فهرست مطالب

فرآیند نو - پیاپی 75 (پاییز 1400)

مجله فرآیند نو
پیاپی 75 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/08/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مرجان رضویان، شهره فاطمی* صفحات 5-24
    تبدیل باقی مانده های سنگین نفتی همچون مازوت به دلیل کاهش مصرف داخلی و صادرات در پی سخت گیرانه تر شدن ملاحظات زیست محیطی از ارزش بالایی برخوردار است. در این راستا، تبدیل کاتالیستی مازوت در حضور کاتالیست های نیکل و مولیبدن بر پایه ساختار آلی-فلزی روی-آزولات6 (MAF-6) بررسی می شود. MAF-6 به دلیل سطح بالا، اسیدیته معتدل و ساختار منعطف نسبت به پایه های صنعتی همچون آلومینا و همچنین آب گریزی شدید به عنوان بستر پخش فاز فعال فلزی در محیط نفت سنگین انتخاب گردید. جای گیری فلزات درون پایه به روش درجا انجام و اثر %0/7 وزنی از کاتالیست بر کمیت و کیفیت محصول مطلوب (مایع) بررسی گردید. در مقایسه با فرایند ارتقاء غیر کاتالیستی، محصولات مایع تولیدی در حضور ساختارهای آلی-فلزی حاوی نیکل و مولیبدن به ترتیب با %52 و %37/5 افت ویسکوزیته بیش تر، %3 و %11/4 آسفالتن زدایی بیش تر، افزایش محتوای برش های سوختی از %67/6 تا %73/5 و %70/5 و کاهش بیش تر در آروماتیسیتی همراه بوده اند.
    کلیدواژگان: ارتقاء کاتالیستی نفت سنگین، مازوت، روی-آزولات6 (MAF-6)، کاتالیست فلز نشانی شده، نیکل، مولیبدن
  • ابوالحسن عامری* صفحات 25-40
    سایش در اثر انتقال ذرات ریز در جریان سیال مانند خطوط انتقال نفت و گاز اتفاق می افتد که می تواند منجر به آسیب های جدی به آن ها گردد. در این مطالعه، پدیده سایش با استفاده از نرم افزار کامسول مدل سازی شده است. از سه مدل پرکاربرد صنعتی با نام های فینی، دی ان وی و ای سی آر سی، در جریان آشفته سیال استفاده شده است. اثر پارامترهای سرعت سیال شامل مقادیر 5، 10 و  20m/s، قطر ذرات جامد شامل مقادیر 120، 170 و 220 میکرون و دبی شن تزریقی شامل مقادیر 0/3، 0/6 و  0/9kg/h بر روی میزان سایش در زانویی مورد بررسی قرار گرفته است. در هر سه مدل ناحیه ای در بخش شعاع خارجی زانویی به عنوان ناحیه مستعد بیش ترین میزان خوردگی نشان می دهند. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت سیال، قطر ذرات جامد و همچنین دبی تزریق ذرات جامد، میزان سایش در زانویی افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: سایش، زانویی، سرعت سیال، قطر ذرات جامد، دبی تزریقی
  • محمدعلی ستایش، محمد ایرانی* صفحات 41-57

    در این مقاله یکپارچه سازی فرآیند گازی سازی زیست توده با یک نیروگاه زمین گرمایی بررسی شده است. هدف از این پژوهش بهبود توان موثر خروجی توربین یک نیروگاه زمین‏ گرمایی توسط فوق اشباع کردن بخار خروجی از چاه زمین‏ گرمایی با بهره گیری از حرارت مازاد فرآیند گازی‏سازی زیست ‏توده است. در این راستا یک نیروگاه زمین‏گرمایی‏ ‏با ظرفیت توان تولیدی 2/8 مگاوات به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب و در نرم افزار اسپن پلاس شبیه‏ سازی گردید. سپس یک فرآیند گازی سازی زیست توده به روش بستر سیال دوتایی نیز توسط این نرم ‏افزار شبیه سازی شد. در مرحله آخر یک سیستم ترکیبی شامل انرژی حاصل از چاه زمین‏گرمایی و انرژی حاصل از زیست‏ توده طراحی و شبیه‏ سازی گردید. برای این منظور 3/9 کیلوگرم بر ثانیه بخار اشباع از چاه زمین‏گرمایی استحصال و به کمک حرارت مازاد از فرآیند گازی‏سازی با دبی زیست‏توده 31950 کیلوگرم بر ثانیه، فوق اشباع گردید. گاز سنتز تولیدی در این فرآیند به عنوان محصول جانبی 34353/9 کیلوگرم بر ساعت است. نتایج نشان داد که راندمان فرآیند زمین‏گرمایی از %15/7 به %29/5 افزایش پیدا کرده و توان تولیدی آن نیز در شرایط یکسان عملیاتی از 2/8 مگاوات به 3/6 مگاوات ارتقا یافته است.

