در این رساله روشی برای سنتز و آنالیز شبکه راکتورها و نیز بهینه یابی پارامترهای آن که به عنوان راه حلی عمومی در راستای بهبود عملکرد فرآیندهایی با واکنشهای سری- موازی )مانند فرآیند زوج شدن اکسایشی متان (ocm) که به عنوان مطالعه موردی این تحقیق درنظر گرفته شده است(، ارائه می گردد. برای این منظور از مبانی تئوری محدوده در دسترس تحت قالب یک روش گرافیکی جدید، استفاده می شود تا بتوان کارایی روشهای متداول موجود در این زمینه را هم از نقطه نظر دقت و هم از لحاظ سرعت برای اعمال توابع هدف گوناگون و تعیین شرایط عملیاتی بهینه بهبود بخشید. در این راستا در ابتدا، کاربرد جدیدی از راکتور غشائی به عنوان یکی از بهترین انواع گزارش شده راکتور برای فرآیند زوج شدن اکسایشی متان، معرفی می گردد. در فصل سوم، جزییات مدلسازی ریاضی عملکرد هر سه نوع راکتور منفرد با خوراک دهی های متمایز و نیز شبکه راکتورها، به صورت تک بعدی و دو بعدی همراه با جزییات تحلیلی کامل گزارش شده است. همچنین نکات عملیاتی و نیز ملاحظات فرآیندی مربوط به مرحله بکارگیری این ساختارهای راکتوری، مورد اشاره قرار می گیرند. در فصل چهارم، با مرور روشهای تحلیل موجود برای ارزیابی بازدهی قابل استحصال از ساختارهای گوناگون راکتوری (راکتور منفرد و یا شبکه راکتورها)، جزییات یک روش گرافیکی جدید، ارائه می گردد. در این روش، اثر پارامترهای مستقل (از میان پارامترهای مرتبط با سینتیک سیستم و یا پارامترهای در ارتباط با پدیده نفوذ و انتقال جرم سیستم)، همراه با مقادیر چندین پارامتر وابسته (مانند طول راکتور و میزان تولید محصولات)، به صورت گرافهای مبتنی بر نمایش تراز بازدهی سیستم، ارائه می شوند. در این گرافها ناحیه ای که در آن بیشترین میزان تولید محصولات مطلوب قابل استحصال است، همراه با شرایط طراحی متناظر با آن، به وضوح قابل تعیین است. فصل پنجم به جزییات روشهای سیستماتیک برای تحلیل کارایی قابل استحصال از فرآیند جفت شدن اکسایشی متان در شبکه ای از راکتورهای غشائی می پردازد. در این راستا، با معرفی پارامترهای عملیاتی مهم، سناریوهای متعددی که از لحاظ مفهومی، نماینده حالتهای شاخص ساختاری و عملیاتی شبکه راکتورها هستند، در قالب یک ارزیابی جامع به صورت روش مندی که برای این منظور در این تحقیق ارائه گردیده است، مورد ارزیابی قرار می گیرند. در این فصل، تجزیه و تحلیل همه جانبه ساختارهای راکتوری بهینه و تاثیر نوع تابع هدف بر تعیین خصوصیات ساختار بهینه این شبکه، نیز مورد بررسی قرار می گیرد. روش ارائه شده در این تحقیق برای تحلیل کارایی شبکه راکتورها در مقایسه با روشهای متداول تحلیل شبکه، از نقطه نظر عملیات مورد نیاز برای ارزیابی سناریوها و نیز پوشش وسیع تر سناریوهای متنوع، کارایی بالاتری را نشان می دهد. در نهایت، فصل ششم نیز به توصیف خصوصیات طراحی واحد آزمایشگاهی که به عنوان نتیجه عملی تحلیل تئوری شبکه راکتورها، مطرح است، اختصاص دارد. بایستی خاطرنشان کرد که بدلیل وجود گزینه های متعدد موجود برای ساختار شبکه راکتورها که تحت شرایط گوناگون عملیاتی بکار گرفته می شوند، پوشش کامل به تمام این سناریوها در قالب طراحی یک سیستم آزمایشگاهی، پیش از انجام چنین ارزیابی جامع تئوریکی، عملا ممکن نیست. در فصل هفتم نیز، نتیجه¬گیری نهایی از مطالعات انجام شده در این تحقیق به همراه برنامه¬های تحقیقاتی آینده که می¬توانند در راستا و در جهت تکمیل تحقیق حاضر درنظرگرفته شوند، از جمله بررسی تجربی غشاءهای گوناگون، کاتالیستهای مختلف و پوشش دادن به گستره وسیع¬تری از شرایط عملیاتی، مورد بررسی اجمالی قرار می¬گیرند.

