فهرست مطالب

مجله فرآیند نو
پیاپی 82 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد ایرانی*، یعقوب بهجت صفحات 5-23
    در این مقاله، شبیه سازی CFD فلر با فشار متوسط (MP) پالایشگاه پنجم پارس جنوبی (فاز 9 و10) در ابعاد صنعتی به منظور بررسی اثر هندسه تیپ فلر بر مشخصه های احتراقی فلر (شکل و موقعیت شعله) انجام شده است. به منظور جلوگیری از خطاهای عددی،  شبکه بندی مناسب انجام گرفت. اجزاء گاز ارسالی به فلر به محض رسیدن به شعله به محصولات تبدیل شده و احتراق تقریبا کامل می باشد نتایج شبیه سازی CFD نشان می دهد در فلر MP در شرایط عملیاتی افزایش دمای بدنه تیپ فلر براثر برخورد شعله قابل اغماض (320 درجه سانتی گراد) است متوسط گازهای ارسالی به فلر در حالت عملیاتی برابر با 5611 کیلوگرم بر ساعت می باشد که نسبت به حالت طراحی، دبی بسیار کمی می باشد. بنابراین کاهش بیشتر گاز ارسالی به فلر MP توجیه پذیر نمی باشد چرا که ممکن است شعله به داخل شبکه فلر کشیده شود و یا اینکه بعلت ارتفاع بسیار کم شعله تشکیل شده و سرعت باد محیطی، دمای سطح تیپ فلر و سپر باد افزایش یابد که در دراز مدت سبب تخریب سطح تیپ فلر و تعویض کلی آن گردد. بنابراین  عملکرد فلر MP آن با مقدار گاز جاروبی فعلی مناسب است. در صورتیکه سرعت باد بیشتر از حد معمول باشد (تند بادهای موضعی) باید با مقدار گاز سوختی برگشت شعله به داخل تیپ فلر را کنترل کرد.
    کلیدواژگان: احتراق، شعله، فلر MP، شبیه سازی CFD
  • اسماعیل فاتحی فر*، اسدالله کریمی، محمد مهدی ملک محمدی، محمد دریانی، سید جعفر عصمت ساعتلو، سید رضا میر سعیدی صفحات 24-37

    در چالش تولیدات مواد شیمیایی، مدیریتی موفق خواهد بود که درک خوبی از پسماندهای تولیدی و محصولات جانبی از نظر جرمی و مالی داشته باشد. روش نوین هزینه یابی جریان مواد (MFCA) از ابزارهای بهره وری سبز است که با دیدگاه فرآیندی، جرمی و مالی و بدست آوردن بهبود کارایی باعث افزایش بهره وری می شود. این روش در ابتدا با شناسایی و سپس ارایه علمی و عملی جلوگیری از تلفات مواد (ضایعات)، انرژی، هزینه ها و انتشار CO2 باعث صرفه جویی می شود. برای دستیابی به این هدف می توان از MFCA برای محاسبه هزینه های واقعی تلفات (هزینه های پنهان) استفاده کرد. بنابراین هدف از این مطالعه شناسایی پسماندهای تولیدی در واحد اولفین یک شرکت پتروشیمی در جنوب ایران و تخصیص هزینه به این پسماندها با استفاده از ابزار MFCA می باشد. همچنین راهکارهای موثری برای کاهش این ضایعات و افزایش بهره وری در این واحد صنعتی ارایه شده است. بر اساس به کارگیری استراتژی های بهبود بهره وری، کاهش 40 درصدی ضایعات کک و افزایش 10 درصدی تولید اتیلن در فرآیند پیش بینی شده است.

