هدف از انجام این پروژه ارائه سناریوهای گوناگون جهت افزایش ظرفیت واحد تولید نیتروژن پالایشگاه شهید هاشمی نژاد می باشد. با توجه به اینکه تولید نیتروژن در این واحد توسط فرآیند جذب سطحی انجام می گیرد، لذا ابتدا به بررسی معادلات جرم و انرژی در بسترهای جذب سطحی پرداخته و سپس به ارائه روش های گوناگون جهت بدست آوردن توزیعات غلظت و دما در آن ها پرداخته شده است. سه حالت مختلف اختلاف معلوم، تعامد تطبیقی و نرم افزار aspen adsim جهت حل معادلات مذکور در نظر گرفته شدند. به جهت آن که تشخیص داده شود کدام یک از سه روش فوق به طور دقیق و مناسب قادر به پیش بینی توزیعات دما و غلظت در بستر جذب سطحی هستند، نتایج حاصل از هر کدام با توزیعات دما و غلظت حاصل از آزمایش که از یک منبع علمی معتبر تهیه گردیده بود مقایسه گردید. به طور کلی این معادلات در دو حالت همدما و غیر همدما مورد بررسی قرار گفتند. در حالت همدما معادلات در هشت سناریوی گوناگون با یکدیگر مورد مقایسه قرار داده شد. تقریبا در تمامی موارد، جواب های حاصل از هر دو روش اختلاف معلوم و تعامد تطبیقی بسیار به هم نزدیک بودند. در حالات همدما، ماکزیمم غلظت خروجی در دو روش مذکور، 2/0 غلظت خوراک بود که با جواب حاصل از آزمایشات تفاوت بسیار داشت. لذا استفاده از روش های فوق الذکر برای پیش بینی پروفایل غلظت سیستم جداسازی نیتروژن از هوا پیشنهاد نمی گردد. نرم افزار aspen adsim در حالت همدما و همراه با در نظر گرفتن مقاومت انتقال جرم جواب های مناسبی ارائه نمود که بسیار نزدیک به حالت واقعی بود. جواب های حاصل از روش های حل اختلاف معلوم و تعامد تطبیقی برای حالت غیر همدما تفاوت قابل ملاحظه ای با نتایج آزمایشگاهی داشتند. زمان رخنه در این دو حالت تقریبا برابر 120 ثانیه می باشد که با حالت واقعی و آزمایشگاهی این پارامترکه 220 ثانیه است متفاوت خواهد بود. طبق پروفایل دمای حاصل از آزمایشات، دمای بستر در هنگام اشباع حدود 308 درجه کلوین می باشد و حدود 70% از کل طول بستر در این دما ثابت باقی می ماند. در میان پروفایل های پیش بینی شده توسط سه روش حل، نرم افزار aspen adsim بهترین تطابق را با نتایج آزمایشگاهی فوق الذکر داشت. با توجه به اینکه که نرم افزار aspen adsim مناسب ترین ابزار جهت پیش بینی توزیعات غلظت و دما در بستر می باشد، لذا تمامی سناریوهای افزایش ظرفیت واحد تولید نیتروژن پالایشگاه شهید هاشمی نژاد توسط نرم افزار مذکور صورت پذیرفت.

با توجه به مشکلات فراوانی که وجود بخارآب در فرایند های انتقال و توزیع گاز ایجاد می نماید، نم زدایی گاز طبیعی در صنعت گاز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در دو دهه ی گذشته روش جذب سطحی گوی سبقت را از دیگر روش های مشابه در این زمینه، به دلیل مزایای مختلف فنی و اقتصادی ربوده است. در این پژوهش، نسبت به شبیه سازی فرایند نم زدایی گاز طبیعی با استفاده از جذب سطحی در شرایط مختلف همدما و غیر همدما اقدام شده است. ابتدا به منظور شبیه سازی این فرایند یک مدل مناسب، شامل معادلات موازنه ی جرم و انرژی ارائه گردید. سپس معادلات مدل ریاضی مورد نظر با استفاده از دو روش حل عددی (اختلاف محدود و مجموعه ی متعامد) حل گردیده اند و نتایج مربوطه با یکدیگر مقایسه شده اند. در مرحله ی بعد، شبیه سازی این فرایند با استفاده از نرم افزار aspen adsim نیز انجام شده است و در نهایت، نتایج آن با نتایج حاصله از حل های عددی مدل ریاضی ارائه شده، مقایسه گردیده اند. به منظور کسب اطمینان از صحت نتایج شبیه سازی، با استفاده از سه روش ذکر شده ی فوق، در شرایط همدما از حل تحلیلی مدل کلاینکنبرگ و در شرایط غیر همدما از داده های تجربی موجود در یک مقاله ی علمی ارائه شده در سال 2005 میلادی استفاده شده است. نتایج نهایی شبیه سازی انجام شده، حاکی از آن است که حل معادلات مدل مورد نظر در شرایط غیر همدما با استفاده از سه روش ذکر شده، نسبت به شرایط همدما، تطابق بیشتری با حالت معیار دارند. با توجه به مقایسه های انجام شده، پیش بینی های مربوط به روش های مجموعه ی متعامد و نرم افزار aspen adsim از کیفیت بالاتری برخوردار بوده اند. به منظور بررسی تاثیر پارامترهای مختلف مانند گرمای آزاد شده ی جذب، انتقال حرارت جابجایی بستر با محیط و دیگر متغیر های عملیاتی مهم بر روی فرایند جذب سطحی، نتایج شبیه سازی به روش مجموعه ی متعامد با تغییر پارامترها ی عملیاتی مذکور نیز به تفصیل بیان شده اند. در خاتمه، عملکرد واحد نم زدایی جمالی نیا پالایشگاه شهید هاشمی نژاد، توسط نرم افزار aspen adsim مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش ضمن استفاده از داده های تجربی موجود، نسبت به انجام history match اقدام گردید که در مرحله ی بعد بتوان از نتایج شبیه سازی برای افزایش ظرفیت واحد نم زدایی مذکور استفاده نمود.

با بررسیهای به عمل آمده طی سالهای گذشته فشارمخزن مزدوران (که گاز ترش پالایشگاه خانگیران را تأمین میکند)حدود 20 درصد کاهشیافته ،که باعث افزایش دمای گازترش ورودی به پالایشگاه شدهاست, این پدیده تأثیر معکوس بر واحدهای شیرینسازی گاز خانگیران دارد. در این تحقیق ضمن طراحی تجهیزات برودتی مورد نیاز جهت سناریوهای مختلف سردسازی گاز ترش و حلال با آب و هوا نسبت به شبیهسازی کامل واحدهای شیرینسازی گاز با نرم افزار aspen hysys می پردازیم ،نتایج شبیهسازی حاکی از آن است که بدلیل وجود پیک دمایی در داخل برجهای جذب ،سردسازی گاز ترش با کولر هوایی عملاً بیتاثیر بوده و خنک نمودن حلال با کولرهای هوایی باعث ایجاد کاهش بیشتر در توزیع دمای داخل برج میشود. همچنین طبق محاسبات اقتصادی انجام شده قیمت کل کولرهای هوایی مورد نیاز برای سردکردن مینیمم دبی گاز ترش ورودی به پالایشگاه حدود شش میلیون دلار در سال 2008 میلادی میباشد و قیمت کولر های هوایی مورد نیاز برای سردکردن حلال ورودی حدود دو و نیم میلیون دلار در سال 2008 میباشد در نتیجه از حیث اقتصادی ونیز به دلیل کاهش پیک دمایی در برجهای جذب، سرد کردن حلال با کولرهای هوایی مقرون بهصرفه است .

