فهرست مطالب

مهندسی شیمی ایران - پیاپی 63 (مهر و آبان 1391)

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 63 (مهر و آبان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/09/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سرمقاله
  • مقالات
  • فرزانه پورحسن، فرزین ذکایی آشتیانی، محمد رحمانی صفحه 4
  • محمدرضا دهقانی، حسن اسلامی، فردین عبیری صفحه 13
    در این مقاله مهمترین روش های کیفی ارزیابی مخاطرات از منظر ساختاری و کاربردی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته اند. روش هایی نظیر چک لیست، پرسش، آنالیز بالقوه خرابی، آنالیز مخاطرات و راهبردی، آنالیز درخت خطا و آنالیز درخت رویداد از جمله روش هایی هستند که مورد مطالعه قرار گرفته اند. در بخش اول، شرح اجمالی روش های مختلف ارائه گردیده و در ادامه، حوزه های کاربردی هر کدام مشخص شده است. در انتها نیز روش های مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج مطالعات نشان می دهند که جهت ارزیابی کامل مخاطرات در یک واحد فرایندی، روش های استنتاجی و قیاسی بایستی به طور همزمان مورد استفاده قرار گیرند. انتخاب ترکیب مناسبی از این روش ها به شرایط مختلفی از جمله بودجه مد نظر کارفرما، محدودیت زمانی، نوع فرایند، تجهیزات و عوامل دیگری بستگی دارد. از دیدگاه اقتصادی استفاده همزمان از روش چک لیست و درخت خطا با صرفه ترین روش است. در حالی که استفاده همزمان از آنالیز مخاطرات و راهبردی به همراه درخت خطا و درخت رویداد پر هزینه ترین و البته مطمئن ترین روش محسوب می شود.
    کلیدواژگان: ارزیابی ریسک، چک لیست، پرسش، آنالیز بالقوه خرابی، آنالیز مخاطرات و راهبردی، آنالیز درخت خطا، آنالیز درخت رویداد
  • مهدی نیک نام شاهرک، اکبر شاهسوند، علی حفیظی، علی احمدپور صفحه 21
    ذخیره سازی گازهای متان و هیدروژن به عنوان سوخت های پاک در بخش حمل و نقل و جداسازی دی اکسید کربن به جهت تاثیرگذاری منفی بر محیط زیست به عنوان یکی از مهمترین منابع آلوده کننده، همواره مورد توجه محققان بوده است. جداسازی و ذخیره سازی این گازها در انواع خاصی از جاذب های نوظهور با نام های MOF و COF در سال های اخیر مورد مطالعه بسیار قرار گرفته است. این نوع از جاذب ها علاوه بر دارا بودن بسیاری از ویژگی های مطلوب جاذب های مرسوم (مانند کربن های فعال)، از لحاظ جذب برخی از مواد خاص مانند متان، هیدروژن و دی اکسید کربن نیز بسیار مطلوب تر عمل می نمایند. در این مقاله ضمن مروری بر انواع MOF و COF هایی که تاکنون ساخته شده اند، نحوه عملکرد آنها در جذب و ذخیره سازی گازهای مذکور و همچنین امکان تولید این جاذب ها در داخل کشور، مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
    کلیدواژگان: جاذب های نوظهور MOF و COF، جذب سطحی، متان، هیدروژن، دی اکسید کربن
  • محمدحسین صحرایی، سهیلا یغمایی صفحه 35
