فهرست مطالب

مجله فرآیند نو
پیاپی 60 (زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • شیوا فردوسی، شیوا سالم، امین سالم*، شکوفه باسردویی صفحات 5-16

    گاما آلومینا دارای کاربردهای فراوان در فرآیندهای جذب، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی برای تولید کاتالیست ها و پایه های آنها است. به دلیل محدودیت منابع آلومینیم، هدف تحقیق حاضر تولید گاما آلومینا از کایولن موجود در کشور به روش رسوب دهی است. ابتدا کایولن به متا کایولن تبدیل و سپس به کمک محلول اسیدی یون های آلومینیم استخراج شده است. برای تهیه پودر، رسوب دهی در شرایط نرمال و محیط التراسوند انجام و به کمک کلسیناسیون فاز گاما ایجاد گردید. برای ارزیابی سطح ویژه نیز بازدهی جذب عامل رنگزا ملاک عمل قرار گرفت. با انجام آزمایشات DTA-TG، FTIR، XRD، SEM و TEM ساختارهای شیمیایی و فیزیکی پودرها ارزیابی شد. نتایج بدست آمده نشان داد که سنتز گاما آلومینا در محیط التراسوند می تواند علاوه بر کاهش دما، موجب افزایش بازدهی جذب عامل رنگزا به میزان 20 درصد شده که می تواند ناشی از افزایش سطح ویژه باشد.

    کلیدواژگان: گاما آلومینا، کائولن، رسوب دهی، کلسیناسیون، جذب عامل رنگزا
  • ترانه جعفری بهبهانی* صفحات 17-27
    رفتار نفت خام در سیستم خطوط لوله انتقال از پیچیدگی های خاصی برخوردار است.رفتار هیدرولیکی غیر نیوتنی آن باعث پیچیده شدن معادلات و در مورد نفت خام پارافینی که معمولا توام با رسوب گذاری واکسی در طول خط لوله می باشد باعث عدم کارآیی معادلات مرسوم تقریبی در منابع علمی می شود. نرم افزار OLGA 2000 بعنوان یک نرم افزار تخصصی سیستم های انتقال سیالات بر پایه داده های یک واحد صنعتی توسعه یافته است. در این مقاله خط لوله انتقال نفت خام واکسی شبیه سازی شده و پروفایل های خط لوله بدست آمده است. این پروفایلها شامل ضخامت لایه واکس در دیواره خط لوله، دمای ظهور واکس، جرم ویژه واکس در دیواره و پروفایل دما و فشار می باشد. همچنین تغییرات ضریب انتقال حرارت را در طول لوله و در زمانهای مختلف در این کار پژوهشی به دست امده است.
    کلیدواژگان: خط لوله، نرم افزار، OLGA نفت خام واکسی
  • محمدرضا جامعی، مریم رنجبر*، علی الیاسی صفحات 28-44

    در این مقاله عملکرد کاتالیست های ناهمگن متفاوتی مانند کاتالیست های حاوی وانادیم، مولبیدن، رنیوم و زیولیت ها برای تبدیل متانول به متیلال آورده شده است. بررسی ها نشان می دهد که کاتالیست های وانادیم اکسید در مقایسه با سایر کاتالیست ها بهترین عملکرد را از خود نشان داده اند. کاتالیست V2O5/TiO2 تهیه شده به روش تلقیح و اصلاح شده اسیدی در دمای K 423 گزینش پذیری 93% نسبت به متیلال و 49% تبدیل متانول را از خود نشان داده است. این بررسی ها نشان داده است که از میان عوامل مختلف ذکر شده تعداد سایت های اسیدی در کاتالیست بیشترین نقش را در افزایش گزینش پذیری نسبت به تولید متیلال دارد. بررسی ها نشان می دهد افزایش بیش از اندازه خصلت اسیدی کاتالیست تاثیر منفی بر میزان گزینش پذیری نسبت تولید متیلال دارد.