چکیده با توجه به تولید حدود دو میلیون تن گوگرد در سال در کشور توسط صنایع نفت و گاز و مشکلات زیست محیطی ناشی از گرد و غبار تولیدی از حمل و نقل گوگرد، دانه بندی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در دهه های اخیر، فرایند دانه بندی گوگرد به روش تسمه نقاله چرخان در میان سایر روش های دانه بندی گوگرد به دلیل مزایای مختلف این روش، کاربرد بیشتری داشته است. در این پژوهش، نسبت به شبیه سازی فرایند دانه بندی گوگرد به روش تسمه نقاله چرخان اقدام شده است. ابتدا به منظور شبیه سازی این فرایند یک مدل مناسب، شامل معادله موازنه انرژی ارائه گردید. سپس به منظور آزمون نرم افزار تهیه شده برای شبیه سازی فرایند و اطمینان از عملکرد مناسب آن، نسبت به مقایسه روش های مختلف عددی (اختلاف محدود، کرانک نیکلسون، ترکیبی از اختلاف محدود و رانگ کاتا، ترکیبی از اختلاف محدود و رانگ کاتا تعریف شده در نرم افزار matlabو مجموعه متعامد) برای حالت تک فاز فرایند اقدام گردیده است. با توجه نتایج به دست آمده در این قسمت، سه روش اخلاف محدود، کرانک نیکلسون و روش ترکیبی اختلاف محدود و رانگ کاتا روش های عددی مناسب برای شبیه سازی فرایند دانه بندی گوگرد می باشند که از میان این سه روش، روش اختلاف محدود به دلیل سهولت، برای انجام شبیه سازی اصلی انتخاب گردید. در مرحله بعد، شبیه سازی فرایند اصلی یعنی سرد شدن گوگرد مذاب و تبدیل آن به دانه جامد گوگرد، با استفاده از روش اختلاف محدود انجام گردید و تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف (دبی آب سرد ورودی، دمای آب سرد ورودی، دمای هوای محیط، دمای گوگرد مذاب اولیه، سرعت تسمه نقاله) بر عملکرد این فرایند مورد توجه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی، با افزایش دبی آب سرد ورودی و سرعت تسمه نقاله مشاهده گردید که زمان مورد نیاز برای انجماد گوگرد مذاب کاهش می یابد و همچنین با کاهش دمای هوای محیط، دمای گوگرد مذاب اولیه و دمای آب سرد ورودی سرعت تبدیل گوگرد مذاب به دانه جامد افزایش می یابد.

گاز طبیعی همواره به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین کننده انرژی مورد نیاز بشر مورد توجه بوده است به گونه ای که هم اکنون حدود 27 درصد انرژی مصرفی در کل دنیا از این منبع انرژی تامین می گردد. اولین گام در استفاده درست و مناسب از این منبع عظیم انرژی در کشور، ذخیره سازی آن جهت بکارگیری در بخش های مختلف صنعتی و خانگی و یا حتی بمنظور تسهیل صادرات آن می باشد. در راستای اهمیت موضوع، در این پروژه جهت شناسایی و انتخاب یک جاذب مناسب جهت ذخیره سازی گاز متان که همانا عمده ترین ماده تشکیل دهنده گاز طبیعی بشمار می آید، اقدام گردید. بدین منظور دو جاذب متداول و پر مصرف در صنایع یعنی کربن فعال و زئولیت و یک نمونه صنعتی از خانواده بزرگ جاذب های تقریبا نوظهور mof به نام z 1200 با یکدیگر مورد مقایسه قرار داده شدند. هر چند که رکورد جذب متان در اختیار یکی از جاذب های خانواده mof به نام pcn14 است. اما به علت عدم تولید صنعتی این جاذب، استفاده از آن در مقادیر زیاد مقرون به صرفه نمی باشد. نتایج آزمایشات نشان داد که کربن فعال در مقایسه با دو نوع جاذب دیگر عملکرد بسیار مطلوب تری دارد. این برتری چه در زمینه جذب متان و چه در زمینه هزینه های تولید و تهیه بسیار ملموس و مشهود می باشد. از این رو انتظار نمی رود تا چند سال آینده بتوان جایگزین مناسبی برای کربن فعال در این زمینه پیدا نمودکه هم از لحاظ جذب متان عملکرد مطلوبی داشته باشد و هم از لحاظ هزینه های تمام شده قابل رقابت با آن باشد. در انتها نیز مدلی ساده برای پیش بینی عملکرد دو مخزن ذخیره سازی گاز با جاذب های کربن فعال ارائه گردید که مدل ارائه شده از دقت قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی موجود در مراجع برخوردار است.

جهت تنظیم نقطه شبنم آب وهیدروکربن درگازهای طبیعی وهمچنین به منظورجداسازی ترکیبات سنگین هیدروکربنی ازگازهای طبیعی، از فرآیندهای مختلفی مانند سردسازی، غشایی و استفاده می گردد. از سال 2003 میلادی تکنولوژی جدیدی با طراحی هوشمندانه ای به نام جداکننده هایم افوق صوت پا به عرصه صنعت گذاشت. برخی از مزیت های سیستم مذکور شامل اندازه بسیار کوچک ، هزینه های پائین تعمیر و نگهداری، نادشتن قطعات متحرک، ساعات سرویس و تعمیرات ناچیز می باشند. در این پروژه، ضمن بررسی جامع فرآیند مذکور، نسبت به انجام مدل سازی و شبیه سازی کامپیوتری آن با در نظر گرفتن خواص ترمودینامیکی مختلف و به کارگیری معادلات حالت متفاوت به منظور پیش بینی راندمان جداسازی و مقایسه آن با روش های متداول اقدام شده است. پس از انجام فرآیند، گاز عامل دچار افت فشار شده که برای بازگشت به خط اصلی باید فشار دوباره بالا رود. برای این مهم دو طراحی- یکی استفاده از شوک نرمال و دیگری به کمک دو نازل همگرا_واگرای متوالی- در نظر گرفته شده است. از این رو شبیه سازی های لازم با در نظر گرفتن شرایط دخیل در فرآیند صورت گرفتند. نتایج شبیه سازی ها و پیش بینی صحیح ناحیه وقوع موج ضربه ای قائم که اهمیت فراوانی در راندمان کلی جداسازی گاز طبیعی دارا می باشد. از سوی دیگر در مقایسه بین دو طراحی ارائه شده برای بازیابی فشار با در نظر گرفتن گاز ایده آل و جریان آیزنتروپیک بازیابی فشار بیشتری را برای ساختار دوم شاهد خواهیم بود که این مساله با در نظر گرفتن سیال غیر ایده آل و?جریان غیرآیزنتروپیک به بازیابی فشار تقریبا یکسانی در هر دو حالت خواهیم بود. غیرآیزنتروپیک بودن فرآیند اثر بسیار بزرگتری روی عملکرد جداکننده دارد. با این حال در طرح اول با تغییر پس فشار شاهد انعطاف پذیری بیشتری هستیم اما در بعضی شرایط با محاسبه ی نامناسب محل وقوع شوک هیچ جداسازی نتیجه نمی شود.