    امروزه به ردیابی آلاینده های محیط زیستی توجه فزاینده ای شده است. با توجه به استفاده روز افزون آب در صنایع مختلف و کاهش ذخایر آب های زیرزمینی، نیاز به بررسی و تصفیه فاضلاب های صنعتی بیش از گذشته احساس شده است. استفاده از روش های زیستی برای اندازه گیری و ردیابی غلظت آلاینده ها از روش های نوین در بررسی آلودگی آب می باشد. بهره گیری از پدیده نشر نور زیست شناختی (زیست نورتابی) در موجودات زنده برای ردیابی آلاینده های صنعتی و نحوه استفاده از آن در یک حسگر زیست شناختی هدف اصلی این مقاله می باشد. در ابتدا پدیده نشر نور زیست شناختی و در ادامه نحوه استفاده از این پدیده در یک حسگر زیست شناختی و چگونگی ردیابی آلاینده ها در فاضلاب های صنعتی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده امکان استفاده از این پدیده برای ردیابی آلودگی های آبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: حسگر زیست شناختی، نشر نور زیست شناختی (زیست نورتابی)، ردیابی فاضلاب های صنعتی
  • غلامرضا روح الهی، محمد کاظمینی *، علیرضا محمد رضایی، رضا گل حسینی صفحه 44

    در این تحقیق، سینتیک و نحوه تغییرات مکانیسم های شکست در فرایند شکست دو هیدروکربن نرمال بوتان و ایزو بوتان با شرایط عملیاتی مختلف بر روی کاتالیزگر زئولیتی (HZSM-5)مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به نوع واکنش شکست کاتالیزی که تحت تاثیر شرایط عملیاتی مختلف مانند دما، فشار جزئی ماده واکنش دهنده و میزان زمان ماندخوراک قرار دارد، نوع محصولات و مقدار آن، دارای تغییرات زیادی می باشند. با توجه به نوع مکانیسم های حاکم، علل تغییرات طیف محصولات تولیدی با شرایط عملیاتی مختلف، توضیح داده می شود. دو مکانیسم پروتولیتیکی (تک مولکولی) و دو مولکولی در شکست پارافین ها بر روی زئولیت ها وجود دارد که می توانند به صورت همزمان با هم رخ می دهند. غلبه هر کدام از مکانیسم ها در واکنش شکست بر دیگری، نوع و مقدار محصولات را کاملا تحت تاثیر قرار می دهد. افزایش دما دارای اثر بالا برنده میزان مکانیسم پروتون کافتی و کاهش مکانیسم دو مولکولی است که نهایتا منجر به تولید اولفین های سبک می گردد. کاهش زمان ماند و افزایش فشار جزئی دارای اثر بالابرنده میزان مکانیسم دو مولکولی می باشد که کاهش تولید اولفین های سبک را در پی دارد.

    کلیدواژگان: زئولیت (HZSM، 5)، مکانیسم شکست کاتالیزگری، نرمال بوتان، ایزو بوتان
  • محدثه نظری، رضا مسیبی بهبهانی، آرش گشتاسبی، محمد قوی پور صفحه 61
    در تحقیق حاضر، فرایند تولید دی متیل اتر به روش آب گیری از متانول با به کارگیری کاتالیزگر صنعتی گاما آلومین مورد ارزیابی قرار گرفته و پارامترهای موثر کنترلی و عملیاتی تعیین شدند. آزمایش ها در راکتور آدیاباتیک ثابت بستر در گستره دمایی oC250 تا oC 380 و فشارهای 125 تا Kpa 300 با سرعت خوراک دهی 15 تا (g.hr-1/grcat) 45 به روش آرایه متعامد L9 تاگوچی انجام و تاثیر عوامل و تعاملات بین آن ها به کمک آنالیز واریانس بررسی شد. بر اساس نتایج به دست آمده، دما و سرعت خوراک دهی به ترتیب موثرترین عوامل کنترلی شناخته شدند که بیشترین میزان تبدیل در محدوده دمایی oC 310 تا oC 330 و سرعت های خوراک دهی کمتر از (g.hr-1/gcat) 30 حاصل شد. آنالیز اثرات متقابل نشان داد که فشار علی رغم اثر ناچیزش بر میزان تبدیل واکنش، بیشترین برهم کنش را با دو پارامتر دما و سرعت خوراک دهی دارد. همچنین شرایط تشکیل متان به عنوان اصلی ترین محصول جانبی بررسی گردید.