در این پژوهش ابتدا مروری بر مدل های تراوایی موجود برای غشاهای مخلوط ماتریس و به ویژه غشاهای نانوکامپوزیت پلیمری انجام و سپس دو مدل جدید برای تراوایی موثر غشاهای نانوکامپوزیت پیشنهاد شده است. در این مدل ها وجود لایه فصل مشترک درسطح نانوپرکن ها لحاظ شده و اثر دو پدیده مهم- ایجادحجم تهی و افزایش حجم آزاد- در این لایه بررسی شده است. کارآیی مدل های پیشنهادی برای پیش بینی داده های آزمایشگاهی با استفاده از 5 سری داده آزمایشگاهی نشان داده شده و همچنین برتری این مدل ها در مقایسه با مدل دوفازی بروگمن و حالت حدی آن مدل که تنها مدل ارائه شده برای نانوکامپوزیت هاست، به اثبات رسیده است.

یکی از فرایندهای اساسی مورد توجه در سال های اخیر استفاده از غشاء برای جداسازی گازها است. غشاهای مرکب پلیمر-زئولیت یکی از انواع غشاهای مورد بررسی برای همین منظور می باشند. در این پروژه غشایی مرکب از دو پلیمر پلی سولفون و پلی ایمید به عنوان زمینه ی غشاء و زئولیت zsm-5 به عنوان فاز پراکنده ساخته شده و اثر دو عامل میزان زئولیت در غشاء و درصد دو پلیمر در زمینه ی غشاء مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 15 غشاء با ترکیب درصد صفر، ده و بیست درصد زئولیت و با درصدهای مختلف از دو پلیمر ساخته شده و تراوایی 4 گاز خالص co2، ch4، o2، n2 اندازه گیری شد. برای بررسی ساختار غشاء آزمون های sem، tga و ftir نیز انجام شد. نتایج تراوایی غشاها حضور فضاهای خالی در فصل مشترک پلیمر-زئولیت و افزایش تراوایی با افزایش میزان زئولیت را نشان داد. وجود این فضاهای خالی در تصاویر sem نیز مشخص شد. بطوریکه تراوایی گاز o2 غشای پلی ایمیدی از 69/0 برای غشای بدون زئولیت به 73/0 برای غشاء با 10 درصد زئولیت و 89/0 برای غشایء با 20 درصد زئولیت افزایش یافت. همانطور که انتظار می رفت با افزایش مقدار پلی ایمید در پایه ی پلیمر تراوایی غشاها کاهش یافت. با این وجود پایین ترین تراوایی و یکنواخت ترین غشاء مربوط به غشای مرکب 50/50 از دو پلیمر بود. برای مثال در غشاهای بدون زئولیت تراوایی گاز o2 از 69/0 برای پلی ایمید به 07/1 برای پلی سولفون خالص افزایش یافت درحالیکه تراوایی این گاز برای غشاء با 30 درصد پلی ایمید، 95/0 با 50 درصد 86/0 و با 70 درصد 89/0 بود. نتایج tga نشان داد، مقاومت حرارتی غشاها با افزایش میزان پلی ایمید در غشاء و همچنین افزایش مقدار زئولیت در آن افزایش می یابد که دلیل آن مقاومت بالای حرارتی زئولیت و پلی ایمید است.

چکیده وقوع بحران های نفتی در دهه 1970 و نگرانی های زیست محیطی باعث گرایش جهانی به سمت سوخت های پاک و تجدید پذیر شد. اتانول مهم ترین بیو سوخت است که به عنوان اکسیژن دهنده در بنزین استفاده می شود. با توجه به حجم نسبتاً کم تولید اتانول در کشور در این تحقیق تلاش بر این است که بخشی از ماده افزودنی mtbe با اتانول جایگزین شود و پس از ایجاد زیرساخت های مناسب برای تولید اتانول در کشور و تغییرات مورد نیاز در خودروها و جایگاه های سوخت گیری، حذف کامل ماده افزودنی mtbe از بنزین توزیعی در کشور مد نظر قرار خواهد گرفت. هدف اصلی در این تحقیق، جایگزینی اتانول به جای درصدی از افزودنی mtbe و بررسی تأثیر مخلوط سوخت بنزین- اتانول- mtbe بر خواص فیزیکی – شیمیایی سوخت، عملکرد، تولید آلاینده ها ، مصرف سوخت و خوردگی یک موتور جرقه اشتعالی و بدست آوردن ترکیب بهینه اتانول-mtbe- بنزین می باشد. لذا سوخت های ترکیبی بنزین (بنزین پایه تهیه شده از 9 پالایشگاه ایران) - اتانول (5?حجمی ثابت)- mtbe(5?، 10? و15? حجمی) مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که ماکزیمم افزایش عدد اکتان تا 2/12 واحد بود. انتشارات خروجی اگزوز شامل co، thcو nox در مقایسه با بنزین تهیه شده از یکی از جایگاه های سوخت، به ترتیب هر کدام 11?، 15? و 23? کاهش یافتند. میزان خوردگی اندازه گیری شده برابر 1a بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که کل مخلوط های سوختی استاندارد شرکت ملی پالایش و پخش فراورده های نفتی ایران و iso 3405 را برای بنزین کسب کردند.