در این تحقیق تاثیر ترکیبات btxبر روی فرآیند کلاوس مورد بررسی قرار گرفته است. فرآیند مورد نظر برای حذف این ترکیبات در این پروژه فرایند جذب سطحی می باشد.برای شروع ابتدا مدلسازی فرایند جذب سطحی در بستر جذب صورت گرفته است تا بدین ترتیب بتوان توزیع دما و غلظت را در نقاط مختلف داخل بستر در شرایط همدما و غیر همدما بدست آورد. روشهای عددی نظیر اختلاف محدود، کرانک نیکلسون، رانگ کاتای مطلب،ترکیب رانگ کاتای مرتبه ی چهار واختلاف محدود و مجموعه ی متعامد برای حل مدل پیشنهاد می شود. برای شروع مدل با فرضیاتی ساده شده وسپس با استفاده از روش های عددی با نرم افزار مطلب شبیه سازی شده و نتایج با نتیجه ی شبیه سازی حاصل از aspen adsim جهت انتخاب بهترین روش برای حل مدل در حالت غیر همدما مقایسه شده است.در انتها از بین روش های عددی، ترکیب روش کرانک نیکلسون و اختلاف محدود برای حل مدل در حالت غیر همدما استفاده شده است.

چکیده ندارد.

در بسیاری از فرآیندهای مهندسی پدیده انتقال جرم تاثیر بسزایی بر سایر پدیده های انتقال به ویژه انتقال حرارت دارد. اگر چه تاکنون مطالعات گسترده ای در این خصوص انجام شده است اما بررسی دقیق اثر انتقال جرم بر ضرائب مختلف انتقال حرارت در حین فرآیند میعان به ندرت انجام گردیده است. در این پژوهش ابتدا نسبت به ساخت یک دستگاه آزمایشگاهی با تمامی ملحقات لازم برای بررسی انتقال حرارت و جرم همزمان در جریان هوا درون یک کانال افقی که لوله آب از میان آن عبور نموده است، اقدام گردید. سپس نسبت به انجام آزمایشات مختلف با دستگاه مذکور در شرایط عملیاتی مختلف اقدام شد. در طی آزمایشات مذکور تاثیر تغییرات دبی و دمای آب و هوای ورودی به سیستم بر دمای آب خروجی به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت . همچنین ضمن مدل سازی ریاضی فرآیند آزمایشگاهی نسبت به شبیه سازی فرآیند مذکور اقدام شد. با توجه به اینکه نتایج حاصل از شبیه سازی تفاوت نسبتاً زیادی با داده های آزمایشگاهی داشتند ، لذا با استفاده از مفهوم اثرات دیواره نسبت به توجیه اختلاف مذکور اقدام و مدل ریاضی فرایند تصحیح گردید. در انتها با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی نسبت به مدل سازی داده های آزمایشگاهی بدست آمده اقدام شد. با توجه به وجود مقدار نسبتاً زیاد خطای موجود در داده های آزمایشگاهی ، شبکه عصبی mlp متعلق به نرم افزار matlab قادر به پیش بینی مناسب در مرحله آزمون نبوده و بلعکس شبکه عصبی rbf با روش بهینه سازی ویژه دارای بهترین عملکرد در مراحل آموزش و آزمون می باشد.

ترکیبات سولفوردار یکی از مهمترین آلوده کننده های میعانات گازی بشمار می روند. آلودگیهای ناشی از گوگرد یک پدیده نامطلوب با تاثیرات جدی و مخرب بر روی عملکرد واحدهای استفاده کننده از این ترکیبات و همچنین محیط زیست و سلامتی انسان میباشد.از اینرو حذف ترکیبات سولفوردار از میعانات گازی ترش در پالایشگاههای گاز از اهمیت خاصی برخوردار است. بمنظور سولفورزدائی میعانات گازی ترش روش های مرسوم گوگردزدایی کاتالیستی به کمک هیدروژن بعلت نیاز به هیدروژن و شرایط سخت انجام آن و نیزعدم کارائی موثر آن در حذف ترکیبات سولفوردار سخت و همچنین روشهای شستشوی شیمیایی همانند مراکس،dmd و dmc و دیگر روشهای مشابه به علت نیاز به کاتالیستهای خاص راه حل مناسبی جهت پالایشگاه های گاز بنظر نمی رسند.در این پروژه ابتدا منابع تولید بررسی شده و سپس روشهای مرسوم گوگرد زدایی از میعانات گازی و ترکیبات مشابه معرفی میشوند.در ادامه آزمایشاتی جهت تصفیه میعانات گازی ترش توسط شستشو با سود و اسید سولفوریک انجام شده اند که تاثیرات مثبتی روی خواص ظاهری و شیمیایی میعانات داشته است. . به عنوان مثال گوگرد کل میعانات گازی ترش پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد که در این پروژه به عنوان نمونه مورد استفاده قرار گرفته است از ppm8500 به ppm700 کاهش یافته است.از نظر فرایندی نیز روش پیشنهادی بسیار ساده وفاقد هرگونه تجهیزات پیشرفته می باشد.در انتها نیز واحد نیمه صنعتی برای این روش طراحی اولیه و برآورد قیمت شده است.

در اکثر فرآیند های مهندسی شیمی پدیده های انتقال جرم و انتقال حرارت جزو جدایی ناپذیر فرآیند ها می باشند. در این پروژه توسط یک دستگاه آزمایشگاهی به بررسی تجربی همزمان این دو پدیده در فرآیند های مهندسی شیمی و تاثیراتی که بر روی هم و بر روی فرآیند ها می توانند داشته باشند، پرداخته شده است. این دستگاه آزمایشگاهی بر اساس فرضیاتی ساخته و مورد بررسی قرار گرفته است که به قرار زیر می باشد: 1. وجود پدیده های چگالش و تبخیر که در اثر انتقال حرارت ایجاد می شوند، باعث انتقال جرم گردیده و در نهایت بر ضریب انتقال حرارت تاثیر می گذارند. 2. وجود انتقال جرم، توزیع دما در پدیده انتقال حرارت را تغییر داده و باعث ایجاد تغییرات کلی در شار حرارتی می گردد. از این رو در این دستگاه با تغییر پارامتر های مختلف مانند دما و دبی برای دو سیال آب و هوا، آزمایشاتی صورت گرفته است، که نتایج حاصل از این آزمایشات را با نتایج حاصل از مدلساری فرآیند مقایسه گردیده اند و در این مقایسه به وجود پدیده wall effect و تاثیر آن بر دمای آب خروجی از سیستم پی برده شد و نتایج با اعمال اثر wall effect تصحیح گردیدند. همچنین در این پروژه با استفاده از انواع شبکه عصبی مصنوعی سعی بر این شده است که عملکرد این شبکه ها را با یکدیگر و با نتایج حاصل از آزمایشات مقایسه کرده و توانمندی این شبکه ها را در تحلیل نتایج مورد بررسی قرار گیرند. از جمله شبکه های عصبی بکار برده شده در این پروژه می توان به شبکه) rbf (radial basis exact fit و شبکه mlp (feed forward back prop)و شبکه (optimal regularization network) orn اشاره نمود. بررسی های انجام شده حاکی از این است که شبکه mlp بدلیل عدم امکان فیلتر نمودن نویز قادر به پیشبینی مناسب نبوده و شبکه orn به دلیل دارا بودن مبنای تئوری قویتر و استفاده از تکنیک های پیشرفته ریاضی مانند cv بهترین عملکرد را دارا می باشد.