    کلیدواژگان: دی متیل اتر، آب گیری از متانول، پارامترهای عملیاتی، شرایط بهینه، روش تاگوچی
  • شیرزاد حسن بگی، سوسن روش ضمیر، حسین قدمیان، محمدحسن ایکانی صفحه 73
    فناوری های سیستم های ریز تولید پیل سوختی سیستم های مدولار تولید توان کوچکی هستند که در آینده نزدیک قابل رقابت با روش های متداول تامین انرژی خواهند بود. سیستم های ریز تولید پیل سوختی از نظر عملکرد فنی و زیست‎محیطی دارای برتری قابل توجهی نسبت به دیگر روش های متداول تامین انرژی هستند و تنها عیب آن ها هزینه بالای اقتصادی می باشد. کاربرد اصلی سیستم های ریز تولید پیل سوختی در ساختمان های مسکونی است. امکان‎پذیری جایگزینی یک سیستم ریز تولید پیل سوختی غشاء تبادل یونی (PEMFC)1 برای استفاده در ساختمان مسکونی به وسیله این تحقیق بررسی شده است. در ابتدا روی اجزای سیستم انتخابی، محاسبات تراز جرم و انرژی انجام گرفت. سپس، یک مدل با توجه به جانمایی اتاق ها، تعداد اعضاء ساکن در ساختمان و تعداد وسایل الکتریکی و کل مصرف توان الکتریکی یک ساختمان چند واحدی در ایران ارائه گردید. در ادامه با استفاده از نیاز توان الکتریکی و آب گرم مصرفی ساختمان، اندازه سیستم ریز تولید پیل سوختی بهینه سازی شده و در نهایت هزینه های جاری این سیستم با استفاده از گاز شهری برآورد شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که سیستم های ریز تولید پیل سوختی دارای بازدهی الکتریکی و حرارتی بالاتر (79%) و سطح انتشار گاز CO2 پایین تر (23% کمتر از سیستم های متداول) هستند. همچنین نتایج نشان داد که فناوری پیل سوختی در حال حاضر اقتصادی نیست و نمی تواند با فناوری های متداول رقابت کند. با ‎وجود این، با تولید انبوه پیل سوختی در آینده نزدیک، کاهش هزینه سرمایه‎گذاری، افزایش طول عمر، ضرورت کاهش آلاینده های زیست‎محیطی و افزایش قیمت سوخت های فسیلی، فناوری پیل سوختی می‎تواند یک جایگزین مناسب و اقتصادی در مقایسه با فناوری های متداول باشد.
    کلیدواژگان: سیستم‎های ریز تولید پیل سوختی، تولید همزمان توان و گرما، پیل سوختی، غشاء تبادل پروتون، ارزیابی عملکرد
  • محمدعلی فخاری، محمد مهدی فخاری، عزت الله جودکی صفحه 86
    نسبت وزن ملاس تولیدی به چغندر مصرفی در کارخانجات قند در حدود 5% می باشد. ملاس سرشار از مواد معدنی و آلی گوناگون، و همچنین، حاوی درصد بالایی (50%) قند می باشد. در ایران درصدی از این قند دوباره به روش استفن استحصال می شود ولی فاضلاب تولیدی در سیستم استفن کارخانه های قند دارای BOD، PH بالا بوده و علاوه بر آهک و مواد قندی و غیر قندی موجود در ملاس، حاوی ترکیبات گوناگون معدنی، آلی و ازت دار می باشد. هنگامی که فاضلاب قند گیری از ملاس بدون هیچ گونه عمل تصفیه ای در محیط زیست تخلیه می شود از لحاظ زیست شناختی فاسد می گردد و ماهیت قلیایی آن به زودی از بین می رود و ترکیبات گوناگونی، ضمن ایجاد بوهای نامطبوع، تشکیل می شوند. لذا در صورت عدم تغلیظ، تصفیه زیست شناختی آن به منظور جلوگیری از آلودگی زیست محیطی ضروری است. در حالی که با اجرای طرح ویناس، ضمن حذف این فاضلاب از فاضلاب تولیدی کارخانه های قند می توان با بازیافت مواد معدنی و آلی آن در غنی سازی تفاله گام موثری برداشت. فاضلاب حاصل در فرایندهای قند گیری یا تخمیر ملاس که معمولا دارای بریکسی در حدود 10 درصد می باشد با حرارت تغلیظ می شود تا بریکس آن به (70-60) درصد برسد. به این شربت غلیظ تیره رنگ حاصل، ویناس گفته می شود در این مقاله ضرورت و مزایای اجرای طرح ویناس از لحاظ زیست محیطی و فنی مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ملاس، استفن، ویناس
