فهرست مطالب

فرآیند نو - پیاپی 81 (بهار 1402)

مجله فرآیند نو
پیاپی 81 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علیرضا فضلعلی*، وهب قلعه خندابی، عباس نظری صفحات 5-17
    در این تحقیق، فرآیند استخراج مایع-مایع آروماتیک ها از روغن روانکار SAE 30 توسط فورفورال با استفاده از خواص فیزیکی (چگالی، وزن مخصوص و ضریب شکست) شبه جزء (پارافین، نفتن و آروماتیک) و پارامترهای مدل NRTL مورد مطالعه قرار گرفته است. دمای استخراج (348 و 338، 328 درجه کلوین) و نسبت حجمی حلال به خوراک (1، 4 و 7) به منظور تعیین مقادیر بهینه بررسی شدند. نتایج مدل سازی نشان داد که با افزایش نسبت حلال به خوراک و دمای استخراج، درصد وزنی فورفورال و بازده فاز باقیمانده کاهش می یابد. دقت مدل با شبیه سازی استخراج تک مرحله ای و با استفاده از نرم افزار ASPEN HYSYS سنجیده شد. توافق خوبی میان مقادیر پیش بینی شده و آزمایشگاهی بازده، میزان فورفورال، درصد ترکیبات و خواص فیزیکی فاز باقیمانده و استخراج شده حاصل شد. حداکثر خطا بین مقادیر محاسبه شده و مقادیر صنعتی ترکیبات شبه جزء کمتر از %2 است.
    کلیدواژگان: استخراج مایع-مایع، برج RDC، تعادلات فازی، روغن روانکار، فورفورال
  • مهدی محمدی*، علی پیرزاده صفحات 18-30
    عملیات اختلاط یک بخش مهم در فرآیندهای شیمیایی محسوب می شود. به دلیل مزایایی نظیر: هزینه ساخت و هزینه عملیاتی پایین، هزینه تعمیر و نگهداری پایین و فضای کم مورد نیاز، استاتیک میکسرها در بسیاری از صنایع بکار می روند. این تحقیق، استفاده از استاتیک میکسرها را به منظور اختلاط آب شستشو با نفت خام در فرآیند نمک زدایی پیشنهاد می کند؛ که در حال حاضر کاربرد شیر اختلاط رایج می باشد. نوع استاتیک میکسر و شرایط عملیاتی بر روی ویژگی ها و پایداری امولسیون حاصله اثرگذار هستند. سه نوع استاتیک میکسر با نام های تجاری SMV، HMS و LPD در شرایط عملیاتی متفاوت شامل درصد آب (%15-2) و دبی نفت خام (l/h 86-144) در مقیاس پایلوت مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج تجربی نشان داد استاتیک میکسر نوع SMV پایدارترین امولسیون را ایجاد می کند که برای فرآیند نمک زدایی مناسب نیست. در مقابل، با توجه به ویژ گی های امولسیون، استاتیک میکسر نوع LPD بهترین انتخاب برای این کاربرد است.
    کلیدواژگان: استاتیک میکسر، پایداری امولسیون، فرآیند نمک زدایی، نفت خام
  • کیانا وثوق، داود کاه فروشان*، سیما اسدی، حسین علی نژاد صفحات 31-45
    یکی از مهم ترین آلاینده هایی که موجب آلودگی هوای شهرها می شود، ترکیبات آلی فرار بوده که باعث بروز عوارض فراوانی در افراد می شوند. پمپ بنزین ها و نیز خودروها از جمله مهم ترین منابعی هستند که موجب تجمع این آلاینده ها می شوند و با توجه به افزایش روزافزون خودرو، پمپ بنزین ها به مکانی خطرناک تبدیل شده که باید مورد توجه قرار گیرند. از آنجایی که آلودگی هوا یک فرآیند بسیار پیچیده بوده که وابسته به بسیاری از عوامل می باشد، بنابراین پیش بینی اینگونه داده ها که دارای دینامیک غیرخطی هستند، بسیار مشکل و پرهزینه است. در این پژوهش با جمع آوری داده های تجربی از سه پمپ بنزین در شهر زنجان و شناسایی پارامترهای تاثیرگذار، مدلسازی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و با دو مدل پرسپترون چندلایه و تابع پایه شعاعی انجام گرفت. در قسمت آماری این پژوهش ضریب همبستگی و مجموع مربعات خطا به عنوان معیارهای لازم برای سنجش دقت دو مدل مذکور به کار گرفته شدند. نتایج و تحلیل های انجام شده در این مطالعه نشان داد که آلودگی عمده حاصل از مصرف بنزین شامل دو مرحله، یکی زمان سوخت گیری و دیگری بعد از سوخت بنزین می باشد. همچنین در فصل تابستان، غلظت ترکیبات آلی فرار بیشتر از زمستان بوده و نیز این میزان از آلودگی در دو زمان صبح و عصر بیشتر مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: آلودگی هوا، ترکیبات آلی فرار، پمپ بنزین، شبکه عصبی
  • مهدی حامدی صیام، فرهاد شهرکی، محمدرضا سردشتی بیرجندی*، بهاره بیدار، محمداسماعیل درستکار صفحات 46-66