    کلیدواژگان: گازی سازی، بستر سیال دوتایی، زیست ‏توده، انرژی زمین‏گرمایی، نیروگاه ترکیبی
  • مرتضی زیودار*، مجتبی یوسفی، نسیم شهرویی صفحات 58-70

    برج های تقطیر سینی چرخان (SCC) امروزه با گسترش کاربرد در صنایع شیمیایی روبرو هستند. در این تحقیق پارامتر افت فشار سیستم آب وهوا درون برج SCC در مقیاس پایلوت و با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته و با داده های تجربی مقایسه شده است. مدل در این تحقیق شامل دو مرحله از برج بوده و پارامترهای افت فشار خشک و دوفازی در سرعت های چرخشی 500، 1000 و 1500 دور بر دقیقه گزارش شده اند و تاثیر سرعت چرخش بر میزان افت فشار درون برج نیز بررسی شده است. متوسط خطای نسبی در حالت افت فشار خشک برابر با 11 درصد و برای داده های افت فشار دوفازی در شدت جریان های مایع 0/6 و 0/9 و 1/5 کیلوگرم بر دقیقه برابر با 13 درصد است. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش سرعت چرخشی، افت فشار سیستم نیز افزایش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: برج SCC، سینی چرخان، دینامیک سیالات محاسباتی، افت فشار
  • مرتضی زیودار *، الهه مهدوی، کیانوش رزاقی صفحات 71-83

    گاز طبیعی مایع شده توسط کاهش دمای گاز طبیعی تا دمای 160- درجه سلسیوس به‌دست می‌آید، در این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار ASPEN HYSYS، چرخه مایع‌سازی PRICO که شامل دو کمپرسور و یک مبدل حرارتی است، شبیه‌سازی شد. شبیه‌سازی در دو حالت فشار بالا (7945Kpa) و فشار پایین گاز طبیعی (2861Kpa) انجام شد. تابع هدف کمینه کردن مصرف ویژه انرژی فرایند است. در بهترین حالت مصرف انرژی 0/316Kwh/KgLNG به‌دست آمد که در مقایسه با مقدار مرجع %22 کاهش را نشان می‌دهد. با تحلیل آنالیز حساسیت نتیجه گرفته شد که هر چه دبی مولی متان، اتان، پروپان و نیتروژن در ترکیب مبرد افزایش یابد مصرف ویژه انرژی هم افزایش می‌یابد. علاوه بر آن بهتر است درصد ایزوپنتان در مبرد بالا باشد تا بتوان به کم‌ترین مصرف ویژه انرژی رسید. علاوه بر آن ضریب عملکرد هم مورد بررسی قرار گرفت که در فشار بالا به 3/12 رسید.

    کلیدواژگان: مایع سازی گاز طبیعی، انرژی، اکسرژی، شبیه سازی، PRICO
  • سید وحید موسوی متین*، شاهین شمسی، عبدالحسین دارمی زاده صفحات 84-97

    در این تحقیق به روش تحلیل اکسرژی در واحد الکیلاسیون فاز 3 پالایشگاه آبادان، امکان‌سنجی جایگزینی سیکل جذبی به‌جای سیکل تراکمی، صورت پذیرفته که پس از طراحی و شبیه‌سازی سیکل‎های تراکمی و جذبی بر اساس نتایج حاصل چیلرهای E-1،E-2 ،E- 3،E-4  در سیکل جذبی طراحی شده به ترتیب جایگزین چیلرهای C4، C3، IC4، ISOMER  سیکل تراکمی موجود شده و کمپرسورهای C-14200A با توان مصرفی KW 5537.30 وC-14200B با توان مصرفی 4258.43 KW  از سرویس عملیاتی خارج می‌شوند. نتیجه نهایی که از این تحقیق به دست آمد، سیکل جذبی طراحی شده به‌راحتی میزان سرمایش موردنظر را با توجه به بخار مازاد موجود در پالایشگاه تامین می‌کند که می‌تواند جایگزین مناسبی برای سیکل تراکمی موجود شود.