  • هومن فلاح، افشین جان پولاد، محمد افخمی کرایی، حامد قربانی نژاد صفحه 91
    در این مقاله مکانیسم تولید ریزش ثقلی را در یکی از مخازن دریایی جنوب ایران، بوسیله نرم افزار CMG شبیه سازی نموده و تاثیر فاکتورهای دخیل بر بازیافت نفت تحت این مکانیسم تولید را مورد تحلیل و بررسی قرار داده ایم. طرح ما برای مدل سازی مکانیسم تولید، ریزش ثقلی آن است که سیال گاز را به این مخزن نفتی تزریق نماییم (جابجایی سیال نفت توسط گاز، نمایی از فرایند جابجایی ریزش ثقلی است که تحت آن، اشباع سنگ مخزن از نفت (فاز تر کننده) کاهش، و اشباع گاز (فاز تر شونده)، افزایش می یابد). بخش (IMEX) از نرم افزار شبیه ساز (CMG) در شبیه سازی مکانیسم های تولید از مخازن هیدروکربنی جایی که با مدل نفت سیاه مواجه هستیم، دقت قابل قبولی را ارائه می دهد. از آنجا که فرایند تزریق گاز به صورت غیرامتزاجی طراحی شده و ترکیب نفت مخزن تحت فرایند تولید، ثابت می ماند، لذا جهت مدل سازی از نرم افزار فوق استفاده گردیده است.
    در ادامه، فرایند تزریق گاز به مخزن را تحت یک بازه زمانی کنترل شده، اجرا نموده و میزان بازیافت نفت تحت این مکانیسم تولید را ثبت و آنالیز نموده ایم. برای دیدن تاثیر فاکتورهای دخیل بر مکانیسم های تولید (از جمله خصوصیات سنگ و سیال مخزن) هر بار با تغییر یک فاکتور و ثابت گرفتن بقیه موارد، مجددا میزان بازیافت نفت را به دست آورده و با حالت اول مقایسه می نماییم. در این مقاله چهار فاکتور، اشباع اولیه سنگ مخزن از آب، نیروی ثقلی، گرانروی نفت و آرایش چاه های تزریق گاز، بررسی شده و جهت هر مورد یک آنالیز حساسیت به عمل آمده است که نتایج به کمک مباحث نظری جابجایی سیالات، تحلیل گردیده است. بدیهی است که آگاهی از فاکتورهای موثر بر تولید از مخزن تحت مکانیسم تزریق گاز، مهندسین کشورمان را در طراحی بهینه ترین روش های تولید، کمک رسان است.
    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت از مخازن هیدروکربنی، تزریق گاز به مخزن، مکانیسم ریزش ثقلی، اشباع اولیه سنگ مخزن از آب، گرانروی نفت، نیروی ثقلی، الگوی چاه های تزریق گاز
  • اخبار و گزارش ها
  • صفحه 102
  • صفحه 114
|
  • F. Poorhasan, F. Zokaee Ashtiani, M. Rahmani Page 4
    Producing emulsions with nanometric drop size distribution has been considered recently in pharmaceutical, chemical, polymerization and food industries in order to improve quality and shelf life of emulsions. Also, the recently manufactured homogenizers that provide high pressures over 3500 bar (i.e. over 30 times the pressure of common homogenizer) supply the production of nanoemulsions. In this paper, studying the various homogenizer efficiency based on the results presented in literatures, showed that high pressure homogenizers like microfluidizer are so suitable option for producing nanoemulsions.
