فهرست مطالب

فرآیند نو - پیاپی 83 (پاییز 1402)

مجله فرآیند نو
پیاپی 83 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • احسان جعفریان، مرتضی افخمی پور، حمید صفرزاده، پرویز درویشی*، محمد شمسی صفحات 5-20
    در این مطالعه تولید هیدروژن از ریفرمینگ بخار گلیسرول (GSR) به عنوان منبع تجدیدپذیر انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. برای همه نقاط، شبیه سازی موازنه مربوط به اکسرژی صورت گرفت و شدت انتشار کربن دی اکسید و شدت تولید هیدروژن نیز برای فرآیند ارایه شده، محاسبه گردید. نتایج شبیه سازی نشان دادند که شدت تولید هیدروژن در فرآیند GSR برابر با  3/92 بوده که در مقایسه با فرآیندهای متداول در جایگاه خوبی قرار دارد. تحلیل اکسرژی نشان داد که کل تخریب اکسرژی فرآیند GSR معادل با 24755/871 کیلووات است که در این بین، ریفرمر بخار گلیسرول با سهم 97/18 درصدی دارای بالاترین میزان تخریب اکسرژی است. براساس ارزیابی زیست محیطی، در مجموع از فرآیند GSR معادل با 24/45 تن در ساعت کربن دی اکسید منتشر می شود که سهم انتشار برای جریان های فرآیندی، امکانات و تسهیلات فرآیندی و خوراک به ترتیب 96/59، 3/414 و صفر درصد است.
    کلیدواژگان: تولید هیدروژن، ریفرمینگ بخار گلیسرول، ارزیابی انرژی، اکسرژی، بهبود عملکرد فرآیند
  • حکیمه شریفی فرد*، فاطمه بوستانی، اصغر لشنی زادگان، پرویز درویشی صفحات 21-38
    حذف گوگرد و ترکیبات گوگردی از سوخت مایع از بحث های تحقیقاتی می باشد. در این پژوهش، کربن فعال توسط فعال سازی شیمیایی از پوست گردو تهیه، سپس توسط نانوساختار آهن و پلیمر زیستی کیتوسان به صورت مجزا و با هم اصلاح و در جهت حذف دی بنزوتیوفن از سوخت ایزواکتان استفاده شد. آنالیزهای BET، EDX-SEM و FTIR جهت بررسی جاذب استفاده شد. آزمایش های تعادلی نشان داد که فرآیند جذب به صورت تک لایه و حداکثر ظرفیت جذب جاذب به ترتیب 285/71 و 178/57 میلی گرم دی بنزوتیوفن در گرم جاذب اصلاحی توسط نانوساختار آهن و در گرم جاذب اصلاحی توسط نانوساختار آهن و پلیمر کیتوسان می باشد. نتایج داده های سینتیکی نشان داد که مدل سینتیک شبه مرتبه دوم با نتیجه تجربی همخوانی دارد. جهت تعیین پارامترهای انتقال جرم از مدل ریاضی نفوذ فیلم حفره سطح توسط نرم افزار MATLAB استفاده شد و مشاهده گردید مراحل انتقال جرم خارجی و نفوذ حفره ای در جذب دی بنزوتیوفن اهمیت بیشتری دارد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، کربن فعال پوست گردو، ایزواکتان، دی بنزوتیوفن، مدل سازی
  • زینب عسکری، پریا امیرعابدی*، فاطمه زراعت پیشه صفحات 39-54
    با توجه به مشکلات کیفیت آب و قوانین سخت گیرانه وضع شده برای تصفیه آب های آشامیدنی، نیاز به استفاده از روش های موثرتر و اقتصادی تر برای حذف آلاینده های آب حس می شود. در این بین استفاده از فرایندهای غشایی، یکی از مهم ترین روش ها برای حذف هر چه بهتر آلاینده ها محسوب می شود. بر این اساس در پژوهش حاضر، غشاهای میکرو متخلخل پلی وینیل کلراید (PVC) حاوی نانوذرات تیتانیوم دی اکسید (TiO2) به روش جدایش فازی با القای ضدحلال جهت کاربرد در جداسازی هیومیک اسید به عنوان مدل آب آلوده ساخته شد. نتایج بدست آمده نشان داد که غشای حاوی 3 درصد وزنی از نانوذرات بیشترین میزان گذردهی آب خالص را با مقدار l/m2h 146/2 دارا می باشد. همچنین، تحلیل نتایج حاصل از مقدار پس زنی هیومیک اسید نشان داد، غشای دارای 2 درصد وزنی از نانوذرات دارای بیشترین بازده جداسازی با مقدار %80 بود.
    کلیدواژگان: پلی ونیل کلراید، القای ضدحلال، تیانیوم دی اکسید، آلاینده های آب، پس زنی هیومیک اسید
  • ندا رضایی، مجید تقی زاده مازندرانی*، مسعود شکیبا صفحات 55-73
    یکی از اهداف اصلی پالایشگاه ها تولید بنزین مرغوب طبق استاندارهای محیط زیستی می باشد. بر این اساس، هیدروایزومریزاسیون نرمال هگزان و تهیه کاتالیست مناسب این فرایند از اهمیت ویژه ای در صنایع پالایشگاهی برخوردار است. به همین دلیل، در این پژوهش ابتدا هتروپلی اسید HPW (که اسید برونستد قوی دارد) و چارچوب فلزی-آلی UiO-66 سنتز گردید. سپس با بارگذاری HPW بر UiO-66 و در نهایت با استفاده از پروموترهای پلاتین و پالادیوم، بهبود عملکرد، فعالیت و پایداری کاتالیست در فرایند هیدروایزومریزاسیون نرمال هگزان مورد بررسی قرار گرفت. در ضمن، مشخصات نمونه های سنتز شده به کمک آنالیز های XRD، FE-SEM، FT-IR،N2 adsorption/desorption وNH3-TPD  تعیین گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، در حضور کاتالیست دوعاملی (0.2%Pd+0.3%Pt)/50%HPW/UiO-66 بعد از 36 ساعت از شروع فرایند، گزینش پذیری ایزوهگزان و درصد تبدیل نرمال هگزان به ترتیب برابر با 77/4 درصد و %60  بدست آمد.
    کلیدواژگان: هیدروایزومریزاسیون، هتروپلی فسفو تنگستیک اسید HPW، چارچوب فلزی-آلی UiO-66، پروموتر
  • محمدجواد بربستگان، امیرحسین نیکو، محمدرضا ملایری* صفحات 74-89

