تلاش های فراوانی جهت توسعه سوخت¬های جایگزین برای تولید انرژی فعلی و نیازهای محیط زیست صورت گرفته است. یکی از سوخت¬¬های جایگزین تجدید پذیر که دارای پتانسیل بالایی می¬باشد، بیو دیزل نام دارد. در حال حاضر، تولید بیودیزل با استفاده از روش تبادل استری کاتالیست قلیایی روغن¬ و متانول، بطور گسترده¬ای در سراسر جهان مورد استفاده قرار می¬گیرد. در تحقیقات گذشته، مدل های سینتیکی تبادل استری ارائه شده تنها برای یک شدت اختلاط معین بکار گرفته شده¬اند. در بسیاری از این مدلها، محیط واکنش شبه همگن فرض شده است در حالیکه محیط واکنش شامل دو فاز با امتزاج نسبی می¬باشد. در این تحقیق، با در نظر گرفتن واقعیت¬های حاکم بر سیستم، یک مدل جدید ارائه می¬شود که قادر است بخوبی رفتار فرایند تولید بیودیزل را پیش بینی کند. در این مدل، دو فاز موجود )روغن و الکل) در شدت اختلاط بالا در تعادل ترمودینامیکی در¬ نظر گرفته می¬شوند. مدل پیشنهادی شامل دو ناحیه می¬باشد، ناحیه ای که در آن واکنش به تنهایی در فاز روغن انجام شده و به دنبال آن ناحیه ی شبه همگن که واکنش در هر دو فاز انجام می شود. هرچند، مدل پیشنهادی این دو ناحیه را در یک مدل به یکدیگر مرتبط می سازد. همچنین داده های آزمایشگاهی تبادل استری سه روغن متفاوت، در شرایط مختلفی از دما (60-10درجه سانتیگراد)، غلظت کاتالیست (1-1/. درصد وزنی) و نسبت مولی الکل به روغن (7-5) از منابع معتبر علمی جمع آوری شده¬اند. داده های تعادلی برای دو فاز الکل و روغن، با استفاده از معادلات unifac محاسبه می¬شوند. نتایج بدست آمده نشان دهنده تطابق زیاد بین داده های آزمایشگاهی و نتایج مدل پیشنهادی است.

در سالهای اخیر، طی افزایش جهانی فرآیند تولید بیودیزل، مقدار فراوانی گلیسرول تحت عنوان محصول جانبی، تولید می شود. به عنوان یک ایده جدید و مناسب، از این گلیسرول می توان ماده شیمیایی با ارزشی نظیر متانول تولید کرد که در تولید مجدد بیودیزل استفاده می شود. در این پایان نامه یک روش جدید برای تولید متانول از گلیسرول ارائه شده است. در میان روشهای مختلف، گازی کردن گلیسرول در حضور آب فوق بحرانی جهت تولید گاز سنتز روش نوینی می باشد که می توان با بهینه سازی شرایط فرآیند، به بهترین ترکیب گاز سنتز مورد نیاز برای تولید متانول دست یافت. گاز سنتز خروجی از واحد گازی کردن گلیسرول نیز جهت آبگیری و مهیا شدن شرایط فرآیندی مورد نیاز راکتور سنتز متانول از تجهیزاتی نظیر منبسط کننده، جداکننده گاز – مایع، کمپرسور و مبدل حرارتی عبور کرده و شرایط لازم جهت ورود به راکتور سنتز متانول را دارا می گردد. در نهایت این گاز با ورود به راکتور سنتز متانول و انجام واکنش هایی به متانول تبدیل می گردد. از مزیت های این فرآیند می توان به میزان تولید مناسب متانول در مقایسه با فرآیند های متداول دیگر اشاره کرد. همچنین درصد تبدیل گلیسرول به متانول طی فرآیندهای صورت گرفته بررسی گردیده است. با توجه به میزان متانول تولیدی و گلیسرول مورد استفاده در این فرآیند، می توان بیان کرد که 38/86 % از گلیسرول مورد استفاده به متانول تبدیل می گردد.