دراین رساله مطالعات آزمایشگاهی برای بررسی عوامل موثر بر تشکیل رسوبات کربناته و سولفاته رایج در صنعت نفت و اثر پارامتر های مختلف مانند دما، فشار، ph، ماده فعال سطحی و حضور نمک های دیگر بر نشست رسوب بر سطح فلزی بررسی گردید. برای اندازه گیری مقدار دقیق پوشش دهی سطح توسط رسوبات نشست کرده در شرایط دینامیکی از روش الکتروشیمیایی و الکترود دیسکی گردان استفاده شد. نتایج بررسی اثرات پارامترها بر مقدار رسوب نشست کرده کربنات کلسیم و سولفات باریم بر روی سطح نشان داد که با افزایش دما، فشار و غلظت سورفکتانت و نیزکاهش ph، مقدار نشست رسوبات مذکور بر روی سطح کاهش مییابد و این در حالی است که با افزایش غلظت نمک nacl روند مشخصی بر مقدار پوشش دهی سطح ملاحظه نشد. همچنین نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی بر مورفولوژی و اندازه کریستال گویای این واقعیت بود که اندازه کریستالهای نشست کرده به شدت تابع پارامتر های مذکورمی باشد. در بخش مدلسازی ترمودینامیکی، مدل جدید electrolyte-uniquac-nrf از گروه مدلهای ترکیبی موضعی توسعه داده شده است. این مدل برای محاسبه ضریب فعالیت و پیش بینی ضریب اسمزی سامانه های الکترولیتی دو جزئی مورد استفاده قرار گرفت. مدل مذکور برای سامانه های چند جزئی بسط داده شد و برای پیش بینی نقطه رسوب گذاری نمک در محلولهای چند جزئی استفاده گردید که نتایج تجربی با نتایج محاسباتی تطابق بسیارخوبی داشتند. همچنین مدل مذکور برای بررسی اثرات دما و فشار بر روی حلالیت نمکهای کم محلول سولفاته استفاده گردید. در بخش دیگر مدلسازی، مدل اولیه uniquac-nrf برای سامانه های الکترولیتی به صورت مولکولی توسعه داده شد به طوریکه تعدادپارامترهای اندر کنش انرژی تنظیمی در معادله ضریب فعالیت نمک ها کاهش یافته و تنها یک پارامتر کاتیون- آنیون برای هر الکترولیت بهینه گردید.

در این تحقیق، غشاهای انتقال تسهیل یافته، شامل حامل دی اتانول آمین (dea) در شبکه پلی وینیل الکل (pva) جهت جداسازی co2 از ch4 از مخلوط گازی شامل vol% co2 10 و vol% ch4 90 مورد بررسی قرار گرفته است. اثر غلظت حامل، نوع عامل شبکه ساز و غلظت آن بر روی خواص انتقال غشا، شامل تراوش co2، تراوش ch4 و گزینش پذیری co2/ch4 بررسی شده است. نتایج نشان می دهد، در غشا pva خالص با افزایش غلظت dea تراوش و گزینش پذیری ابتدا افزایش و سپس کاهش یافته است، و در wt% 20 از حامل dea بالاترین تراوش co2 و گزینش پذیری را داشته است. همچنین اثر غلظت دو عامل شبکه ساز گلوتارالدئید و فرمالدئید در این غلظت بهینه مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج غشا pva بدون عامل شبکه ساز مقایسه شده است. جهت تایید ایجاد اتصالات عرضی، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز (ft-ir) بر روی غشاها انجام شد. نتایج حاصل از این آنالیز و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) غشاها ارائه شده است. نتایج تراوایی غشاها نشان می دهد، که غشاهای با عامل شبکه ساز گزینش پذیری بالاتر و تراوش پایین تری نسبت به غشاهای pva خالص دارند. بطوریکه، با به کار بردن عامل شبکه ساز گزینش پذیری غشا در حدود 35% در بهترین حالت افزایش یافته، در حالیکه تراوش co2 در حدود 25% کاهش یافته است. همچنین با افزایش غلظت عوامل شبکه ساز، تراوش co2 و گزینش پذیری co2/ch4 کاهش می یابد. pva با عامل شبکه ساز گلوتارالدئید گزینش پذیری بالاتری نسبت به غشا pva با عامل شبکه ساز فرمالدئید داشته است. تست پایداری عملکرد روی غلظت بهینه گلوتارالدئید (نسبت وزنی 01/0 ga/pva=) به مدت 30 ساعت انجام شده و پایداری قابل قبولی مشاهده شده است.