    کلیدواژگان: سیستم تبرید جذبی، سیستم تبرید تراکمی، تحلیل اکسرژی
|
  • Marjan Razavian, Shohreh Fatemi * Pages 5-24
    Conversion of heavy residual oils like Mazut  is of great importance due to the decrease in local consumption and export following the legislation of strict environmental limitations. In this regard, catalytic conversion of Mazut in the presence of nickel and molybdenum supported on MAF-6 metal-organic framework is studied. MAF-6 was nominated as active phase carrier in heavy oil owing to its higher surface area, milder acidity and flexible framework compared to conventional industrial supports like Alumina and also very high hydrophobicity. Metal insertion was performed via in-situ method and influence of 0.7wt% of prepared catalyst on quality and quantity of upgraded liquid was investigated. Compared to the thermal upgrading, upgrading with nickel and molybdenum containing catalysts were accompanied with 52% and 37.5% more viscosity reduction, 3% and 11.4% higher asphaltene removal, increase in light and middle distillates content from 67.6% to 73.5% and 70.5% and more decrease in aromaticity, respectively.
    Keywords: Heavy Oil Upgrading, Mazut, Metal-Azolate Framework-6 (MAF-6), Metal Supported Catalyst, Nickel, Molybdenum
  • Abolhasan Ameri * Pages 25-40
    Erosion occurs due to the transportation of very fine particles in fluid flow such as oil and gas pipelines, which could lead to serious damage to them. In this study, erosion phenomena is modeled using the COMSOL software. Three applied industrial models, namely Finnie, DNV and ECRC in turbulent fluid flow have been applied. The effects of fluid velocity including 5, 10 and 20 m/s, solid particles diameter including 120, 170 and 220 microns, and injecting sand flow rates including 0.3, 0.6 and 0.9 kg/h on the amount of erosion have been investigated. The three models show almost the same area in the external radius section of the elbow, as the region of most susceptible to erosion. The results show that increasing the fluid velocity, solid particles diameter and injection flow rate of solid particle boosts the erosion at the elbows.
    Keywords: erosion, Elbow, Fluid Velocity, Solid Particles Diameter, Injection Flow Rate
  • Mohammad Ali Setayesh, Mohammad Irani * Pages 41-57

    In this paper, the integration of a biomass gasification process with a geothermal power plant is investigated. The purpose of this study is to enhance the effective power of the geothermal plant turbine by supersaturating the output steam from the geothermal well by using the excess heat of the biomass gasification process. In this regard, a geothermal power plant with a production capacity of 2.8 MW was selected as a case study and simulated in Aspen Plus software. Then a biomass gasification process was simulated using the binary fluid bed method in this software. Finally, a hybrid system including the geothermal power plant and the biomass gasification unit was designed and simulated. For this purpose, 3.9 kg/s saturated steam was extracted from the geothermal well and supersaturated by the excess heat from the gasification process with a biomass flow rate of 31950 kg/s. The amount of syngas produced in this process as a by-product is 34353.9 kg/hr. The results showed that geothermal process efficiency increased from 15.7% to 29.5% and production capacity under the same operating conditions increased from 2.8MW upgraded to 3.6 MW.

    Keywords: Gasification, Binary Fluidized Bed, Biomass, Geothermal Energy, Hybrid Power Plant
  • Mortaza Zivdar *, Mojtaba Yousefi, Nasim Shahrouei Pages 58-70

    Nowadays Spinning Cone Columns (SCC) are facing widespread application in chemical industries. In this work, the pressure drop parameter of the air and water system inside the SCC tower at pilot scale have been investigated by using computational fluid dynamics and compared with experimental data.The model studied in this work consisted of two stages of the tower and the dry and the two-phase pressure drop at rotational speeds of 500, 1000 and 1500 rpm were obtained and the effect of rotational speed on the amount of pressure drop inside the tower has also been investigated. The average relative error in the case of dry pressure drop was 11% and for the two-phase pressure drop with the liquid flow rates of 0.6, 0.9 and 1.5 kg / min was 13%. The simulation results also show that as the rotational speed increases, the system pressure drop also increases.

    Keywords: Spinning Cone Column Tower, Rotating Cone, Computational fluid dynamics, Pressure drop
  • Mortaza Zivdar *, Elahe Mahdavi, Kianoosh Razzaghi Pages 71-83

    Liquefied natural gas is obtained by reducing the temperature of natural gas to a temperature of -160, in this study, by using ASPEN HYSYS software, the PRICO liquefaction cycle, which includes two compressors and a heat exchanger, was simulated. The simulations were performed in two modes of high pressure (7945 Kpa) and low pressure of natural gas (2861 Kpa). The objective function was to minimize the specific energy consumption of the process. The energy consumption was 0.316 kWh / kgLNG, which showed a decrease of 22% compared to the reference value.
    From Sensitivity analysis, it was concluded that the higher the molar flow rate of methane, ethane, propane and nitrogen in the refrigerant composition, the higher the specific energy consumption. In addition, it is better to have a high percentage of isopentane in the refrigerant to achieve the lowest specific energy consumption. In addition, the coefficient of performance was examined, which in the high pressure reached 3.12.

    Keywords: Natural gas liquefaction, energy, Exergy, Simulation, PRICO
  • Seyed Vahid Mousavi Matin *, Shahin Shamsi, Abdul hossein Daramizadeh Pages 84-97

    In this research, by the method of exergy analysis in the alkylation unit of phase 3 of the Abadan refinery, the possibility of replacing the adsorption cycle with the compression cycle has been investigated. After designing and simulating the cycles based on the results, chillers E-1, E-2, E-3, and E-4 were replaced with compression chillers C4, C3, IC4, and ISOMER in the designed absorption cycle. Also, C-14200compressors with a power consumption of 5537.30 kW and C-14200B with a power consumption of 4258.43 kW are not required. The end result of this research is that the designed adsorption cycle due to the presence of excess steam in the refinery easily provides the desired amount of cooling, which can be a good alternative to the existing compression cycle.

    Keywords: Absorption Cycle, Compression Cycle, Exergy