بزودی منابع سوخت های فسیلی مانند نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی پایان می پذیرد و بشر برای تأمین منابع انرژی خود، باتوجه به بحران انرژی در دنیا، نیازمند رو آوردن به منابع جدید دیگر به خصوص منابع تجدیدپذیر می باشد. از طرف دیگر، با توجه به آلودگی های زیست محیطی دراثر مصرف سوخت های فسیلی و همچنین گرم شدن زمین در اثر گازهای گلخانه ای، تولید بیواتانول از منابع زیستی به عنوان سوخت مناسب جایگزین بنزین و یا مکمل آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. فرآیندهای سنتی تخمیر اتانول معایب زیادی را به دنبال دارد مانند: نیاز به فرآیندهای پایین دستی به منظور تخلیص و یا تغلیظ اتانول تولیدشده، هزینه بالای تجهیزات و کارگران، عدم امکان استفاده مجدد از میکروارگانبسم ها و مهمترین آن ها بهره دهی پایین اتانول به دلیل ممانعت بیولوژیکی منبع قندی (سوبسترا) و تجمع اتانول در محیط کشت داخل بیوراکتور که خود باعث ممانعت در رشد میکروارگانیسم ها و تولید محصول بیشتر می شود. بنابراین بهبود بهره دهی، نیازمند حذف همزمان محصول (اتانول) از محیط داخل بیوراکتور همزمان با تشکیل آن است. تکنولوژی غشایی یکی از کاراترین و اقتصادی ترین فرآیندها در تولید بیواتانول می باشد. تلفیق جداسازی غشایی با یک فرآیند بیولوژیکی در یک واحد منفرد، یکی از جالب ترین آرایش ها برای واکنش هایی است که در آن زدودن پیوسته محصول بیولوژیکی به محض تشکیل آن، برای دستیابی به بهره دهی بالا نیاز است. این طراحی باعث کاهش ممانعت بیولوژیکی سوبسترا و محصول، افزایش رشد و غلظت سلولی، افزایش بهره دهی محصول (ااتانول)، حذف فرآیند پایین دستی، سادگی عملکرد سیستم و درنهایت اقتصادی تر شدن فرآیند می گردد. در این تحقیق به بررسی تولید بیواتانول با استفاده از بیوراکتور غشایی پرداخته شد. بدین منظور، ابتدا بهترین شرایط تولید اتانول با استفاده از منبع کربنی گلوکز تعیین گردید. درادامه طراحی و ساخت یک بیوراکتور غشایی و یک واحد تراوش تبخیری با استفاده از غشای ترکیبی pdms انجام شد. سپس به بررسی تولید بیواتانول به صورت ناپیوسته و پیوسته در بیوراکتور غشایی پرداخته و نتایج عملکرد آن با بیوراکتور سنتی تحت شرایط عملیاتی یکسان مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در فرآیند ناپیوسته، بهره دهی اتانول تولیدی در بیوراکتور غشایی 83/26% و در فرآیند پیوسته 22%-7% نسبت به بیوراکتور سنتی افزایش یافت. همچنین، غلظت اتانول در سمت تراوشی 6 تا 7 برابر غلظت آن در داخل بیوراکتور بوده است. در ادامه با تعیین معادلات سینتیک رشد در هر دو سیستم، حداکثر رشد ویژه سلولی در بیوراکتور غشایی بیشتر از بیوراکتور سنتی حاصل شد. به علاوه، نتایج نشان داد که بیوراکتور غشایی قادر به تولید بیواتانول حتی در غلظت های بالای منبع قندی، افزایش غلظت سلولی، رفع ممانعت بیولوژیکی سوبسترا و محصول و افزایش بهره دهی تولید اتانول می باشد.

با توجه به روش جدید ذخیره سازی و حمل گاز طبیعی با تشکیل هیدرات و مشکل اساسی استفاده از هیدرات در صنعت که سرعت تولید پایین آن است ، می توان با افزودن مواد بهبوددهنده حجم گاز محبوس شده در شبکه هیدرات را افزایش داد تا سبب بهبود سرعت تشکیل آن شود و شرایط ترمودینامیکی تشکیل آن را نیز جابجا نماید . به طوری که هیدرات در دمای مورد نظر در فشار پایین تری تشکیل شود .استفاده از مواد فعال سطحی و هیدروتروپ به عنوان مواد بهبوددهنده ، باعث تغییر رفتار فازی سیستم در حضور این مواد نسبت به آب خالص می شود و مدل های ترمودینامیکی موجود نمی توانند در حضور این مواد رفتار فازی تشکیل هیدرات را با دقت بالا پیش بینی نمایند. در این تحقیق با اعمال اصلاحات لازم بر مدل ترمودینامیکی واندروالس و پلاتیو برای تعیین ضریب اکتیویته و فوگاسیته اجزای موجود ، مدلی با دقت بالا و با قابلیت تخمین شرایط تعادلی تشکیل هیدرات ، در حضور مواد بهبود دهنده پاراتولوئن سولفونیک اسید (ptsa) و سدیم دودسیل سولفات (sds) توسعه داده شد . ضریب اکتیویته آب در فاز مایع در حضور ماده بهبوددهنده ptsa و اجزای گازی توسط مدل unifac محاسبه شد و برای سیستم حاوی sds از مدل unifac-if که سهم نیروهای سطحی تشکیل مایسل کروی را در unifac لحاظ می کند، استفاده شد . اختلاف پتانسیل شیمیایی سیستم در شرایطی که این پدیده نیز در کنار تشکیل هیدرات وجود دارد ، مورد محاسبه قرار گرفت . با توجه به نتایج بدست آمده در غلظت های بالاترptsa در یک دمای مشخص ، فشار تشکیل هیدرات کمتر است و افزایش فشار سبب افزایش حلالیت اجزای گازی در فاز مایع شده، در نتیجه بر ضریب اکتیویته آب تاثیر بیشتری خواهد داشت به گونه ای که نمی توان به سادگی از آنها صرف نظر نمود. هم چنین با بررسی اثر استفاده از دو معادله حالت srk و pr جهت محاسبات فاز گازی نشان داد در حضور مواد افزودنی معادله حالت srk با دقت بهتری پیش بینی های موردنظر را انجام داد. و مقایسه نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی نشان داد که مدل پیش بینی های نزدیکی را ارائه نموده است.