    کلیدواژگان: دی متوکسی متان، متیلال، نانوکاتالیست، متانول
  • لیلا ایزدی، بهاره بیدار، فرهاد شهرکی* صفحات 45-65
    اگرچه تقطیر یکی از پرمصرف ترین فرآیندها از لحاظ مصرف انرژی است اما جزء متداول ترین واحدهای صنعتی محسوب می شود. لذا صرفه جویی انرژی در این بخش همواره مورد توجه محققان بوده است. در این مقاله روشی برای آنالیز ترمودینامیکی برج تقطیر بر مبنای انتگراسیون حرارتی داخلی با هدف بکاربردن جوش آور و خنک کننده جانبی ارایه گردیده است. در این روش از مفهوم اکسرژی به عنوان ملاک کیفیت انرژی و هم چنین به عنوان نیرو محرکه ی جدید جهت بهینه سازی بار حرارتی و مکان مبدل جانبی و بررسی میزان صرفه جویی انرژی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی بر روی برج تقطیر دی بوتانایزر با استفاده از روش پیشنهادی نشان می-دهد که مشکلاتی نظیر تغییرات دمایی و خطاهای ایجاد شده در بار حرارتی که بعد از جایگزین شدن جوش آور و خنک کننده جانبی در روش های قبلی ایجاد می شد، وجود ندارد. هم چنین استفاده از این روش منجر به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی مورد نیاز برج شده است.
    کلیدواژگان: تقطیر، بهینه سازی، انتگراسیون حرارتی داخلی، اکسرژی، مصرف انرژی
  • محمدحسین صراف زاده* صفحات 66-85

    در این مقاله مروری بر پژوهش های ارایه شده در زمینه طراحی یکپارچه شبکه آب در صنایع فرآیندی انجام گرفته است. در ابتدا به تعریف مسئله سنتز شبکه آب پرداخته شده و در دو گروه اصلی الف) بار جرمی ثابت و ب) شدت جریان ثابت تقسیم بندی شده است. جهت حل مسایل سنتز شبکه آب دو رویکرد پینچ آبی و بهینه سازی ریاضی استفاده می شود که پژوهش های منتشر شده در هر دو زمینه بررسی شده اند. در پایان شبکه مصرف آب و آلاینده های محدود کننده استفاده مجدد از آب در پالایشگاه نفت بررسی شده و تعدادی از مهمترین پژوهش های انجام شده برای حل این مسئله در پالایشگاه نفت از منظر تعداد آلاینده های کلیدی، نوع مسئله و رویکرد حل آن نشان داده شده اند. گزارش های متعدد نشان می دهد استفاده از آنالیز پینچ آب موجب کاهش قابل توجه مصرف آب در صنایع فرآیندی شده است.

    کلیدواژگان: نظام مدار بسته آب، آنالیز پینچ آب، بهینه سازی ریاضی، بازیافت آب، صنایع فرآیندی
  • رقیه نظری، حسین بیکی*، مرتضی اسفندیاری صفحات 86-98
    در این پژوهش با استفاده از شبکه عصبی و عصبی-فازی ضریب انتقال حرارت در نانوسیالات جاری در یک لوله مدور در رژیم جریان آشفته مدلسازی و پیش بینی شده است. داده های ورودی به مدل، عدد رینولدز و کسر حجمی نرمال شده نانو ذرات و خروجی آن ضریب انتقال حرارت نرمال شده است. در شبکه عصبی استفاده شده مقادیر متوسط خطای نسبی و متوسط مربع خطا نسبت به نتایج آزمایشگاهی به ترتیب برابر 002/0 و 0005/0 می باشد، در شبکه عصبی-فازی برای داده های آموزش این مقادیر خطا به ترتیب 0 و 0، و برای داده های تست 0027/0- و 00067/0 به دست آمده است. مقدار ضریب تبیین در شبکه عصبی 99/0 است که نشان دهنده پیش بینی مناسب این روش می باشد. این مقدار در روش عصبی-فازی برای داده های آموزش 1 و برای داده های تست 988/0 می باشد. براساس این مقادیر می توان نتیجه گرفت استفاده از شبکه عصبی-فازی جهت پیش بینی ضریب انتقال حرارت در نانوسیالات مناسب تر است.
    کلیدواژگان: نانوسیالات، شبکه عصبی-فازی، ضریب انتقال حرارت
|
  • Amin Salem* Pages 5-16

    Gamma alumina is widely employed in the petroleum industries as catalysts, catalytic supports and adsorbents. The present article was aimed to produce gamma alumina from Iranian kaolin because of limited sources of alumina. The powdered kaolin was converted into meta-kaolin by calcination and then leached to produce aluminum solution. Aluminum hydroxide was precipitated with ammonia from the leachate in the normal and ultrasound conditions. The powder of nano-sized gamma alumina was achieved after calcination. The specific surface area of powders was evaluated by adsorption of dye. Differential thermal analysis and thermogravimetry (DSC-TG), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM) were applied to characterize the powders. The synthesis of gamma alumina in the ultrasound condition not only reduces calcination temperature but also increases the adsorption efficiency up to 20 % which is due to the improvement in specific surface area.