    Keywords: Nanoemulsion, Homogenizer, Microfluidizer
  • M. R. Dehghani, H. Eslami, F. Abiri Page 13
    In this article the most important qualitative risk assessment methods have been compared and evaluated structurally and functionally. In this work the methods like Check- list, What-If, Failure Modes and Effect Analysis, Hazard and Operability, Fault Tree Analysis and Event Tree Analysis have been studied. In the first section, a brief description of each method has been presented then application of each one has been presented. Finally a comparison among different approaches has been executed. The results show that simultaneous utilizing of inductive and deductive methods are necessary for a reliable risk assessment. Various parameters such as budget, the time limitation, type of process and equipment type are effective in selection of risk assessment methods. Application of Check list combined with Fault Tree Analysis is the most economic approach. On the other hand HAZOP in combination with Fault Tree or Event Tree is the most reliable technique while it is the most expensive.
    Keywords: Risk Analysis, Check, list, What, if, FMEA, HAZOP, FTA, ETA
  • M. Niknam Shahrak, A. Shahsavand, A. Hafizi, A. Ahmadpour Page 21
    Storage of methane and hydrogen as clean fuels in transportation section and separation of carbon dioxide due to its destructive effects on environments, are very interesting subjects among academic and industrial researches. Storage and separation of these gases on new types of adsorbents named MOF and COF have been widely studied in recent years. Besides having several desirable specifications of conventional adsorbents (such as activated carbon), these new adsorbents are more appropriate in terms of adsorption of special gases such as methane, hydrogen and carbon dioxide. In the present paper, various types of MOF and COF and their performances in adsorption and storage of the above mentioned gases are reviewed. The ability of producing these adsorbents in our country is also discussed.
    Keywords: MOF, COF Adsorbents, Adsorption, Methane, Hydrogen, Carbon Dioxide
  • Gh. Roohollahi, M. Kazemeini*, A. Mohammadrezaee, R. Golhosseini Page 44

    In the present research, kinetics and mechanisms of the catalytic cracking of isomers of butane over H-ZSM-5 zeolite with was investigated. Due to the type of the cracking mechanisms which highly depended upon the various operating conditions including temperature, partial pressure and contact time of the reacting feed, the product composition was hugely variable. According to the prevailing mechanism, the reasons for this variation in the composition of the produced final product might be explained. The two mechanisms, protolytic (mono-molecular) and bi-molecular in paraffin cracking over zeolite which may occur simultaneously were proposed in paraffin cracking. The domination of each mechanism determined the final product composition and completely influenced the products spectrum. The increase in reaction temperature and feed contact time as well as; the decrease in paraffin partial pressure resulted in improvement of protolytic mechanism which ultimately raises the amount of light olefin production.

    Keywords: HZSM, 5 Zeolite, Catalytic Cracking Mechanism, N, butane Cracking, I
  • M. Nazari, R. M.Behbahani, A. Goshtasbi, M. Ghavipour Page 61
    In the present study, the process of methanol dehydration to dimethyl ether using acidic γ-Alumina was evaluated and operating control parameters were determined. The experiments were carried out in an adiabatic fixed bed reactor at temperature range of 250 to 380 ºC and space velocity of 15~ 45 gr.hr-1/grcat under pressure of 1~3 atm by the Taguchi L9 orthogonal array. The effects of each parameters and interactions were investigated by analysis of variance. The temperature and space velocity were found to be the most effective control parameter respectively. Based on the results, the maximum yield and conversion was obtained at the temperatures of 310~330 ºC and weight hourly space velocities less than 30 hr-1. The interaction analysis revealed that despite the pressure has no significant effect on the reaction progress, it interacts strongly with space velocity and temperature. Also, the formation condition of methane as the main by-product was investigated.