در این پژوهش ، تولیدl(+)– اسید لاکتیکدر فرآیند غیر مداوم تخمیر آب پنیر پروتئین گیری شدهتوسط باکتری لاکتوباسیلوس کازئی زیر گروه کازئی مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بهینه سازی شرایط فرآیند تولید اسید لاکتیک از یک طراحی آزمایشگاهی به نام روش تاگوچی استفاده شده است در این روش اثر چهار متغییر به ترتیب میزان مایه تلقیح، سولفات منیزیم، گلوکز و سولفات منگنزارزیابی شده است.بااستفادهازروش آماری تاگوچی بهمنظورکاهش تعدادآزمایشهاطراحیآزمایشاتصورتگرفت و نرم افزار تعداد16آزمایش را پیشنهاد داد.شرایطبهینهانجامآزمایشجهتبدستآوردنبیشترین غلظت اسید لاکتیک توسط نرمافزارارائهشد. شرایط بهینه در دمایی 37 درجه سانتی گراد و سرعت همزدن 170 دور در دقیقه، برای پارامترهای میزان مایه تلقیح، سولفات منیزیم، گلوکز و سولفات منگنز برای دستیابی به بیشینه غلظت اسید لاکتیک معادل با 23/038 گرم بر لیتر، به ترتیب برابر با 8 درصد، 0/25 گرم بر لیتر، 25 گرم بر لیتر و 0/05 گرم بر لیتر به دست آمد. تحلیل آماری فرآیند به این روش نشان داد که مایه تلقیح بیشترین و سولفات منیزیم کمترین تأثیر را در تولید اسید لاکتیک دارد. سپس تولید اسید لاکتیک با شرایط بهینه در آزمایشگاه انجام شد.میزان تولید محصول در این شرایط در مدت 48 ساعت برابر با 22/9 گرم بر لیتر بود که 99 درصد با مقدار پیش بینی شده توسط نرم افزار مطابقت داشت.

طرح پیش رو، امکان سنجی تبدیل میعانات گازی به محصولات با ارزش افزوده بالاتر و سوخت های مصرفی نظیر بنزین می باشد. با توجه به ذخایر عظیم گازی و نفتی در ایران، اما این کشور از وارد کننده های بزرگ بنزین می باشد. از همین رو اجرای طرح های تولید بنزین جهت قطع وابستگی خارجی به بنزین بسیار ضروری می باشد. در این میان، میعانات گازی که همراه با استخراج گاز طبیعی از مخازن گازی استحصال می گردند، از لحاظ ساختار کربنی عمدتا در محدوده هیدروکربن های بنزین بوده و از همین رو قابلیت بالایی برای تبدیل به بنزین را دارا می باشند. در این طرح نمونه ای از میعانات گازی پارس جنوبی جهت آنالیز ترکیبات آن با روش کروماتوگرافی، به آزمایشگاه فرستاده شد. سپس در محیط شبیه سازی میعانات گازی به بنزین و نفت سفید تبدیل گردید. درصد تبدیل به بنزین بیش از 70 درصد می باشد. نتایج محاسبات اقتصادی انجام شده نشان می دهد، هزینه ی تولید بنزین از میعانات گازی کمتر از یک سوم هزینه ی تولید بنزین از نفت خام می باشد.

در صنایع پتروشیمی، اتان و دیگر میعانات گازی بالاخص در منطقه ای چون ایران که دارای منابع عظیم گاز می باشد، ماده ای استراتژیک و دارای ارزش افزوده بالا محسوب می شود. از طرفی با گسترش پروژه های پتروشیمی و تغییر در خوراک مصرفی از نفتا به گاز به ویژه برای واحدهای الفینی، بازیافت اتان از گاز طبیعی مورد توجه صنایع گاز و پتروشیمی کشور قرار گرفته است. بازیافت اتان در ایران به روش انبساط سرد با استفاده از توربین انبساط یا در حالت های خاص با استفاده از شیر ژول- تامسون انجام می گیرد. در این پروژه در ابتدا به بررس منطقه اقتصادی پارس جنوبی پرداخته شد. در ادامه توصیف وتبیین کاملا اختصاصی عملکرد واحد 105 فاز 9و 10 پارس جنوبی انجام گردید. سپس توسط برنامه aspen hysys طراحی دو برج دی متانایزر ودی اتانایزر واحد مذکور (بازیافت اتان) صورت گرفت. در این طراحی شدت جریان متان در محصول بالای برج دی متانایزر به میزان kgmol/hr 7759/20605 و شدت جریان اتان در محصول بالای برج دی اتانایزر به میزان kgmol/hr 0553/870 حاصل گردید، که مشابهت بسیار خوبی با طراحی کارخانه داشته است. سپس برای بهینه سازی فرآیند با سردسازی بیشتر توربو اکسپندر و انتقال جریان خروجی شماره 54 از سینی21 به سینی 25 برج دی متانایزر و انتقال جریان 55 از سینی 17 نیز به سینی 18 باعث گرید تا میزان محصول متان از بالای برج دی متانایزر به میزان kgmol/hr 7741/8 و میزان محصول اتان از بالای برج دی اتانایزر به میزان kgmol/hr 3643/53 افزایش یابد.