoretical illustration and medical application of DSC is explained.
    Keywords: Differential Scanning Calorimetery (DSC), Cancer, Biomarker, Sensitive, Accurate Diagnostic Procedure, Early Stage Detection, Protein Conformational Change
  • M. Jafari, H. Bagherzadeh*, M. Heshmati Page 86
    This study investigates asphaltene precipitation and deposition due to miscible/immiscible gas injection as well as its impact on rock properties and gas injectivity in one of Iranian southwestern oilfields. Displacement characteristics like GOR, breakthrough time and oil recovery are also studied.According to experiments, induced miscible/ immiscible gas injection permeability impairments are negligible. Therefore, gas injection has no negative impact on the formation regarding asphaltene precipitation and deposition. Ultimate oil recoveries are about 73% and 66% for miscible and immiscible gas injections respectively. These approximate oil recoveries are obtained in laboratory core scale representing microscopic sweep efficiencies then to convert it to field recoveries it should be multiplied by macroscopic ones to be experienced in the field application.
    Keywords: Gas Injection, (Miscible, Immiscible), Asphaltene Precipitation, Formation Damage, Oil Recovery