به منظور بررسی اثرات گرمایی در حین فرآیندهای شارژ و دشارژ مخازن ang مدل های متعدی تاکنون ارائه شده اند که این مدل ها تمامی مربوط به حالت گذرا هستند. مدل های چند بعدی مانند مدل هیراتا و موتا به دلیل پیچیدگی مدل نیاز به فرضیات ساده کننده نسبتا زیادی از قبیل ثابت گرفتن تخلخل و تک جزیی بودن ماده جذب شونده دارند. از سوی دیگر مدل های یک بعدی(توده ای) ارائه شده مانند مدل داسیلوا و اسفایر نیز تنها به ارائه چند عدد بدون بعد برای سهولت شبیه سازی و بررسی اثرات پارامترهای بدون بعد در شارژ و دشارژ مخزن angاکتفا کرده اند. به همین منظور در این پایان نامه مدل سازی توده ای مخازن ang برای بررسی فرایند دشارژ مخزن صورت گرفته است. مدل ارائه شده تنها با افزودن یک علامت منفی می تواند برای بررسی فرایند شارژ نیز مورد استفاده قرارگیرد. مهم ترین ویژگی های مدل ارائه شده تغییر تخلخل حین فرآیند دشارژ مخزن ang می باشد که تأثیر مهمی در بهبود نتایج شبیه سازی دارد. به منظور اعتبارسنجی مدل های ارائه شده در این پژوهش، نتایج شبیه سازی با دو مورد نتایج آزمایشگاهی و دومجموعه داده های حاصل از شبیه سازی مقایسه شده اند. مقایسه نتایج شبیه سازی های انجام شده با نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی های فوق نشان دهنده دقت بالای مدل در خصوص پیش بینی دما و فشار مخازن ang در حین فرایند دشارژ بوده و مطابقت بالایی بین نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج واقعی وجود دارد. به طوری که در بهترین حالت و با در نظر گرفتن تمام اثرات، ضریب همبستگی بین نتایج شبیه سازی صورت گرفته در این پژوهش با اطلاعات تجربی اخذ شده از ریدها و همکاران و چنگ وتالو به ترتیب برابر 7948/0 و8762/0 می باشند.

سولفید هیدروژن موجود در مخازن نفت و گاز به دلایل اثرات مخرب زیست محیطی و تأثیر منفی بر سلامت انسانی، باید از این منابع جداسازی شده و مورد فرآیند قرار گیرند. فرآیندهای متداول بازیافت گوگرد از سولفید هیدروژن، تنها گوگرد را از این ماده استحصال می نمایند و هیدروژن موجود در این ماده را به هدر می دهند. این معایب فرآیندهای متداول ما را به سمت استفاده از فرآیندهای نوین سوق می دهد. از جمله فرآیندهای نوین بازیافت گوگرد، استفاده از روش ترمولیز سولفید هیدروژن و تجزیه این ماده به هیدروژن و گوگرد در دماهای بالا می باشد. روش های مختلفی برای تأمین انرژی مورد نیاز برای واکنش ترمولیز، نظیر فرآیندهای کاتالیستی و غیر کاتالیستی با استفاده از احتراق گاز طبیعی، و فرآیندهای خورشیدی و ترکیبی خورشیدی- گاز طبیعی، موجود می باشد که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارد. در این میان روش کاتالیستی ترمولیز سولفید هیدروژن با استفاده از احتراق گاز طبیعی به عنوان یکی از بهترین موارد برای این امر مورد توجه قرار گرفته است که در این فرآیند میزان تبدیل واکنش ترمولیز برابر با 4/99% بوده و بازده کلی فرآیند برابر 27/99% خواهد بود. در این روش میزان co2 منتشر شده در محیط نسبت به روش های غیر کاتالیستی و ترکیبی خورشیدی- گاز طبیعی بسیار پایین تر خواهد بود؛ همچنین این روش کمترین هزینه اولیه (برابر با mm$ 26/7) و کمترین هزینه جاری سالانه (برابر با mm$ 877/2 بدون احتساب ارزش گوگرد تولیدی سالانه) را خواهد داشت. همچنین با موازنه خرج کرد سالانه و درآمد حاصل از فروش هیدروژن و گوگرد در سال، سود حاصله از این فرآیند سالیانه برابر mm$ 733/11 خواهد بود. میزان گوگرد تولیدی توسط این فرآیند برای میزان گاز سولفید هیدروژن ورودی برابر با هر فاز از واحدهای پارس جنوبی برابر 34/211 تن در روز بوده و همچنین میزان انرژی بدست آمده از هیدروژن تولیدی در این روش برابر 5/161 میلیون کیلووات ساعت در سال خواهد بود.

امروزه فرآیند جذب سطحی کاربرد گسترده ای در صنعت دارد و در بین فرآیندهای جداسازی به آن توجه فراوانی می شود. مهمترین قدم در تمامی فرآیندهای جذب سطحی انتخاب جاذب مناسب است. انتخاب صحیح جاذب سطحی، فاکتور جداسازی را به طور چشمگیری افزایش می دهد. ایزوترم های جذب سطحی الزاماً از مهمترین مشخصه های یک جاذب سطحی می باشند، زیرا که تعیین کننده ظرفیت جذب آن جاذب هستند. مشخصه هایی همچون حجم حفرات، دانسیته توده، مساحت سطح و نوع حفرات جاذب سطحی بر ایزوترم آن بسیار تأثیرگذار می باشند. از طرف دیگر، ایزوترم جذب سطحی خود کنترل کننده مشخصه های مختلفی مانند توزیع اندازه حفرات یا انرژی جاذب های سطحی می باشد. توزیع انداره حفرات (psd) از مشخصهجهای بسیار مهم هر جاذب می باشد که هم در طراحی فرآیند و هم در عملیات آن نقش موثری را ایفا می کند. به طور کلی روشجهای گوناگونی برای تعیین توزیع اندازه حفرات جاذب های جامد مورد بررسی قرار گرفت. این روش ها به دو دسته اصلی تجربی و تئوری تقسیم می شوند که روش های تجربی مانند انکسار اشعه x به راحتی در دسترس نمی باشند، لذا باید توجه ویژه ای به روش های تئوری معتبر معطوف نمود. کاراترین این روش ها، روش نظریه معکوس بر پایه رگولاریزاسیون خطی می باشد که بعد از انتخاب یک ایزوترم محلی جذب سطحی مناسب، به پارامترهای صحیح این ایزوترم نیاز مبرم وجود دارد. تاکنون برای تعیین پارامترهای بهینه ایزوترم محلی جذب سطحی بدون هیچ پیش فرض مشخصی، مقدار کلی ماده جذب شده (ایزوترم کلی جذب سطحی) را دانسته یا ندانسته برابر با ایزوترم محلی جذب سطحی قرار می دادند و به کمک یک روش رگرسیون غیرخطی مناسب پارامترهای یاده شده را تخمین می زدند. اگرچه مقالات متعددی در زمینه تخمین psd با استفاده از روش های مبتنی بر رگولاریزاسیون خطی ارائه گردیده اند اما می توان به جرأت گفت که هیچ کدام از آنها قادر به استخراج psd برای یک مجموعه داده (ایزوترم) تجربی نبوده اند و تمامی آنها صرفاً به ذکر مثال های ساختگی اکتفا نموده اند. مقادیر غیرواقعی بدست آمده برای پارامترهای ایزوترم های محلی جذب سطحی، از طریق روش سنتی و متداول، دلیل کلیدی عدم جوابدهی این روش ها می باشد. در این پایان نامه برای نخستین بار نسبت به تصحیح این اشتباه تاریخی در زمینه محاسبه پارامترهای ایزوترم های محلی جذب سطحی تجربی اقدام شده و با استفاده از مثال های متعدد نشان داده شده است که در صورت استفاده از روش های جدید پیشنهادی می توان نسبت به تخمین psd برای جاذب های واقعی با استفاده از ایزوترم های کلی جذب سطحی تجربی موجود اقدام نمود. دو روش جدید برای تخمین مناسب پارامترهای ایزوترم محلی جذب، "iterative" و "optima" می باشند. هر دو روش عملکردی مشابه، موفق و امیدبخش ارائه نمودند.