    کلیدواژگان: بهره وری، هزینه یابی جریان مواد، اولفین، کاهش ضایعات
  • رامین سیار، رضا خوشبوی* صفحات 38-52

    امروزه مشکلات فرایند گوگردزدایی هیدروژنی، منجر به  توسعه روش های نوین همچون گوگردزدایی جذبی (ADS)، استخراجی، اکسیداسیونی و... شده است برخلاف روش گوگردزدایی هیدروژنی، ADS بدون نیاز به هیدروژن گران قیمت و پرخطر و در شرایط عملیاتی (دما و فشار) پایین توانایی حذف ترکیب های گوگردی مقاوم نظیر DBT و مشتقات آن را دارد. در این مقاله، علاوه بر مقایسه روش های نوین گوگردزدایی، از بین جاذب های جامد مورد استفاده در فرایند ADS، به بررسی عملکرد  جاذب های متخلخل کربنی،  به دلیل  داشتن ویژگی های منحصربه فرد آن ها نظیر مساحت سطح و تخلخل زیاد، اصلاح آسان خواص فیزیکی - شیمیایی و هزینه تمام شده مقرون به صرفه و... پرداخته شده است. همچنین، برای درک بهتر فرایند، پارامترهای موثر فرایندی، سینتیک و ترمودینامیک و انواع مکانیسم های جذب در فرایند ADS توسط مواد کربنی بررسی و تحلیل شده است و نهایتا، انواع روش های بازیابی جاذب های کربنی معرفی و چالش های پیشروی فرایند ADS اشاره شده است.

    کلیدواژگان: روش های گوگردزدایی، گوگردزدایی جذبی، مواد متخلخل کربنی، فراورده های نفتی، مکانیسم جذب
  • سمیه سبحانی، مرتضی اسفندیاری* صفحات 53-72

    فلزات سنگین به دلیل سمیت، زیست تخریب ناپذیری و تجمع زیست محیطی آلاینده های محیطی فوق العاده مضری هستند که می توانند بر افراد و محیط تاثیر بگذارند. پیل های سوختی میکروبی نوعی رویکرد بیوالکتروشیمیایی است که در آن گونه های باکتریایی، آلاینده های آلی و یون های فلزی را از فاضلاب مصنوعی و صنعتی حذف می کنند و به طور همزمان برق تولید می کنند. در حال حاضر کاربردهای واقعی این دستگاه ها در جهان به دلیل سطح پایین دانسیته تولیدی محدود هست . با بررسی های انجام شده در این مقاله در سال های اخیر از پیل سوختی میکروبی به عنوان یکی از راه های حذف فلزات سنگین از پساب صنایع مورد استفاده قرار گرفته است که میزان حذف 10 تا 100 درصدی برای فلزاتی مانند طلا، کروم، مس، سرب، کادمیوم، جیوه، روی، آرسنیک و نیکل دست یافتند. همچنین پارامترهای موثر بر میزان حذف در این بررسی ها مورد ارزیابی قرار گرفت که شرایط بهینه در اکثر موارد در محدوده pH خنثی و در بعضی موارد در 2=pH، در دمای 22 تا 35 درجه سانتی گراد و مقاومت خارجی 200 تا 1000 اهم می باشند.

    کلیدواژگان: پیل سوختی میکروبی، حذف فلزات سنگین، پساب، انرژی
  • مجید میرزایی*، طیبه محبی، داور رضاخانی صفحات 73-93

    فولادهای معمولی و آلیاژهای آنها قادر به مقاومت در برابر خوردگی دمای بالا در بویلرهای نیروگاه حرارتی نیستند. برای اجزای سمت آتش بویلر، مسایل مورد توجه شامل فرسایش و خوردگی در محیط های عملیاتی است. تکنیک‏های مختلف پوشش اسپری حرارتی برای پاشش انواع مختلف پوشش‏ها بر روی فولادهای بویلر توسعه یافته است. پیشرفت ها در تکنیک های پاشش حرارتی منجر به توسعه پوشش هایی با خواص مقاومت در برابر خوردگی شده است. در این مقاله ابتدا مقدمه و ضرورت به کارگیری پوشش به کار رفته برای تجهیزات بویلر بیان شده، در ادامه مطالعات صورت گرفته تا به امروز درباره عملکرد، پیشرفت ها و کاربردهای پوشش های اسپری حرارتی برای مقاومت در برابر خوردگی دمای بالا بررسی شد و در نهایت یه مطالعه موردی از به کارگیری این پوشش در یک نیروگاه بیان شد. در میان انواع پوشش‏ها، آلیاژ Ni-20Cr و کامپوزیت‏ آن‏ها با ترکیبات کاربیدی بهینه‏ترین پوشش با عملکرد متاسب در انواع بویلرها است.