پلیمرهای پلی ایمیدی (pi) با داشتن خصوصیاتی چون پایداری گرمایی و شیمیایی مناسب و گزینش پذیری بالا در جداسازی مخلوط های گازی، یکی از مناسب ترین مواد برای این جداسازی شناخته شده اند. پلیمر به کار برده شده در این پژوهش از گروه پلی ایمیدها با نام تجاری matrimid 5218 می باشد. دو نوع نانو ذره ی سیلیکای تجاری (fumed silica) اصلاح شده با عامل اکتیل سیلان و سیلیکای سنتز شده به روش سل- ژل با درصد حجمی های گوناگون (5، 10، 15 و 20 درصد) در پلیمر، نیز مورد استفاده قرار گرفتند. تغییرات ریخت شناسی و ساختار شبکه ی پلیمر (تغییر فاصله ی زنجیره های پلیمر) در اثر توزیع نانوذرات سیلیکا، توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) بررسی شد. میزان حلال باقیمانده در شبکه ی پلیمر و تغییرات حرارتی با استفاده از ارزیابی وزن سنجی حرارتی (tga) بررسی شده است. ویژگی های عملیاتی غشاها در جداسازی گاز (تراوش پذیری و گزینش پذیری) با گازهای خالص متان، دی اکسیدکربن، اکسیژن و نیتروژن نیز مورد بررسی قرار گرفت. در حالتی که از سیلیکای تجاری استفاده شد، با افزایش درصد نانوذرات، تراوش پذیری دی اکسیدکربن افزایش و تراوش پذیری سایر گازها اندکی کاهش یافت. روند تغییرات تراوش پذیری گازها و گزینش پذیری زوج گازهای یاد شده در حالتی که از سیلیکای سنتز شده به روش سل-ژل استفاده شد، مشابه تغییرات این دو عامل در نمونه غشاهای ساخته شده با استفاده از سیلیکای تجاری به دست آمد. به عنوان مثال، به ازای 20% حجمی نانوذره در روش سل-ژل، تراوش پذیری دی اکسیدکربن و گزینش-پذیری دی اکسیدکربن به متان به ترتیب 114% و 360% نسبت به غشای پلیمری خالص افزایش یافت. در حالتی که از سیلیکای تجاری استفاده شد، تراوش پذیری دی اکسیدکربن و گزینش پذیری دی اکسیدکربن به متان به ترتیب 128% و 25% افزایش یافت. در هر دو روش، برای تمامی گازها ترتیب افزایش ضریب نفوذ، به جز برای دی اکسیدکربن، بر اساس قطر جنبشی مولکول ها do2> d co2 > dn2 > dch4 بود. حلالیت اجزای گازی برای تمامی غشاهای ساخته شده نیز، بر اساس میعان پذیری آنها یعنی به ترتیب sco2 > sch4 > so2 > sn2 افزایش یافت. در نهایت با مقایسه ی این دو روش با ثابت بودن درصد نانوذرات، عملکرد جداسازی غشاهای ساخته شده با استفاده از سیلیکای سل-ژل بهتر بود.