چکیده کاهش روز افزون کیفیت مواد خام و لزوم افزایش خلوص محصولات همراه با آلایندگی کمتری محیط زیست منجر به استفاده هر چه بیشتر از فناوریهای جداسازی در فرایندهای شیمیاییگردیده است. از اواسط دهه 90 میلادی، تقریبا نیمی از هزینه های سرمایه گذاری و بیش از نیمی از هزینه های عملیاتیدر صنایع مختلف مربوط به فرآیندهای جداسازیبوده است. در اغلب صنایع مهندسی شیمی به ویژه تصفیه پساب های صنعتی، جداسازیهای جامد- مایع نقش مهمی در فرآیندهای جداسازی ایفا می نمایند. جداسازیگردابه ای جامد- مایع بر پایه جریان چرخشیسیال به علت ساده بودن و ارزان قیمت بودن تجهیزات مورد نیاز آنها از دیرباز مورد توجه بوده است. به دلیل کاربرد نسبتا زیاد این جداکننده ها، پروژه هایمتعددی در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی برای جداسازی جامد- مایع به انجام رسیده اند. علیرغم کاربرد گسترده جداکننده های گردابه ای، مدل سازی و شبیه سازی آنها به ندرت مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش چهار مدل ریاضی مختلف برایشبیه سازی دستگاه های جداکننده گردابه ای ارائه شده اند که در دو مدل اول، فاکتور چرخش سیال در نظر گرفته نشده و در دو مدل دیگر این عامل لحاظ گردیده است. همچنین برای هر کدام از مدل های چرخشی و غیرچرخشی، تاثیر حضور یا عدم حضور سایر ذرات بر روی جداسازی ذره مورد نظر لحاظ شده است. مدل های ارائه شده در این پژوهش عموما فاقد مشکلاتی هستند که مدل هایقبلی به منظور پیش بینی بازده جداسازی دستگاه جداکننده گردابه ای با آن مواجه بوده اند. ضمنا نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام شده موید آن است که مدل های ارائه شده از لحاظ دقت نیز نسبت به مدل های قبلی از دقت بیشتری برخوردار می باشند. دقیق ترین مدل ارائه شده در این پژوهش برای جداکننده گردابه ای، مدل چرخشی با در نظر گرفتن تاثیر حضور سایر ذرات است که مناسب ترین نتایج را حاصل نموده است.

با توجه به اهمیت فراوان گوگرد به عنوان ماده ی خام اولیه در تولید بسیاری از محصولات پرکاربرد و مهم صنعتی همچون اسیدسولفوریک و کودهای کشاورزی، این ماده توجه فراوانی را از حیث روش های تولید و افزایش ظرفیت واحدهای تولیدی به خود جلب نموده است. در این میان، واحدهای بازیافت گوگرد به روش فرآیند کلاوس و فرآیندهای منشعب از آن، با توجه به قابلیت فرآورش حجم عظیمی از گازهای اسیدی ورودی با آنالیزهای متفاوت، به عنوان اصلی ترین روش صنعتی بازیافت گوگرد شناخته می شوند. ایران با تولیدی بالغ بر 1.78 میلیون تن گوگرد در سال 2010 بر پایه فرآیند کلاوس، جایگاه دهم کشورهای تولیدکننده دنیا را از آن خود نموده است که در این میان پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد (خانگیران) به عنوان بزرگ ترین واحد تولیدکننده گوگرد در کشور، نقش به سزایی در دست یابی به این جایگاه ایفا می نماید. با این وجود، به دلیل مشکلات فرآیندی موجود در واحدهای بازیافت گوگرد این پالایشگاه، از جمله وجود گازهای غیرقابل احتراق و هیدروکربن های سنگین حلقوی (بنزن، تولوئن و زایلین) در خوراک گاز اسیدی، عدم جداسازی مناسب بخارات گوگردی از جریان گازی و میعان گوگرد بر روی بسترهای کاتالیستی و همچنین نامرغوب بودن کاتالیست مصرفی در این بسترها، مشاهده می گردد که راندمان بازیافت گوگرد در واحدهای مذکور به مراتب کمتر از راندمان طراحی آن ها می باشد. در این پایان نامه، ابتدا به مرور اجمالی اهمیت و روش های مختلف بازیافت گوگرد از گازهای اسیدی به خصوص توسط فرآیند کلاوس پرداخته می گردد و سپس ضمن معرفی فرآیند مورد استفاده در واحدهای بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز خانگیران، تنگناهای عملیاتی فرا روی این واحدها بررسی و راهکارهای عملی مناسب جهت رفع این تنگناها ارائه خواهد شد. همچنین به کمک استفاده از شبیه سازی کامپیوتری واحدهای بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز خانگیران در حالت راندمان استاندارد طراحی توسط نرم افزار promax و بهبود عملکرد این شبیه سازی به واسطه اعمال تغییراتی جهت نزدیک شدن نتایج آن به حالت واقعی عملیاتی، نسبت به بررسی تأثیر راهکارهای ارائه شده بر عملکرد واحدهای مذکور اقدام خواهد شد. در این پایان نامه، چنین نتیجه گیری می شود که واحدهای بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز خانگیران دارای مشکلات عمده ای همچون افت راندمان بازیافت گوگرد و رهاسازی حجم عظیمی از گازهای آلاینده ی دی اکسیدگوگرد در اتمسفر می باشند که به کمک ایجاد تغییراتی همچون اعمال بهبودهایی بر روی خوراک ورودی از جمله پیش گرم کردن و یا غنی سازی خوراک و استفاده از جریان کنارگذر گاز اسیدی، می توان به دماهای بالای محفظه احتراق و در نتیجه افزایش راندمان بازیافت گوگرد دست یافت. همچنین استفاده از واحد گاززدایی به روش فرآیند shell و استفاده از واحد پاک سازی گازهای خروجی به کمک فرآیند scot، راهکارهای پیشنهادی جهت بهبود محصول گوگرد تولیدی و کاهش میزان آلاینده های زیست محیطی در این پالایشگاه می باشند.