    کلیدواژگان: خوردگی، فرسایش، بویلر، پوشش
  • لیلا محمودی، محمدرضا ملایری* صفحات 94-108
    یکی از تجهیزات مهم در واحدهای عملیاتی صنایع نفت، گاز و انرژی، مبدل های حرارتی هستند. علاوه بر طراحی، عملیات تعمیر و نگهداری آن ها در صنعت بر اساس گزارش های میدانی در خصوص تشکیل رسوبات معدنی به دلیل وجود انواع سیالات فرآیندی در شرایط عملیاتی متنوع و در معرض سطوح انتقال حرارت، از نظر عملیاتی مهندسی فرآیند و اقتصادی، قابل توجه است. بنابراین آگاهی از روش های مختلف مدیریت رسوب در این دسته از تجهیزات و اعمال آن ها در واحدهای عملیاتی، برای مهندسین و مدیران حیاتی است. بدین ترتیب، روش های کنترل رسوبات معدنی از جمله حذف و جلوگیری از تشکیل رسوب شامل روش های فیزیکی و شیمیایی مرسوم، علاوه بر روش های بر پایه تکنولوژی فراصوت در این مقاله به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین به منظور اثبات پیشنهاد قوی این مقاله مبنی بر اعمال روش های فراصوت در صنعت نفت و گاز، نتایج قابل توجه رسمی از معدود دفعات کاربری این تکنولوژی در صنایع ارایه شده است. نتایج بیان گر آن است که به طور کلی مدیریت رسوب و به ویژه استفاده از تکنولوژی فراصوت، منجر به افزایش کارآیی مبدل ها و کاهش هزینه های عملیاتی می شود.
    کلیدواژگان: تکنولوژی فراصوت، روش های رسوب زدایی، مبدل حرارتی پوسته و لوله، مدیریت رسوب معدنی
|
  • Mohammad Irani *, Yaghoob Bahjat Pages 5-23
    In this article, the CFD simulation of the medium pressure flare of South Pars 5th Refinery has been carried out in industrial dimensions in order to investigate the effect of the flare tip geometry on the flare combustion characteristics. CFD model was developed. In order to avoid numerical errors proper meshing was done. The results of CFD simulation show that in the operational conditions, the increase in the temperature of the Flare type body due to the impact of the flame is negligible, so its performance is suitable with the current amount of sweeping gas. Therefore, it is not possible to further reduce the gas sent to the MP flare because the flame may be drawn into the flare network, the temperature of the flare tip surface and the wind shield may increase, which in the long run will cause the flare tip surface to be destroyed.
    Keywords: combustion, flame, MP flare, CFD
  • Esmaeil Fatehifar *, Asadollah Karimi, MohammadMehdi Malek Mohammadi, Mohammad Daryani, Sayad Jafar Esmat Saatlo, Seyed Reza Mirsaidi Pages 24-37

    In the challenge of chemical production, management will be successful if it has production waste and by-products in terms of mass and finance. The new method of material flow costing (MFCA) is using green productivity tools, which increases productivity with a mass and financial approach and increasing efficiency. This method saves money by initially identifying and then providing a scientific and practical way to prevent material loss (waste), energy, costs and CO2 emissions. To achieve this goal, MFCA can be used to calculate the true costs of losses (hidden costs). Therefore, the purpose of this study is the production wastes in the olefin unit of a petrochemical company in the south of Iran and the cost characteristics of these wastes using the MFCA tool. Also, methodological solutions to reduce these wastes and increase productivity in this industrial unit have been presented. Based on the application of productivity improvement strategies, a 40% reduction in coke waste and a 10% increase in ethylene production are predicted in the process.