با توجه به اهمیت فرآیند شیرین سازی گاز طبیعی، در این رساله سنتز و بررسی عملکرد غشاهای نانولوله کربنی هم راستا به منظور جداسازی سولفیدهیدروژن از مخلوط های دو جزئی سولفیدهیدروژن/متان مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ساخت غشا با نانولوله های کربنی هم راستا، ابتدا پایه اکسیدآلومینیم آندی ساخته شد و اثر پارامترهای کلیدی ولتاژ و غلظت محلول الکترولیت بر ساختار پایه، مورد بررسی قرار گرفت. نانولوله های کربنی در داخل حفرات پایه با استفاده از روش نشست بخار شیمیایی، رشد داده شد و اثر پارامترهای دما، نسبت مقدار منبع کربنی (گاز استیلن) به گاز حامل (آرگون) بر ساختار غشا مورد بررسی قرار گرفت. سپس غشاهایی از نانولوله های کربنی با قطر داخلی 23، 15 و 8 نانومتر ساخته شد و اثر دو عامل فشار و غلظت سولفیدهیدروژن در خوراک، بر میزان تراوایی اجزای خوراک و همچنین گزینش پذیری غشاها بررسی گردید. نتایج نشان داد در غشایی که قطر داخلی نانولوله های کربنی، 8 نانومتر است، میزان تراوایی و گزینش پذیری در مقایسه با دو غشا دیگر به ترتیب کمتر و بیشتر است. بررسی اثرات فشار و غلظت سولفیدهیدروژن در خوراک نشان داد که با افزایش فشار، تراوایی دو گاز متان و سولفیدهیدروژن افزایش یافته در حالی که با افزایش غلظت، تراوایی سولفیدهیدروژن و متان به ترتیب افزایش و کاهش یافته است. همچنین افزایش دو عامل مذکور منجر به افزایش گزینش پذیری غشاها گردیده است. بیشترین مقدار گزینش پذیری، متعلق به غشا با قطر داخلی نانولوله های کربنی 8 نانومتر و حدودا 1/2-34/1 برابر غشاهایی است که قطر داخلی نانولوله های کربنی آنها 15 و 23 نانومتر است. به منظور افزایش جداسازی سولفید هیدروژن، غشا فوق با استفاده از گروه های آمینی بوتیل آمین نوع اول، دوم و سوم، دودسیل آمین، اکتا دسیل آمین، آمونیاک، مونواتانول آمین و دی اتانول آمین عامل دار شد. نتایج نشان داد که اثر فشار و غلظت سولفیدهیدروژن خوراک ورودی بر رفتار تراوایی و گزینش پذیری غشاهای عامل دار، همانند غشا بدون عامل است. علاوه بر این، گزینش پذیری و تراوایی سولفیدهیدروژن در غشاهای عامل دار شده با آمین نوع اول در مقایسه با غشاهای عامل دارشده با آمین های نوع دوم و سوم، بیشتر است. نتایج نشان داد که غشا عامل دارشده با آمونیاک دارای بیشترین مقدار گزینش پذیری و تراوایی سولفیدهیدروژن است. این مقادیر برای غشا عامل دارشده با آمونیاک، به ترتیب 6/3 و 9/2 برابر غشا بدون عامل است. در ادامه ضرایب جذب برای گازهای متان و سولفیدهیدروژن در غشا با قطر داخلی نانولوهای کربنی 8 نانومتر، قبل و بعد از عامل دار شدن با آمونیاک، در فشارها و غلظت های خوراک مختلف محاسبه و ارائه شد.

ستفاده از فرآیندهای غشایی به عنوان یک روش ارزان قیمت و پربازده برای شیرین سازی گاز طبیعی مورد توجه قرار گرفته است. به همین منظور، مطالعه و بررسی غشاهای پلیمری به منظور تهیه ی غشاهای با خواص جداسازی مطلوب که قابلیت تجاری شدن داشته باشند، توسعه ی روز افزون یافته است. این پژوهش اولین گزارش از خواص انتقال گاز غشای پلیمری elvaloy4170 است. از آنجاییکه پلیمر elvaloy4170 یک پلیمر تجاری ارزان قیمت و قابل دسترس است و همچنین مقاومت مکانیکی آن بالاست، پتانسیل مناسبی برای تهیه ی غشاهای جداسازی گاز دارد. در ابتدا غشای پلیمری elvaloy4170 به روش پخش کردن محلول تهیه شد. نتایج آزمایش های تراوایی برای غشای پلیمری elvaloy4170 نشان داد که با افزایش فشار از 2bar به 6bar، تراوایی co2 از 80barrer به 104barrer و انتخاب پذیری آن از 6.6 به 7.5 افزایش می یابد. علاوه بر این، برای بررسی عملکرد جداسازی غشاهای شبکه ترکیبی، دو نوع غشای شبکه ترکیبی متشکل از نانولوله های کربنی چند دیواره و پلیمر elvaloy4170 تهیه شد. در غشاهای نوع اول از نانولوله های کربنی چند دیواره و در غشاهای نوع دوم، از نانولوله های کربنی چند دیواره ی عامل دار شده با گروه کربوکسیل، استفاده شد. ساختار غشاها و چگونگی پخش شدن نانولوله های کربنی در شبکه ی پلیمر، به کمک تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که نانولوله های کربنی عامل دار شده به خوبی در شبکه ی پلیمر پخش می شوند و توده تشکیل نمی دهند. افزایش میزان نانولوله های کربنی از 1% وزنی تا 4% وزنی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی عملکرد غشاهای شبکه ترکیبی نشان داد که افزودن نانولوله های کربنی به شبکه ی پلیمر elvaloy4170 خواص جداسازی گاز غشای پلیمری را بهبود نمی شود و غشای پلیمری در مقایسه با غشای شبکه ترکیبی عملکرد مناسب تری دارد. بررسی ها نشان داد که در کلیه ی فشارهای مورد آزمایش، افزایش میزان نانولوله های کربنی موجب کاهش تراوایی co2 و افزایش انتخاب پذیری گردید. این کاهش در تراوایی غشاها در اثر افزایش میزان نانولوله های کربنی به جهت گیری نامناسب آن ها در شبکه ی پلیمر نسبت داده می شود.