    Keywords: Dimethyl Ether, Methanol Dehydration, Operating Parameters, Optimum Condition
  • Sh. Hassan Begi, S. Rowshanzamir, H. Ghadamian, M. H. Eikani Page 73
    Micro-Cogeneration fuel cells systems technologies are small modular power generation systems that in the near future will compete with conventional methods of energy supply. A micro-cogeneration fuel cells systems have significant preference related other traditional methods by technical performance and environmental emission and only have high capital cost disadvantage. The main use of micro-cogeneration fuel cells systems is residential application. The possibility of introducing a co-generation system with a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) for residential use is examined by a feasibility study. First, the structure of a system is constructed by calculating heat and material balances among the system components. Secondly, a model family is constructed from the results of a questionnaire on room layout, number of family members, and the number of electric appliances and consumption of electric power in multi-family building in Iran. Thirdly, calculating the electric power and hot water demand supply balance optimizes the scale of the co-generation system with a PEM for residential use. Finally, the running costs of this optimum system using city gas are considered. The results obtained show that the micro cogeneration fuel cell systems exhibit higher efficiency (79%) for heat and electricity generation with low level of CO2 emission (23% less than conventional systems). Also, the results have shown that the fuel cell technology is not economical at present and it cannot compete with the conventional technologies. However, this option will be an economical and suitable alternative in comparison with the other conventional technologies for power generation with respect to the near future fuel cells mass production, capital cost reduction, lifetime increase, emission importance and fossil fuel price increase.
    Keywords: cro, Cogeneration Fuel Cell Systems, Combined Heat, Power (CHP), Proton Exchange Membrane Fuel Cell, Performance Assessment
  • M. A. Fakhari, M. M. Fakhari, E. Joudaki Page 86
    5 % of beet that used in the sugar industries has been changed in to molasse. Molasse is full of organic and inorganic material and it is included of high rich sugar. In Iran, some of this sugar is obtaining with the steffen method, but the waste water is produced within this method has very high PH, BOD, and more over of lime; it has sugar and non-sugar materials which is in molasse. In addition, it is included of organic and inorganic compounds and N2. When the waste water of the sugar industry has been evacuated in to environment without any purification operation, it will putrefy, biologically and its alkali nature has been decayed soon.So that various compounds with unpleasant smells have been generated.For the result, to prevent of evacuation pollution, in to the environment, when it isnt concentrated (Vinasse), first we must purify it biologically. In this case, for high-rich pollution, it is required to invest a large capital, although with using of vinasse method, not only the waste water can be omitted, but also we can recovery all of the organic and inorganic materials to have rich factory refuse.In this paper, necessity of the vinasse method for environmental pollution and engineering problems have been reviewed.
    Keywords: Molasse, Steffen, Vinasse
  • H. Fallah, A. Jan Poolad, M. Afkhami Karaee, H. Ghorbani Nejad Page 91
    Here, we simulate the gravity drainage mechanism for one of the southern Iranian oil field by CMG software. Gravity drainage simulation has been done by the immiscible gas injection in oil reservoir. When the none-wetting fluid (gas) pushes and withdraws the wetting fluid (oil) in the reservoir rock, we are faced with the gravity drainage mechanism. As we designed the immiscible gas injection in oil reservoir so the composition of oil is constant during the production under gas injection. The IMEX (CMG) has proved as the precious simulating soft ware when we are working with the black oil model. We run the simulated model over and over in the same condition, but each time, we changed just one of the dominant parameter and find the total cumulative produced oil. In this way we could see the effect of changed factor on the cumulative oil. The oil viscosity, the initial water saturation, the gravity force of the produced fluid (oil) and the strategy of the gas injection wells has been focused and analyzed as some of the dominant factors which affect on the total oil recovery. By knowing these effective factors and so called knowledge, the engineers can design the better production strategies and to enhance the oil recovery.
    Keywords: Gravity Drainage Mechanism, Gas Injection, Enhanced Oil Recovery, Oil Viscosity, Gravity Force, Initial Water Saturation, Injection Wells Strategy