    Keywords: productivity, material flow costing, Olefin, Waste reduction
  • Ramin Sayyar, Reza Khoshbouy * Pages 38-52

    Today, the drawbacks of the hydrodesulfurization process have led to the development of new methods such as adsorptive desulfurization (ADS), extraction, oxidation, etc. Unlike the hydrodesulfurization method, ADS has the ability to remove resistant sulfur compounds such as DBT and its derivatives without the need for expensive and risky hydrogen and under low operating conditions (temperature and pressure). In this article, in addition to the comparison of modern desulfurization methods, among the solid adsorbents used in the ADS process, the performance of porous carbon adsorbents is investigated due to their unique characteristics such as high surface area and porosity, easy modification of physical-chemical properties and the cost is affordable and has been paid. Also, for a better understanding of the process, the effective process parameters, kinetics and thermodynamics and various adsorption mechanisms in the ADS process by carbon materials have been investigated. And finally, various methods of recovery of carbon adsorbents are introduced and the challenges of advancing the ADS process are mentioned.

    Keywords: Desulfurization methods, Adsorptive desulfurization, Porous Carbon Materials, Petroleum Products, Adsorption mechanism
  • Somayeh Sobhani, Morteza Esfandyari * Pages 53-72

    Heavy metals are extremely harmful environmental pollutants due to their toxicity, non-biodegradability and environmental accumulation that can affect people and the environment. Microbial fuel cells are a type of bioelectrochemical approach in which bacterial species remove organic pollutants and metal ions from synthetic and industrial wastewater and simultaneously generate electricity. Currently, the real applications of these devices in the world are limited due to the low level of production density. According to the investigations carried out in this article in recent years, microbial fuel cells have been used as one of the ways to remove heavy metals from industrial effluents, and 10 to 100% removal rates were achieved for metals such as gold, chromium, copper, lead, cadmium, mercury, zinc, arsenic and nickel. Also, the parameters affecting the amount of removal were evaluated in these studies, and the optimal conditions are in most cases in the range of neutral pH and in some cases in pH=2, at a temperature of 22 to 35 0C and an external resistance of 200 to 1000 ohms.

    Keywords: Microbial fuel cell, Removal of Heavy Metals, Wastewater, energy
  • Majid Mirzaee *, Tayyebeh Mohebbi, Davar Rezakhani Pages 73-93

    Conventional steels and their alloys are not able to withstand high temperature corrosion in thermal power plant boilers. For boiler fireside components, issues of concern include erosion and corrosion in operating environments. Different thermal spray coating techniques have been developed to spray different types of coatings on boiler steels. Advances in thermal spraying techniques have led to the development of coatings with corrosion resistance properties. In this article, firstly, the introduction and the necessity of applying the coating used for boiler equipment is stated, then the studies carried out until today about the performance, developments and applications of thermal spray coatings for resistance to high temperature corrosion were examined, and finally a case study of using this coating in a power plant was mentioned. Among the types of coatings, Ni-20Cr alloy and their composite with carbide compounds is the most optimal coating with good performance in all types of boilers.

    Keywords: Corrosion, erosion, Boiler, Coating
  • Leila Mshmoodi, M. Reza Malayeri * Pages 94-108
    Shell & tube heat exchangers are known as one of the most important devices in oil, gas, and energy industries. Alongside their design, their maintenance would also be of prime importance when they are prone to mineral scale formation. According to the field reports, the mineral scaling can be formed in heat exchangers due to the presence of fluid precursors at different operating conditions as well heat transfer surface conditions. Thus, in-depth knowledge of the best management methods to control scale formation in heat exchangers is indispensable for engineers. In this paper, various methods of controlling mineral scale formation, including removal and inhibition, i.e., conventional physical and chemical methods, and ultrasonic technology have been examined for an industrial case study. Moreover, several statistics from the field reports have been examined to prove that the utilization ultrasonic would clean the exchanger under study. The results show that scale management especially the use of ultrasonic technology would lead to an increase in the efficiency of heat exchangers as well as a significant reduction in operating costs.
    Keywords: Shell & Tube Heat Exchangers, Mineral Scale Management, Scale Removal Methods, Ultrasonic Technology