استفاده از غشا به منظور شیرین سازی گاز طیبعی یکی از فرآیندهای اساسی است که در سال های اخیر مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. مطالعات انجام شده نشان می دهد که غشاهای شبکه آمیخته از پتانسیل بالایی در این زمینه برخوردارند. در این پژوهش غشاهای جداسازی گاز آمیزه ای پلی ایمید/ پلی اتیلن گلایکول و شبکه آمیخته ای پلی ایمید/ پلی اتیلن گلایکول- زئولیت zsm-5 به روش تبخیر حلال تهیه گردیدند. با افزایش 5-1 درصد وزنی پلی اتیلن گلایکول تروایی گاز دی اکسید کربن و گزینش پذیری زوج گاز دی اکسید کربن/ متان در فشار 10 بار از barrer 6898/7 و 7419/33 در غشای ماتریمید خالص به barrer 5748/9 و 8452/39 در غشای حاوی %5 پلی اتیلن گلایکول افزایش یافت. آزمون ft-ir وجود پیوندهای ضعیف هیدروژنی میان دو پلیمر و آزمون dsc نیمه امتزاج پذیر بودن آمیزه های پلیمری را نشان دادند. نتایج آزمون sem افزایش تخلخل غشا را با افزایش درصد وزنی پلی اتیلن گلایکول تائید کرد. از زئولیت zsm-5 کلسینه شده به منظور ساخت غشاهای شبکه آمیخته استفاده شد. حضور همزمان پلی اتیلن گلایکول و زئولیت zsm-5 تا %5 وزنی در شبکه پلی ایمیدی، افزایش قابل توجه تراوایی گاز دی اکسید کربن و نیز گزینش پذیری غشاهای شبکه آمیخته نسبت به زوج گاز دی اکسید کربن/ متان را به دنبال داشت. به طوریکه تراوایی دی اکسید کربن و گزینش پذیری برای غشاهای شبکه آمیخته در فشار 10 بار به ترتیب از barrer 5748/9 و 8452/39 برای غشای آمیزه ای حاوی %5 پلی اتیلن گلایکول و barrer 6315/8 و 5669/52 برای غشای شبکه آمیخته حاوی %5 زئولیت به barrer 5287/11 و 0140/60 برای غشای حاوی %5 پلی اتیلن گلایکول و %5 زئولیت رسید. اثر فرآیند کلسینه کردن بر زئولیت zsm-5 توسط آزمون های ft-ir و fesem مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون sem غشاهای شبکه آمیخته توزیع مناسب ذرات در ماتریس پلیمری را در حضور 5-1 درصد وزنی پلی اتیلن گلایکول نشان می دهد.