با توجه به اهمیت گوگرد به عنوان یکی از مهمترین مواد خام کشاورزی و صنایع شیمیایی، توجه و رسیدگی به روش های تولید این ماده و رفع نقص ها و مشکلات احتمالی ناشی از تولید گوگرد همواره مورد توجه متخصصین بوده است. اگرچه علیرغم روش های نوین بازیافت گوگرد، پالایشگاه های نفت و گاز طبیعی کشور همچنان مبتنی بر فرآیند بسیار قدیمی کلاوس کار می کنند. بنابراین لازم است تا پارامترهای تاثیرگذار بر کیفیت گوگرد تولیدی شناسایی و نسبت به رفع کاستی های موجود اقدام گردد. از عواملی که باعث کاهش کیفیت گوگرد تولیدی شده و مخاطرات زیست محیطی را افزایش می دهد، حل شدن سولفیدهیدروژن در دمای بالای فرآیند بازیافت گوگرد (کلاوس) می باشد. لازم به ذکر است بدانیم h2s باقیمانده در گوگرد مایع، در فرآیند دانه بندی و یا قالبگیری در گوگرد جامد نیز باقی می ماند. این مسئله سبب متخلخل شدن و شکنندگی گوگرد جامد شده و ایجاد گرد و غبار در هنگام حمل و نقل می نماید که از لحاظ ایمنی خطرناک بوده و سبب آلودگی محیط زیست می گردد. بنابراین می بایست به صورت بنیادی نسبت به خروج گاز سولفیدهیدروژن حل شده در گوگرد مذاب پیش از خروج از مخزن ذخیره سازی گوگرد اقدام شود. فرآیندهای مختلفی تاکنون جهت گاززدایی ارائه شده اند که برخی در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند و برخی به صورت انحصاری به ثبت بعضی افراد و یا شرکت ها درآمده اند. فرآیند شل (shell) به دلیل موجود بودن هوای مورد نیاز جهت گاززدایی، امکان کاهش غلظت h2s گوگرد به کمتر از ppm10، عدم نیاز به کاتالیست و نصب تاسیسات گاززدایی در مخازن موجود گوگرد ، به عنوان فرآیند قابل قبول جهت گاززدایی در پالایشگاه گاز خانگیران، انتخاب گردید. سپس طراحی این فرآیند در دمای ایده آل برای گاززدایی انجام شد و صحت آن نیز توسط میزان انتقال جرم صورت پذیرفته مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه طراحی برای دمای مخزن ذخیره گوگرد پالایشگاه نیز تکرار گردید. به دلیل مشاهده روند صعودی و نامتعارف در مقدار ویسکوزیته گوگرد با افزایش دما، به مطالعه تغییرات پارامتر های مختلفی که در طول طراحی محاسبه شدند در دماهای بین 140 تا200 درجه سانتی گراد پرداخته شد. پس از طراحی، توسط نرم افزار promax اقدام به شبیه سازی واحـد گاززدایی طراحی شده و بررسی امکان استفاده از گازهای حامل دیگر به جای هوا، گردید. بررسی انتقال جرم در ستون های حباب طراحی شده در دمای ایده آل برای گاززدایی، نشان می دهد طراحی کاملاً درست بوده، انتقال جرم مورد نیاز صورت پذیرفته و برج های حباب طراحی شده قادر به کاهش سولفیدهیدروژن موجود در گوگرد ورودی به میزان مورد نیاز می باشند. با انجام طراحی در دمای مخزن ذخیره گوگرد پالایشگاه مشاهده گردید که به علت بالا بودن دمای مخزن نگهداری، عملاً انتقال جرمی در ستون های حباب طراحی شده اتفاق نمی افتد. علت این امر نیز در افزایش غیر قابل انتظار و شدید ویسکوزیته گوگرد مذاب در دماهای بیش از 160 درجه سانتی گراد می باشد. از شبیه سازی صورت پذیرفته نیز چنین نتیجه می شود که فرآیند طراحی شده توسط هوا به عنوان گاز حامل می تواند به خوبی میزان سولفیدهیدروژن را کاهش داده و هدف مطلوب گاززدایی را ارضا کند. همچنین می توان از tail gas واحد نیز به عنوان گاز حامل که قادر است غلظت در گوگرد خروجی را به حد مجاز برساند استفاده نمود. گاززدایی ضعیف توسط گازهای نیتروژن و هلیوم که به صورت خالص به مخزن ذخیره سازی تزریق شده اند، نشان از اهمیت بالای حضور گاز اکسیژن در فرآیند گاززدایی از گوگرد مذاب می باشد

تشکیل هیدرات در خطوط لوله انتقال گاز به دلیل وجود مقادیری آب همراه گاز و نیز مساعد بودن دما و فشار باعث کاهش سطح مقطع داخلی لوله و همچنین منجر به انسداد خط انتقال گاز می شود. برای جلوگیری از تشکیل هیدرات های گازی راهکارهای مختلفی از جمله افزایش دما، کاهش فشار و رطوبت زدایی می توان اشاره کرد. استفاده از بازدارنده ها هم روش دیگری جهت جلوگیری از تشکیل هیدرات می باشد. بازدارنده ها به دو دسته تقسیم می شوند: 1- بازدارنده های ترمودینامیکی 2- بازدارنده های سینتیکی. بازدارنده های ترمودینامیکی با تأثیر بر روی اکتیویته ی آب، نمودار تعادل فازی را جابجا می کنند و به این ترتیب ناحیه تشکیل هیدرات را تغییر می دهند. بازدارنده های سینتیکی با جذب سطحی روی مولکول های آب جلوی انتقال جرم مولکولهای گازی به درون بلورهای آب را می گیرند و به این ترتیب از هسته سازی و رشد کریستال هیدرات جلوگیری می کنند و زمان تشکیل هیدرات را به تأخیر می اندازند. در این پروژه دستگاهی تحت عنوان تست هیدرات های گازی طراحی و ساخته شده است که توانایی تست انواع بازدارنده ها، تسریع کننده ها و پایدار کننده ها را دارد و در ادامه از پلیمرpolyethylenimine با جرم مولکولی 25000 به عنوان بازدارنده ی سینتیکی با درصدهای وزنی مختلف برای هیدرات گاز متان استفاده شد و مشاهده گردید که زمان تأخیر با افزایش درصد وزنی بازدارنده افزایش می یابد طوری که در دمای 5 درجه سانتی گراد و فشار شروع 64 بار برای گاز متان زمان تأخیر در حضور 25/0 درصد وزنی از بازدارنده نزدیک 42 روز می باشد و در حضور 05/0 درصد وزنی بازدارنده زمان تأخیر تقریباً 18 روز می باشد.