    تشکیل رسوبات هیدروکربنی در مبدل های پیشگرمکن با انواع چالش های عملیاتی، زیست محیطی، ایمنی و اقتصادی همراه خواهد بود. پژوهش حاضر به مطالعه و مقایسه پارامتری معادلات آستانه ای تشکیل رسوبات می پردازد. برای این منظور، گستره وسیعی از داده های تشکیل رسوب هیدروکربنی شامل خصوصیات جریان و سیال نفتی، شرایط دمایی و مشخصات مبدل ها ناظر به قطر معادل از منابع مختلف جمع آوری گردید. براساس خطوط برازش شده روی داده های نرخ رسوب محاسباتی بر حسب مقادیر تجربی مشابه، معادلات پالی، ابرت و پانچال به ترتیب با شیب های 0/352، 0/108، و 0/022 بیشترین دقت را در پیش بینی نرخ رسوب دارند. همچنین براساس آنالیز حساسیت، موثرترین پارامترها بر پیش بینی نرخ تشکیل رسوب عدد رینولدز و دمای سطح مبدل هستند. در نهایت می توان گفت که بهترین معادله برای پیش بینی نرخ رسوبگذاری بر مبنای نزدیکی مقادیر محاسباتی و تجربی در مبدل های پیشگرمکن برج های تقطیر، معادله ی پالی با کمترین حساسیت نسبی متوسط برابر با 0/29 خواهد بود.