    گاز نفت مایع شده (LPG) یا گاز مایع به گازهای هیدروکربنی پروپان، بوتان یا ترکیب آن ها اطلاق می گردد. از گاز مایع اغلب برای مصارف گرمایشی و سوخت وسایل نقلیه استفاده می شود. در پالایشگاه ها جریان هیدروکربنی پروپان، بوتان و پنتان حاوی ناخالصی هایی همچون متیل مرکاپتان، اتیل مرکاپتان و دیگر مرکاپتان ها است. در این پژوهش به شبیه سازی واحد مرکاپتان زدایی پالایشگاه آبادان پرداخته شده است. ابتدا واحد در محیط پرومکس شبیه سازی شده و پس از اعتبار سنجی شبیه سازی، به بررسی تاثیر متغیرهای فرآیندی همچون دبی کاستیک، تغییرات غلظت حلال کاستیک، دبی خوراک ترش و فشار برج شستشو بر میزان غلظت مرکاپتان ها در محصول خروجی پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که مجموع خطای محاسباتی کمتر از 10 درصد می باشد که نشان دهنده دقت شبیه سازی در حالت پایا است. براساس نتایج شبیه سازی با افزایش دبی کاستیک، غلظت حلال کاستیک و فشار برج شستشو میزان محصول تولیدی (اتیل مرکاپتان و متیل مرکاپتان) کاهش می یابد. تنها با افزایش دبی خوراک ترش، میزان محصول تولیدی افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: کاستیک، حلال، مرکاپتان، شبیه سازی، برج شستشو، اکسیدکننده
  • تارا ترابی، کامران قاسم زاده* صفحات 67-88
    به دلیل مشکلات سوخت های فسیلی، توجه بسیاری معطوف به هیدروژن به عنوان تجدیدپذیر شده است. از طرفی توسعه فرآیندهای غشایی و فناوری های راکتورهای غشایی، باعث توجه بیشتر به امکان تولید هیدروژن با خلوص بالا طی فرایندهای ریفورمینگ شده است. با بررسی تحقیقات انجام شده پیرامون تولید هیدروژن با استفاده از راکتورهای غشایی بستر پرشده و بستر سیال مشخص می شود که راکتورهای غشایی بستر پرشده به سطح غشاء بیشتری نیاز دارند بنابراین در این مقاله سعی می شود مرور و تحلیلی بر تحقیقات انجام گرفته در زمینه توسعه راکتورهای غشایی بستر سیال برای تولید هیدروژن انجام شود. نتایج بررسی فرآیند ریفورمینگ با بخار آب متان در یک راکتور غشایی بستر سیال، نشان می دهد که خلوص محصول هیدروژن تا سطح %99/994 امکان پذیر است. بنابراین تولید هیدروژن با استفاده از فناوری راکتور غشایی بستر سیال که دارای هزینه های کمتر و بازدهی بالایی است، می تواند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشد.
    کلیدواژگان: تولید هیدروژن، فناوری غشایی، بستر سیال، متان، فرآیند ریفورمینگ
  • محمدامین زمانی، محمدحسن سعیدی* صفحات 89-104