مزایای فراوان گاز طبیعی در مقایسه با سایر سوخت های متداول مایع و جامد، این منبع عظیم انرژی را به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین کننده انرژی مورد نیاز جهان معرفی می نماید. روش جذب سطحی (ang) با توجه به مزایای متعدد در مقایسه با سایر روش های مرسوم انتقال و ذخیره سازی گاز طبیعی مانند cng، در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه بوده است. بخش اصلی فرایند مذکور، جاذب های آن می باشد که نقش تعیین کننده ای در موفقیت فرایند ang ایفا می نمایند. در این پایان نامه، هدف دستیابی به جاذب یا جاذب هایی بهینه به منظور استفاده در فرایند ang می باشد. به دلیل معیارهای عملی مناسب مانند ظرفیت جذب، ظرفیت کاری جاذب، اندازه حفرات و گرمای جذب، جاذب های متخلخل پیشرفته نظیر mof، cof و ppn نقش گسترده ای در ذخیره سازی گاز طبیعی ایفا می نمایند. هر چند این دسته از مواد از لحاظ گرمای جذب و اندازه حفرات دارای شرایط مطلوبی هستند اما اغلب از ظرفیت جذب متوسطی در حدود vstp/v 160 برخوردار می باشند که لزوم اتخاذ راهکارهایی مناسب جهت افزایش ظرفیت در آن ها را روشن می سازد. ایجاد سایت های فعال فلزی و همچنین استفاده از روش های پیشرفته شبیه سازی مولکولی از جمله موثرترین این راهکارها شناخته می شوند. در این رساله، ابتدا به صورت آزمایشگاهی اثر افزودن فلز لیتیوم به ساختار جاذب mg-mof-74 بکار گرفته شد که نتایج به دست آمده در دماهای مختلف، نشان دهنده افزایش 25 تا 35 درصدی ظرفیت جذب متان در جاذب مذکور می باشد. در گام بعدی با استفاده از روش شبیه سازی مولکولی مونت کارلو، اثر فلزات و اتصال دهنده های آلی مختلف بر عملکرد جذب دو دسته از جاذب های خانواده mof-74 و pcn مورد بررسی قرار داده شد. جاذب fe-mof-74 به عنوان یکی از بهترین جاذب های متان برای اولین بار از نتایج مطالعات شبیه سازی این رساله، معرفی گردید. جاذب مذکور ضمن دارا بودن ظرفیت جذبی فراتر از استاندارد سازمان انرژی امریکا ( doe)، یعنی vstp/v 25/186، دارای گرمای جذب بسیار مناسب در حدود kj/mol 50/14 می باشد. علاوه بر این، با انجام آزمایشات مختلف و با سنتز جاذب zif-7 از دو طریق متداول مایکروویو و حلال-گرمایی، در این رساله مقایسه جامعی در مورد خصوصیات جاذب های تولیدی انجام شد که معلوم گردید روش مایکروویو با توجه به کاهش چشمگیر زمان تولید، برتری قابل توجهی نسبت به روش حلال-گرمایی در تولید جاذب های متخلخل پیشرفته دارد. در بخش دیگری از این رساله، با ارائه دو روش نوین به نام های shn1 و shn2 بر مبنای تئوری های رگولاریزاسیون و معکوس، دقت روش های مذکور در محاسبه دقیق یکی از کلیدی ترین خصوصیات جاذب ها یعنی اندازه متوسط حفرات، در مقایسه با سایر روش های متداول ارزیابی گردید. نتایج به دست آمده از انجام آزمون های مختلف، برتری قابل توجه دو روش پیشنهادی فوق را در مقایسه با روش های پرکاربردی نظیر dft، bjh و nd اثبات می کند. در پایان نیز با ارائه معیاری جدید با نام muc بر مبنای اصلاح روش uc، امکان محاسبه دقیق تر و سریع تر پارامتر بهینه رگولاریزاسیون، به عنوان اصلی ترین عامل روش های مبتنی بر تئوری رگولاریزاسیون، مورد ارزیابی واقع گردید. عملکرد مثبت روش پیشنهادی muc، از طریق به کارگیری آزمون های مختلف نمایان گردید و در نهایت نشان داده شد که به کارگیری روش مذکور در کنار دو روش shn1 و shn2 دارای نتایج مطلوبی در تعیین اندازه متوسط حفرات انواع جاذب های مرسوم (مانند کربن فعال) و نوین (مانند انواع مواد متخلخل پیشرفته) می باشد.

ترکیبات گوگرددار یکی از مهمترین آلاینده های مواد نفتی بشمار می روند.آلودگی های زیست محیطی،بیماری های ناشی از این ترکیبات و خطرات ناشی از آن بر سلامتی انسان،مشکلات مربوط به مباحث خوردگی در خطوط لوله و دیگر تاسیسات پالایشگاهی و صنایع مرتبط، سبب می شود که حذف ترکیبات سولفوردار از مواد نفتی در صنایع نفتی مثل پالایشگاه و پتروشیمی از اهمیت خاصی برخوردار باشد. در این راستا اقدامات گسترده ای در بخش صنعت نفت و گاز در سراسر دنیا صورت گرفته است،روش هایی مثل مراکس،گوگردزدایی هیدروژنی و روش های استخراجی از جمله این دستاوردها می باشند.در این پروژه با نگرش کاربردی به بررسی چگونگی حذف ترکیبات گوگردی موجود در میعانات ترش گازی پالایشگاه خانگیران پرداخته شد.مقدار کل گوگرد موجود در میعانات پالایشگاه خانگیران حدود8200 قسمت در میلیون می باشد. استفاده از روش گوگردزدایی هیدروژنی(hds) برای جداسازی ترکیبات گوگردی از میعانات گازی خانگیران بعلت کم بودن مقدار میعانات ترش در مقایسه با پالایشگاه های نفتی و همچنین در دسترس نبودن منابع تامین هیدروژن برای این روش مقرون به صرفه نمی باشد.روش های گوگردزدایی مختلفی برای جداسازی سولفید هیدروژن و مرکاپتان و تلاش برای کاهش کل ترکیبات گوگردی از میعانات گازی ترش خانگیران بعمل آمد.ترکیب روش گوگردزدایی اکسایشی(ods) و شستشو با سود مورد بررسی قرار گرفت..نتایج آزمایشات نشان داد که استفاده از شستشو با سود تاثیر زیادی در کاهش مقدار کل ترکیبات گوگردی میعانات خانگیران ندارد. در نتایج آزمایشات بعمل آمده در این پروژه به کمک روش گوگردزدایی اکسایشی توسط اسید سولفوریک غلیظ 98%،مقدار کل گوگرد به حدود 700قسمت در میلیون کاهش یافت.پس از بهینه سازی شرایط انجام واکنش، نسبت به طراحی اولیه فرآیند و محاسبات اقتصادی آن اقدام گردیده است. بر طبق محاسبات اقتصادی انجام شده برای این فرآیند، نیاز به حدود 610 هزار دلار جهت خرید تجهیزات و مجموعاً 4/2 میلیون دلار هزینه های سرمایه گذاری اولیه و حدود 2/93 میلیون دلار نیز هزینه های جاری در سال برای فرآیند گوگردزدایی از 3000 بشکه در روز میعانات خانگیران خواهد داشت.

باتوجه به اینکه راندمان بازیافت گوگرد در پالایشگاه های نفت و گاز ایران حدود 90 درصد می باشد، لذا روزانه حدود پانصد تن دی اکسید گوگرد از طریق واحدهای مذکور در محیط زیست پراکنده می شود که اثرات سوء زیست محیطی فراوانی به همراه دارد. به همین جهت، پیش بینی نحوه انتشار دی اکسید گوگرد در محیط زیست از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این پژوهش، ابتدا نسبت به مدلسازی ریاضی گذرای دوبعدی انتشار آلاینده مورد نظر در محیط زیست پرداخته و سپس با استفاده از روش تفاضل محدود صریحforward time central space (ftcs)و تفاضل محدود ضمنی crank nicolson (c-n) به حل معادلات دیفرانسیل پاره ای مدل ریاضی فرآیند در محیط matlab اقدام می گردد. پس از تایید روش حل (verification) در خصوص شبیه سازی انجام شده، تاثیر پارامترهایی نظیر تغییرات سرعت، جهت باد و نیز تعداد دود کش های موجود در منطقه بر الگوی پراکندگی آلاینده در محدوده مورد نظر تحت بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به عدم دسترسی به داده های تجربی لازم، به منظور اطمینان از صحت شبیه سازی های انجام شده از تحلیل منطقی نتایج بهره گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی انجام شده موید آن است که در صورت عدم استفاده از تکنولوژی های نوین جهت کاهش مقدار دی اکسید گوگرد به محیط زیست، انتشار بی رویه آلاینده مذکور می تواند باعث زیان های جبران ناپذیر به محیط زیست گردد.