در این رساله به بررسی عملکرد غشاهای شبکه ترکیبی pmp/mil 53 و pmp/nh2-mil 53 در جداسازی گازهای co2/ch4 و co2/h2 پرداخته شده است. به منظور مشخصه¬یابی ذرات mof و غشاهای حاصله از روش¬های xrd، ft-ir، tga، dma، dls، sem،¬ bet و آزمون جذب گاز استفاده شد. همچنین خواص گاز تراوایی غشاها با عبور گازهای خالص و مخلوط¬های گازی و محاسبه تراوایی، گزینش¬پذیری¬های¬ ایده¬آل و واقعی و محاسبه ضرایب نفوذ و حلالیت سنجیده و ارزیابی گشت.نتایج xrd و ft-ir نشان¬دهنده تشکیل فازها و پیوندهای مورد نظر بوده¬اند که موجب افزایش مقاومت حرارتی و مکانیکی شدند. عکس برداری sem از مقطع عرضی غشاها بیانگر پخش تقریبا یکنواخت ذرات mof به همراه سازگاری نسبتا مناسب بین ذره و پلیمر بوده است. داده¬های جذب گاز ذرات mof به وسیله معادله لانگمویر ارزیابی شدند تا اطلاعات دقیق¬تری از اثر این ذرات بر تراوایی گازها در غشاهای شبکه ترکیبی بدست دهند. نتایج تراوایی در حالت خالص و مخلوط گازی حاکی از افزایش چشمگیر مقادیر تراوایی co2 و گزینش¬پذیری¬های co2/ch4 و co2/h2 در ازای افزودن ذرات mof بوده است. افزایش فشار خوراک از 2 به bar 8 و افزودن ذرات mof تا %wt. 30 باعث شد که عملکرد غشاهای شبکه ترکیبی حد رابسون (1991) را در جداسازی co2/ch4 و co2/h2 در هر دو حالت تراوایی خالص و مخلوط گازی قطع کند. در بررسی جداسازی co2/ch4، غشای پلیمری حاوی %wt.30 از ذرات mil 53دارای تراوایی barrer 86/359 برای co2 و همچنین گزینش¬پذیری واقعی 91/20 در فشار bar 8 بوده است. این مقادیر برای غشای پلیمری حاوی %wt. 30 از ذرات nh2-mil 53 به ترتیب برابر با barrer 48/339 و 87/20 بوده است. جداسازی co2/h2 از طریق گزینش¬پذیری معکوس انجام گرفت به طوری که فاز تراوا غنی از co2 گشت. در جداسازی مخلوط co2/h2، غشای pmp حاوی %wt.30 از ذرات mil 53 تراوایی barrer 54/369 برای co2 و گزینش¬پذیری واقعی 37/21 را در فشار bar 8 از خود نشان داد. این مقادیر برای غشای حاوی %wt.30 از ذرات nh2-mil 53به ترتیب برابر یا barrer 22/360 و 44/24 بوده است.

در این پژوهش به منظور بررسی اثر حضور mil-53 ، غشای متقارن مرکب حاوی این ذرات ساخته و توسط روش¬های تحلیل مختلف tga، ftir، dsc و sem بررسی شده و در نهایت مقادیر تراوایی دو گاز co2 و ch4 در این غشا اندازه¬گیری می¬شود. در مرحله بعد غشای چندلایه و مرکب شامل دو نوع فاز پراکنده متفاوت (mil-53 و zsm-5) ساخته و بررسی شد. غشای چندلایه مورد نظر در این پژوهش psf/pi/silicon است. چهار پارامتر درصد و نوع فاز پراکنده، غلظت پلیمر لایه گزینش¬پذیر و لایه پوشاننده در یک روش طراحی آزمایش بررسی شده و در نهایت نتایج تراوایی غشاهای ساخته شده با مدل¬های تراوایی مختلف مقایسه می¬شود. نتایج نشان داد غشای حاوی mil-53 تراوایی و گزینش¬پذیری بسیار بالاتری نسبت به غشای پلیمری خالص داشت. گزینش-پذیری از 2/34 در غشای پلیمری خالص به 8/52 در غشای چندلایه حاوی 15% mil-53 رسید، در حالی¬که تراوایی co2 نیز در این غشا 4 برابر غشای پلیمری بود. در مقابل در غشای حاوی 15% زئولیت گزینش¬پذیری به 3/21 کاهش یافت. نتایج مشابهی در غشای متقارن حاوی mil-53 بدست آمد بالاترین گزینش¬پذیری مربوط به غشای حاوی 15% mil-53 و برابر 8/51 بود. اگرچه در درصدهای بالاتر از mil-53 به دلیل تجمع ذرات افت گزینش¬پذیری مشاهده شد. به گونه ای که در غشای چندلایه حاوی 30% mil-53 گزینش¬پذیری به 7/18 رسید. در غشاهای نامتقارن بدون ساپورت پلی¬سولفونی در مقایسه با غشاهای با ساپورت، گزینش¬پذیری کاهش یافت به گونه¬ای که در غشای حاوی 15% mil-53 و zsm-5 مقدار گزینش¬پذیری به ترتیب به 6/23 و 41/8 رسید. در آزمایش مخلوط گازی نیز مقدار گزینش¬پذیری نسبت به گاز خالص تا حدود 40% کاهش یافت. از میان پارامترهای بررسی شده پارامتر میزان ذرات افزوده شده با اهمیت¬ترین پارامتر بود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