    Keywords: Gamma alumina, Kaolin, Precipitation, Calcination, Dye Adsorption
  • Pages 17-27
    The production of waxy crude oils from the oil fields is costly, complex, and has various problems depending on the conditions of each oil field and oil composition, among others. The majority of crude oils and their products contain substantial amounts of waxes called paraffin. The waxy crude oil behavior is a non-Newtonian flow behavior. This behavior causes complex equations. OLGA as a specialized software application is used for fluid transfer systems. In this work, simulation of waxy crude oil pipe line using by OLGA SOFTWARE was done. The obtained profiles include temperature, pressure, and thickness of wax layer at wall of pipeline. Also, the heat transfer coefficient of variation in the length at different times is obtained in this study.
    Keywords: Wax deposition, Pipeline, Waxy crude oil, Olga
  • MohammadReza Jamei Pages 28-44

    In this paper, the performance of various heterogeneous catalysts, such as catalysts containing vanadium, molybdenum, rhenium and zeolites for converting methanol to methylal has been studied. The studies show that the vanadium oxide catalysts in comparison to other catalysts have shown the better performance. Catalyst V2O5/TiO2 prepared by impregnation method and modified in acid at a temperature of 423 K has shown 93% selectivity and 49% conversion of methanol to methylal. Also, in this study, change factors such as the number of acidic sites, reaction temperature and pressure, different methods for catalyst preparation, calcination temperature on catalyst performance were evaluated. These studies have shown that among the various listed factors, number of acidic sites has most important role in catalyst selectivity towards the production of methylal. Studies show increasing excessive acidic site has negative effect on catalyst selectivity toward the production methylal.

    Keywords: Methylal, Methanol, Vanadium Oxide, Acidic Site
  • Leila Izadi, Bahareh Bidar, Farhad Shahraki * Pages 45-65
    Although distillation is one of the most energy consumer processes, it is common in industrial units. Therefore, saving of energy in that is attractive for researchers. In this work, a thermodynamic analysis based on internal heat integration for distillation column with the aim of applying inter–reboiler and inter–cooler is presented. In this method, the exergy concept is employed to judge the quality of energy as well as a new driving force in order to thermal load and side exchanger position optimization. Also, this method makes it possible to evaluate energy saving. The simulation results of Debutanizer distillation column by using of proposed method show that many problems i.e.: temperature changes and errors in thermal load after replacing inter–reboiler and inter–cooler that have already occurred, did not happen in this method. Furthermore, using of this method leads to significant savings in required energy of column.
    Keywords: distillation, Optimization, Internal Heat Integration, Exergy, energy consumption
  • M.h.sarrafzadeh* Pages 66-85

    In this paper, a review has been conducted on integrated design of water network in process industries. First, the concept of water network synthesis has been defined and categorized in the two main groups of (i) Fixed mass load and (ii) fixed flow rate. In order to solve water network synthesis problems, two water pinch and mathematical optimization approaches are being used and the published researches related to each of these approaches are reviewed. In the end, the water consumption network and the limiting pollutants of water reuse in oil refinery are studied and some of the most important researches about solving this problem in oil refinery are presented considering different aspects such as the number of key pollutants, problem description and their solving approach points of view. Some studies reported that Water Pinch Analysis and could reduce water consumption in process significantly.

    Keywords: Closed-Circuit Water System, Water Pinch Analysis, Mathematical optimization, Water recovery, Process industries
  • Roghaye Nazari, Morteza Esfandyari Pages 86-98
    In this research, nanofluids heat transfer in a circular tube at turbulent regime were simulated and predicted by neural and neuro-fuzzy networks. Normalized Re numbers and volume fractions were inputs data and normalized heat transfer coefficient was output data. The average relative error and mean square error have been calculated. These values in the neural network are 0.002 and 0.0005, respectively. And for training data of neuro-fuzzy method were 0 and 0, for test data were -0.0027 and 0.00067, respectively. Regression value in neural network was 0.99. This value in neuro-fuzzy method for training data was 1 and testing data was 0.988. According to regression values, neuro-fuzzy method is better than neural network method.
    Keywords: Nanofluids, Neuro-Fuzzy System, Heat transfer coefficient