    با پیشرفت علوم و توسعه فناوری، فرایندهای نوینی در حوزه احتراق بوجود آمدند که مهم ترین هدف آن ها بهینه سازی مصرف سوخت، افزایش بازده و خصوصا کاهش میزان آلایندهای گازی (نظیر اکسیدهای نیتروژن و مونواکسید کربن) بوده است. یکی از این فناوری های جدید، فرایند احتراق بدون شعله می باشد که بر پایه پیش گرمایش سوخت و هوا و رقیق سازی اکسیژن موجود در هوا به کمک بازچرخانی گازهای احتراقی به منظور ایجاد اختلاط مناسب واکنش دهنده ها بنا شده است. در پژوهش حاضر، احتراق بدون شعله گاز متان در یک محفظه احتراق آزمایشگاهی شبیه سازی شده و نتایج آن در دو حالت استفاده از مکانیزم های احتراقی DRM22 (مکانیزم کاهش یافته) و GRI3.0 (مکانیزم کامل) مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که مکانیزم های ذکر شده قادر هستند توزیع دما و گونه های شیمیایی را به ترتیب با خطای 1/66 و 4/7 درصد و با دقت خوبی نسبت به نتایج تجربی محاسبه کنند. در مورد NOX نیز با وجود 26 درصد اختلاف بین دو مکانیزم، مکانیزم GRI3.0 کمی بیشتر از حد انتظار غلظت آن را محاسبه می نمود. به صورت متوسط مکانیزم DRM22 به نتایج تجربی نزدیکتر بوده و زمان محاسبات کمتری دارد.

    کلیدواژگان: احتراق بدون شعله، مصرف سوخت، بازچرخانی گازهای داغ احتراقی، آلاینده های گازی، مکانیزم های احتراقی
|
  • Alireza Fazlali *, Vahab Ghaleh Khondabi, Abas Nazari Pages 5-17
    In this investigation, the liquid-liquid extraction process of aromatics from SAE 30 lube oil by furfural using the calculated physical properties (density, specific gravity, and refractive index) of pseudo-component (paraffinic, naphthenic, and aromatic) and the NRTL parameters has been studied. The extraction temperature (328, 338, and 348 °K) and the solvent to feed volume ratios (1, 4, and 7) were examined in order to determine their optimum values. The modeling results demonstrated that by increasing the solvent to feed ratio and the extraction temperature, the weight percentage of furfural and the yield of raffinate phase decrease. The accuracy of the model was checked by simulating single-stage extractions using ASPEN HYSYS. Good agreement was found between predicted and experimental values of yield, furfural content, composition, and physical properties for raffinates and extracts. The maximum errors between calculated values and industrial values of pseudo-component contents are less than 2%.
    Keywords: Furfural, Liquid-liquid Extraction, Lubricating oil, Phase equilibria, Rotating disc contactor
  • Mehdi Mohammadi *, Ali Pirzadeh Pages 18-30
    Mixing or dispersing operation is an important section in chemical processes. Because of several advantages like: low capital cost, low operating cost, low maintenance cost and low required space; static mixers are applied in many industries. In crude oil desalting process, static mixers for dispersion of the dilution water in crude oil is proposed by this study; which conventionally a mixing valve is used. Type of the static mixer in the applied operating conditions effects on the properties and the stability of the resulted emulsion. In a pilot scale setup, three types of SMV, HMS and LPD static mixers have been investigated; for different conditions of water fraction (2-15%) and crude oil flow rate (86-144 l/h). The experimental results show that SMV outcomes the most stable emulsion which is not appropriate for desalting process. Against, LPD is the optimal choice for the said application, regarding to the emulsion properties.
    Keywords: Static mixer, Emulsion stability, Desalting Process, Crude oil
  • Kiana Vosough, Davood Kahforoushan *, Sima Asadi, Hossein Alinezhad Pages 31-45
    One of the most important pollutants that cause air pollution in cities is volatile organic compounds that cause many complications in people. Gasoline pumps as well as cars are among the most important sources that cause the accumulation of these pollutants, and due to the increasing number of cars, gasoline pumps have become a dangerous place that should be taken into consideration. Since air pollution is a very complex process that depends on many factors, it is very difficult and expensive to predict such data, which have nonlinear dynamics. In this research, by collecting experimental data from three gas stations in Zanjan and identifying the influencing parameters, modeling has been done using artificial neural network. That, two multilayer perceptron models and radial basis function were investigated. In the statistical part of this research, the correlation coefficient and the sum of squared errors were used as necessary criteria to measure the accuracy of the two mentioned models. The results and analysis conducted in this study showed that the pollution resulting from the consumption of gasoline includes two stages, one at the time of refueling and the other after refueling. Also, in the summer, the concentration of volatile organic compounds is higher than in the winter, and this amount of pollution is observed more in the morning and evening.
    Keywords: Air pollution, volatile organic compounds, Gas station, Neural network
  • Mahdi Hamedi Siam, Farhad Shahraki, MohammadReza Sardashti Birjandi *, Bahareh Bidar, MohammadEsmaeil Dorostkar Pages 46-66