فرآیند hydrogenation یکی از فرایندهای پالایش است که در این فرایند برای جداسازی مواد ناخالص و اشباع کردن هیدروکربنها سیر نشده از کاتالیزورهایی خاص و انتخابی و گاز هیدروژن استفاده می شود. مواد ناخالصی همچون سولفور ارگانیکی، اکسیژن و نیتروژن ارگانیکی و ... و همچنین اشباع سازی هیدورکربنهای اشباع نشده تا حد لازم. بنزین پیرولیز عموما مخلوطی از دی الفین ها، آلکیل آرماتیک ها، الفین ها، آرماتیک ها، پارفین ها و نفتن ها می باشد. بر حسب شدت شکست حرارتی در کوره های الفین معمولا این مخلوط دارای پارامتر astm distillation در حدود 40 تا 210 درجه سانتی گراد می باشد. محصول عرضه شده به بازار مصرف از دو جهت بررسی می شود، یکی عدد اکتان مخلوط و دیگری پایداری مخلوط است که در این واحد بایست این دو مشخصه تصحیح شود تا بتوان محصولی قابل عرضه به بازار داشت . جهت پایداری محصول لازم است که موادی همچون دی الفین ها و آلکیل آروماتیک ها را که در دمای محیط تولید gum می نمایند، حذف شوند و همچنین بایست جهت جلوگیری از کاهش عدد اکتان شرایط دما و فشار و نوع کاتالیزور را بگونه ای تعیین کنیم که از تبدیل مواد آروماتیکی و الفین ها جلوگیری شود. براساس خوراک ورودی و مشخصه محصولات خروجی از واحد، طراحی فرایندی انجام شده دارای بخشهای اصلی ذیل می باشد. الف) قسمت راکتور و جداسازی (reactor section) ب) depentanizer ج) dehexanizer د) rerun column در این پروژه با استفاده از مدل های سیستتیکی longmuir و نتایج تجربی، برنامه ای توسط زبان fortran جهت شبیه سازی رآکتور بنزین پیرولیز برای هیدروژناسیون برش c4 تدوین شده و با استفاده از نرم افزار hysis بقیه فرآیند شبیه سازی گردیده است .

طراحی شبکه مبدلهای حرارتی یکی از بخشهای مهم طراحی فرآیند میباشد. با طراحی اصولی این شبکه ها می توان هزینه کلی واحد را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش داد. در اواسط دههء گذشته با بکارگیری متد pinch، توسط کمپانیهای بزرگ صنعتی جهان، این روش متکی بر قوانین ترمودینامیکی به عنوان مطرح ترین تکنیک در طراحی شبکه مبدلهای حرارتی شناخته شد، که در مقایسه با روشهای دیگر دارای مزایای قابل توجهی میباشد. سودمندی بکارگیری این متد از نظر اقتصادی بحدی بود که نه تنها توانست نظر طراحان صنایع جدید را جلب نماید، بلکه صاحبان صنایع موجود را بر آن داشت تا با شروع بحران انرژی، اصلاحاتی در واحدهای موجود ایجاد کرده و ضمن کاهش مصرف انرژی، سودمندی طرح را افزایش دهند. در این پروژه روش اصولی اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی با استفاده از متد pinch بیان شده و کاربرد آن در واحد تقطیر پالایشگاه اصفهان مورد بررسی قرار گرفته است . بالا بردن ظرفیت تولید پالایشگاه اصفهان (تا حد 50 درصد) باعث کاهش دمای خوراک ورودی به کوره واحد تقطیر اتمسفریک (h-101) و افزایش شدید بار حرارتی آن گردیده و ضمن افزایش مصرف انرژی، مشکل عملیاتی بزرگی در واحد ایجاد نموده است . اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی قبل از کوره (preheat train) این واحد، باعث بهره وری بهتر از انرژیهای گرمائی موجود در سیستم گردیده، دمای خوراک (نفت خام) ورودی به کوره را افزایش میدهد و مالا" موجب کاهش بار حرارتی کوره گردیده و مشکل عملیاتی فوق را رفع می نماید. بررسی نتایج نهائی اصلاح شبکه نشان میدهد که با سرمایه گذاری حدود mms و زمان برگشت 9 ماه، می توان بار حرارتی کوره را تا حد 25 درصد کاهش داده و شرایط عملیاتی آنرا به حد نرمال رساند . همچنین بررسی نتایج نهائی اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی این واحد در ظرفیت پایه (100000 بشکه در روز) و مقایسه آن با نتایج اصلاح شبکه در ظرفیت جدید (15000 بشکه در روز)، نشان میدهد که علیرغم تغییرات ظرفیت تا حد 50 درصد، می توان هر دو شبکه را با یک استراتژی مشخص اصلاح نمود. روش پیشنهاد شده بنحوی است که می تواند جوابگوی نیازهای واحد از ظرفیت پایه تا ظرفیت 170000 بشکه در روز باشد و این بشرطی امکان پذیر است که در ظرفیتهای بالاتر از 150000 بشکه در روز تنگناهای دیگری (مثلا" هیدرولیک برج تقطیر) در سیستم ایجاد نگردد.