معادله حالت esd -elliott-suresh-donohue بر اساس تئوری اغتشاش با افزودن یک سهم در انرژی هلمهولتز سیستم برای سیالات قطبی اصلاح شده است. سهم قطبی بر اساس تقریب pade برای پتانسیل مرجع چاه مربعی ارائه شده است. عملکرد ترم قطبی بدست آمده برای سیال مجازی چاه مربعی دو قطبی، چهار قطبی و سیال واقعی خالص با مدل چاه مربعی آزموده شده است. نتایج نشان داد که ترم قطبی دارزای معنای فیزیکی بوده و در ترکیب با یک معادله حالت تعمیم یافته، با دقت مناسبی تعادل بخار- مایع را در این گونه سیالات پیش بینی می کند. سهم قطبی سپس به عنوان یک ترم اغتشاش به معادله حالت esd افزوده شد. بر اساس تحلیل فشار بخار و چگالی اشباع سیالات دو قطبی بدون تجمع خالص، روابط تعمیم یافته ای برای پارامترهای معادله حالت اصلاح شده ارائه شده است. دقت پیش بینی معادله حالت اصلاح شده نسبت به معادله esd (در حالت تعمیم یافته) برای فشار بخار و چگالی مایع خالص در حدود 1% افزایش یافته است (در ازای حدود 0.3% کاهش دقت در پیش بینی چگالی بخار) . در مورد سیالات دارای تجمع، افزایش دقت پیش بینی برای هر سه خاصیت در حدود 0.2% است. پیش بینی تعادل بخار – مایع سیالات دو قطبی خالص و مخلوط های دوتایی توسط معادله حالت esd و معادله اصلاح شده نشان داد که معادله اصلاح شده دارای دقت بالاتری است. اگر چه در این کار معادله esd تا حدی بهبود یافته است. پیش بینی خواص در نزدیکی ناحیه بحرانی یا برای سیالات پیچیده قطبی (مثلاً محلول های پلیمری) به عنوان زمینه های باز تحقیقاتی درآینده مطرح است.

بحران روزافزون گرمایش جهانی، در کنار کاهش منابع سوخت فسیلی، اتانول را به عنوان یک منبع انرژی شبه تجدید پذیر مطرح نموده است. به علاوه، اتانول کاربرد های گسترده ی در پزشکی و نیز تعداد زیادی از صنایع شیمیای دارد. این حقایق، اهمیت مطالعه ی فرآیندهای نوین تولید و استخراج اتانول که پتانسیل بالایی برای افزایش بازده ی تولید این محصول بیولوژیکی دارا می باشند را نشان می دهند. بدین منظور و در این پژوهش، سیستم های دو فازی آبی به عنوان فرآیندی نوین برای استخراجِ در حین تولید اتانول به عنوان راهکاری برای برطرف کردن مشکلات ناشی از اثر بازدارندگی محصول اتانول بر فعالیت میکروارگانیسم های تولید کننده آن، مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین ترتیب و با توجه به نیاز به داده های تعادلی مایع-مایع اجزاء تشکیل دهنده ی سیستم دو فازی آبی در کنار محصول (اتانول) و نیز خوراک قندی (گلوکز) فرآیند، در این پژوهش داده های تعادلی سیستم دو فازی آبی پنج جزئی پلی اتیلن گلایکول ???? + نمک سدیم سولفات + آب در حضور اتانول و گلوکز در دمای ?????? درجه ی کلوین با استفاده از روش های اسپکتروفوتومتری اندازه گیری شدند. سپس مدلسازی ترمودینامیکی داده های مذکور با استفاده از مدل ضریب اکتیویته ی nrtl بر حسب کسر جرمی با دقت قابل قبولی صورت پذیرفت. به دنبال آن، با مطالعه ی مدل های سینتیکی مختلف تولید اتانول، مدلی مناسب انتخاب شده و در کنار الگوریتم پیشنهاد شده در این پژوهش، به عنوان مدلسازی با دقت بالای تخمیر استخراجی اتانول ارایه گردیده است. به طور خلاصه، ترکیب مدل ترمودینامیکی تعادل اجزاء موجود در فرآیند تخمیر استخراجی اتانول با مدل سینتیکی مناسب، مدل پیشنهادی برای فرآیند تولید همراه با استخراجِ اتانول به کمک سیستم ّهای دوفازی آبی را به مدلی با دقت بالا برای پیش بینی تولید اتانول و نیز مورد استفاده در طراحی فرآیند های پیوسته تبدیل نموده است. در نهایت نیز تاثیر پارامترهای کلیدی سیستم ّهای دو فازی آبی در میزان تولید اتانول، در سیستم مورد مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند.

چکیده ندارد.