    Liquefied petroleum gas (LPG) refers to the hydrocarbon gases propane, butane or their combination. Liquid gas is often used for heating purposes and vehicle fuel. In refineries, the hydrocarbon flow of propane, butane and pentane contains impurities such as methyl mercaptan, ethyl mercaptan and other mercaptans. In this research, the simulation of mercaptanization unit of Abadan refinery has been done. First, the unit was simulated in the ProMax software and after the validation of the simulation, the effect of process variables such as the caustic flow rate, caustic concentration, sour feed flow rate and washing column pressure on the concentration of mercaptan in product has been investigated. The concentration of mercaptans in the output product has been discussed. The results of the simulation show that the total calculation error is less than 10%, which indicates the accuracy of the simulation in steady state. Based on the simulation results, with the increase of caustic flow rate, concentration of caustic solvent and washing column pressure, the amount of produced product (ethyl mercaptan and methyl mercaptan) decreases. Only by increasing the flow rate of sour feed, the amount of produced product will increase.

    Keywords: Caustic, Solvent, mercaptan, Simulation, Washing Column, Oxidizer
  • Tara Torabi, Kamran Ghasemzadeh * Pages 67-88
    Due to the problems associated with fossil fuels, much attention has been paid to hydrogen as a renewable energy source. The development of membrane processes and membrane reactor technologies has led to a greater focus on the possibility of producing high-purity hydrogen via reformed processes. Based on research conducted on hydrogen production using fluidized bed membrane reactors and fixed bed membrane reactors, it is evident that fluidized bed membrane reactors require a larger membrane surface area. Therefore, this article reviews and analyzes the research conducted on the development of fluidized bed membrane reactors for hydrogen production. The results of the steam methane reforming process in a fluidized bed membrane reactor show that a hydrogen product purity level of up to 99.994% is achievable. Therefore, hydrogen production using fluidized bed membrane reactor technology, which has lower costs and higher efficiency, can be a suitable substitute for fossil fuels.
    Keywords: Hydrogen production, Membrane technology, Fluidized bed, Methane, reforming process
  • MohamadAmin Zamani, MohamadHasan Saidi * Pages 89-104

    With the progress of science and technology, new processes were created in combustion, the most important goal of which was to optimize fuel consumption, increase efficiency, and specifically reduce the amounts of gaseous pollutants (such as nitrogen oxides and carbon monoxide). One of these new technologies is flameless combustion, which is based on the preheating of fuel and air and the dilution of oxygen in the air with the recirculation of combustion gases to create a proper mixing of the reactants. In the present study, the flameless combustion of methane gas is simulated in a laboratory combustion chamber. Its results are compared in two modes of using DRM22 (as a reduced mechanism) and GRI3.0 (as a complete mechanism). The results show that the mentioned mechanisms are able to calculate the distribution of temperature and chemical species with an error of 1.66% and 4.7% respectively, and with good accuracy compared to the experimental results. In the case of NOX, despite the 26% difference between the two mechanisms, the GRI3.0 mechanism calculated its concentration slightly more than expected. On average, the DRM22 mechanism is closer to the experimental results and has less calculation time.

    Keywords: Flameless Combustion, Fuel Consumption, Recirculation of combustion gases Gaseous Pollutants, Combustion Mechanisms