    کلیدواژگان: مبدل حرارتی، نفت خام، رسوب هیدروکربنی، معادلات آستانه ای، آنالیز حساسیت
  • پروین محبی، سیما عسکری، سعید سلطانعلی*، سید جاوید روئیائی صفحات 90-104

    خودروها منبع اصلی آلودگی هوا هستند. با توجه به الزامات سختگیرانه حفاظت از محیط زیست، استانداردهای بنزین به طور مداوم از طریق کاهش محتوای الفین، گوگرد و ترکیبات آروماتیکی در حال ارتقا هستند. آلکیلاسیون ایزوبوتان با بوتن یکی از مهمترین روش ها جهت تولید بنزین با عدد اکتان بالا به شمار می رود. گرچه فرآیند پالایشگاهی ایزوبوتان با اولفین ها بر مبنای کاتالیست های اسیدی مایع همچون هیدروفلویوریک اسید و سولفوریک اسید به لحاظ تجاری موفق بوده است اما استفاده از این کاتالیست ها در فرآیند آلکیلاسیون مشکلات زیست محیطی، بهداشتی و هزینه های عملیاتی بالایی به همراه دارد. کاتالیست های اسیدی جامد بخصوص زیولیت ها به دلیل عملیات پذیری بالا و هزینه کمتر تعمیرتجهیزات، عدم ایجاد مشکلات زیست محیطی و دارا بودن خواص برجسته ساختاری، کاندیداهای مناسب تری جهت ارتقاء فرآیند آلکیلاسیون ایزوبوتان/ بوتن می باشند.

    کلیدواژگان: آلکیلیت، عدد اکتان، زئولیت، کاتالیست های اسیدی مایع، اولفین ها
|
  • Ehsan Jafarian, Morteza Afkhamipour, Hamid Safarzadeh, Parviz Darvishi *, Mohammad Shamsi Pages 5-20
    In this study, hydrogen production from glycerol steam reforming (GSR) has been investigated as a renewable source of energy. Exergy-related balance was done for all simulation points, and carbon dioxide emission intensity and hydrogen production intensity were also calculated for the presented process. The simulation results showed that the hydrogen production intensity in the GSR process was equal to 3.92 kmole H2/kmole feed, which is in a good place compared to conventional processes. Exergy analysis showed that the total exergy destruction of the GSR process is equal to 24755.871 kW, among which, the glycerol steam reformer has the highest exergy destruction rate with a share of 97.18%. Based on the environmental assessment, in total, the GSR process emits carbon dioxide equivalent to 24.45 tons/h, and the share of emissions for process flows, utility and feed is 96.59, 3.414 and 0.00 percent, respectively.
    Keywords: Hydrogen production, Glycerol Vapor Reforming, Energy Analysis, Exergy, Process Performance Improvement
  • Hakimeh Sharififard *, Fatemeh Boostani, Asghar Lashanizadegan, Parviz Darvishi Pages 21-38
    Removing sulfur and sulfur compounds from liquid fuel is one of the most important research topics. In this research, activated carbon was prepared by chemical activation from walnut shells, then modified by iron nanostructure and chitosan separately and together, and used to remove dibenzothiophene from isooctane fuel. BET, EDX-SEM, and FTIR analyses were used to investigate the adsorbent. Equilibrium experiments showed that the adsorption process is a single layer, and the maximum adsorption capacity is 285.71 and 178.57 mg of dibenzothiophene per gram of adsorbent modified by iron nanostructure and per gram of adsorbent modified by iron nanostructure and chitosan, respectively. The results of kinetic data showed that the pseudo-second-order kinetic model is consistent with the experimental result. To determine mass transfer parameters, the mathematical model of film-pore-surface diffusion model was used by MATLAB software and it was observed that external mass transfer and pore diffusion stages are more important.
    Keywords: Adsorption, Walnut Sell-Activated Carbon, Isooctane, Dibenzothiophene, Modeling
  • Zeynab Askari, Parya Amirabedi *, Fatemeh Zeraatpisheh Pages 39-54
    Considering the water quality problems and the strict laws established for drinking water treatment, the need to use more effective and economical methods to remove water pollutants is felt. Meanwhile, the use of membrane processes is considered one of the most important methods to remove pollutants as best as possible. Based on this, in the current research, microporous polyvinyl chloride (PVC) membranes containing titanium dioxide (TiO2) nanoparticles were made using the nonsolvent induction phase separation method for use in humic acid separation as a model of polluted water. The obtained results showed that the membrane containing 3 wt% of nanoparticles has the highest pure water permeability with a value of 146.2 l/m2h. Also, the analysis of the results of humic acid rejection showed that the membrane with 2 wt% of nanoparticles with the smallest average radius of the surface pores had the highest separation efficiency with a value of 80%.
    Keywords: Polyvinyl Chloride, Nonsolvent Induction Phase Separation, Titanium dioxide, Water Pollutants, Humic acid rejection
  • Neda Rezaei, Majid Taghizadeh Mazandarani *, Masoud Shakiba Pages 55-73
    One of the main objectives of refineries is to produce high-quality gasoline while respecting environmental standards. Accordingly, the normal hexane hydroisomerization and the preparation of appropriate catalysts for this process still pose a challenge in refineries. Therefore, in this work, heteropoly phosphotungstic acid (HPW), which contains high BrØnsted acid sites, and the metal-organic framework UiO-66 were synthesized. Then, HPW/UiO-66 and (Pd+Pt)/HPW/UiO-66 samples were prepared by impregnation method to improve the stability of the catalyst. Finally, by adding platinum and palladium nanoparticles as promoters, the progress of the performance and activity of the catalyst in the normal hexane hydroisomerization was investigated. In addition, the characteristics of the synthesized samples were determined by XRD, FE-SEM, N2 adsorption/ desorption, and NH3-TPD analyses. Accordingly, in the presence of the bifunctional catalyst (0.2%Pd+0.3%Pt)/50%HPW/UiO-66, the selectivity of iso-hexane and the normal hexane conversion were obtained at 77.4 and 60%, respectively, after 36 h of reaction time.
    Keywords: Hydroisomerization, Heteropoly Phosphotungstic Acid HPW, Metal-organic Framework UiO-66, Promoter
  • Mohammad Javad Barbastegan, Amir Hossein Nikoo, M. Reza Malayeri * Pages 74-89

    Hydrocarbon fouling of preheat exchangers causes several detrimental impacts on operation, environment, safety, as well as economy of oil refineries. To investigate threshold fouling models, a variety of hydrocarbon fouling data, such as temperature, oil flow, fluid properties, and geometries of such exchangers, has been gathered from the literature. The most accurate models for predicting the fouling rate are the Polley, Ebert, and Panchal models, with slopes of 0.352, 0.108, and 0.022, respectively, based on fitted curves on the computational fouling rates in terms of comparable experimental values. The sensitivity analysis indicates that the two factors that profoundly affect the fouling rate are the surface temperature and Reynolds number. Using the Polley's equation, the fouling rate in preheat exchangers may be predicted with the highest degree of accuracy, mean sensitivity analysis of 0.29, based on the consistency of calculated and experimental data.

    Keywords: Crude oil, heat exchanger, Hydrocarbon Fouling, Sensitivity analysis, Threshold Equations
  • Parvin Mohebbi, Sima Askari, Saeed Soltanali *, Seyyed Javid Royaei Pages 90-104

    The Automotive exhaust emission is the predominant source of air pollution. With the increasingly stringent environmental protection requirements, the standards of gasoline are constantly upgrading via reducing the content of olefins, sulfur and aromatics. Alkylation of isobutane with butene is one of the most important ways for production of gasoline with high octane number. Although, the isobutane with olefins alkylation refinery process based on liquid acid catalysts such as sulfuric acid and hydrofluoric acid has been commercially successful but the use of these catalysts in the process of alkylation has environmental, health and high operatin costs problems. Solid acid catalysts especially zeolites due to their high operability and lower cost of equipment, no environmental problems and outstanding structural properties, are more suitable candidates for improving the isobutane/butene process. So, replacing these catalysts with solid acid catalysts is one of the most important research goals in the field of catalysts.

    Keywords: Alkylate, Octane Number, Zeolite, Liquid Acid Catalysts, Olefins