هیدرات گازی ساختاری کریستالی است که از کنار هم قرار گرفتن گاز و آب در فشار بالا و دمای نسبتاً پایین ایجاد می شود و دارای مزایا و معایبی می باشد که اخیراً مزایای آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در بیشتر کاربردهای هیدرات گازی لازم است تا تشکیل هیدرات تسریع گردد تا بتواند از نظر اقتصادی توجیه پذیر باشد. بدین منظور از تسریع کننده هایی استفاده می شود. این تسریع کننده ها به دو نوع ترمودینامیکی و سینتیکی تقسیم می شوند. تسریع کننده های ترمودینامیکی موادی هستند که نمودار تشکیل هیدرات را جابجا می کنند و تسریع کننده های سینتیکی موادی هستند که سرعت تشکیل هیدرات را افزایش می دهند. از انواع تسریع کننده های سینتیکی می توان به مواد فعال سطحی بخصوص مواد فعال سطحی آنیونی اشاره نمود. در این مطالعه، یک ماده فعال سطحی آنیونی به نام سدیم دودسیل سولفونات بعنوان تسریع کننده سینتیکی انتخاب شد و با ماده فعال سطحی معروف دیگری به نام sds (سدیم دودسیل سولفات) مقایسه شد. سپس مدل شبکه های عصبی مصنوعی rbf برای پیش بینی تشکیل هیدرات مورد استفاده قرار گرفت و نقطه بهینه نمودار شبیه سازی در بازه غلظت از 0 تا 0.1 نیز محاسبه شد. در مورد sds مشاهده شد که افزودن آن به سیستم نه تنها اثر تسریع کنندگی ندارد، بلکه اندکی خاصیت بازدارندگی نیز دارد؛ در صورتیکه زمان تشکیل هیدرات co2 در حضور سدیم دودسیل سولفونات کاهش چشمگیری یافته است. آزمایشات نشان دهنده ی یک نقطه بهینه غلظت برای سدیم دودسیل سولفونات هستند؛ بنابراین غلظت بهینه با استفاده از منحنی نمایی برازش شد و مقدار 0.00224 وزنی بدست آمد. مقدار غلظت بهینه توسط شبکه های عصبی برابر 0.026 درصد وزنی بدست آمد. در نهایت نمودار تشکیل هیدرات co2 در غلظت بهینه با استفاده از نمودار شبیه سازی بدست آمد.

جداکننده های مافوق صوت دارای کاربردهای گسترده ای در فرآورش گاز طبیعی و جداسازی انواع ناخالصی ها از آن می باشند. مطالعات صورت گرفته تا کنون پیرامون جداکننده مافوق صوت عمدتا برای سیالات تک جزئی و تک فاز، بدون در نظر گرفتن میعان اجزا در نازل همگرا- واگرا بوده است. در پژوهش حاضر مدلسازی و شبیه سازی جداکننده مافوق صوت در حالت های چندفازی و چند جزئی از طریق دو روش مختلف صورت می گیرد. در روش اول از معادلات هسته زایی و رشد قطرات برای پیش بینی نرخ میعان اجزا استفاده می گردد. بر خلاف مطالعات قبلی که معادلات موجود برای رشد قطرات عمدتا برای حالت تک جزئی ارائه شده است، در این پژوهش ابتدا به ارائه روشی برای این منظور بر اساس مبانی انتقال جرم که قابل استفاده برای حالت های تک جزئی و چند جزئی است، اقدام شده است. پس از بررسی صحت مدلسازی صورت گرفته با استفاده از داده های تجربی وام گرفته شده از مراجع در حالت های مختلف، شبیه سازی جداکننده مافوق صوت برای جداسازی بخار آب و سولفید هیدروژن از گاز طبیعی انجام می پذیرد. در روش دوم نسبت به پیش بینی نرخ میعان اجزا از طریق ترکیب معادلات کلی جریان با محاسبات تعادلی برای حالت چند جزئی و چند فازی اقدام می شود. سپس شبیه سازی جداکننده مافوق صوت برای تنظیم نقطه شبنم آب و هیدروکربن برای دو مطالعه موردی واقعی انجام می گردد. در نهایت میزان تاثیر پارامترهای مختلف از جمله دما و فشار اولیه و همچنین شکل هندسی نازل، بر بازده و عملکرد جداکننده های مافوق صوت به تفصیل مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن است که جداکننده مافوق صوت قادر به حذف ناخالصی های موجود در گاز طبیعی تا میزان مجاز آن ها می باشد. همچنین با تنظیم محل مناسب برای جمع آوری مایعات ایجاد شده درجداکننده، می توان نسبت به کنترل نقطه شبنم آب و هیدروکربن تا حصول خروجی مورد نظر اقدام نمود. پارامترهای عملیاتی گاز ورودی از جمله دمای اولیه، فشار اولیه و همچنین زاویه بخش همگرا و واگرای نازل، تاثیر فراوانی بر بازده فرآیند، منطقه هسته زایی، محل جمع آوری مایع و عملکرد جداکننده دارند که با طراحی و تنظیم مناسب این پارامترها می توان فرآیند جداسازی از طریق جداکننده مافوق صوت را با بیشترین بازده و کمترین هزینه ممکن انجام داد.

کاهش گاز های گلخانه ای به جهت مبارزه با گرمایش زمین از بزرگترین چالش های پیشرو در مسائل زیست محیطی می باشد.دی اکسید کربن بیشترین سهم را در اجزا گاز های گلخانه ای دارد.لذا جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن جمع آوری شده یکی از مهم ترین راه های مبارزه با گرمایش زمین می باشد.تکنیک های مختلفی برای جمع آوری دی اکسید کربن وجود دارد که بسته به منبع تولید آن متفاوت است.پس از استحصال دی اکسید کربن از اتمسفر چالش بعدی ذخیره سازی آن می باشد.یکی از مکان های مورد توجه در ذخیره سازی دی اکسید کربن، مخازن زیر اقیانوسی می باشد.از مزیت های این مخازن می توان به ظرفیت بالای ذخیره سازی آن ها اشاره نمود.از طرفی خطرات ناشی از نشت دی اکسید کربن در این مخازن نیز از نگرانی های پژوهشگران و کارشناسان می باشد چرا که در صورت نشت با حل شدن در آب، ph آن را تغییر داده و باعث تغییر شرایط اکوسیستم اطراف مخازن گشته و محیط زیست آن منطقه را به خطر می اندازد.لذا ارزیابی خطرات ناشی از نشت و انتخاب مخزن مناسب از ضروریات می باشد. پژوهش های مختلفی در زمینه اندازه گیری ، آزمایش و شبیه سازی مخازن زیر اقیانوسی به جهت بررسی تاثیرات زیست محیطی آن انجام پذیرفته است.در برخی پژوهش های انجام شده پژوهشگران با بررسی شرایط ترمودینامیکی مخزن و امکان سنجی تشکیل هیدرات در مخزن به صورت آزمایشگاهی و نظری وجود هیدرات را به دلیل کم بودن میزان ضریب نفوذ مولکول دی اکسید کربن در شبکه هیدرات ، در جهت کاهش میزان نشت دی اکسید کربن مفید دانسته و از آن به عنوان مانعی طبیعی در برابر نفوذ رو به بالای دی اکسید کربن یاد کرده اند.در تمامی پژوهش های انجام شده در زمینه ذخیره سازی دی اکسید کربن در مخازن زیر اقیانوسی نتایج یا به صورت آزمایشگاهی تحلیل شده و یا با بحث های نظری. ابتکار انجام گرفته در این پژوهش شبیه سازی مخازن زیر اقیانوسی با در نظر گرفتن شرایط تشکیل هیدرات می باشد. نتایج شبیه سازی انجام شده در این پژوهش نیز تاییدی بر تحلیل های آزمایشگاهی و نظری محققین است که در آن با استفاده از نرم افزار comsol در مدت ???? سال در ? مخزن با شرایط مختلف میزان انتشار دی اکسید کربن در پوسته و کف اقیانوس بررسی شد و در نهایت مخازنی که دارای هیدرات بودند کمترین میزان نفوذ و انتشار دی اکسید کربن نشت یافته به کف اقیانوس را نشان دادند.لذا با انتخاب مکان مناسب ذخیره سازی زیر اقیانوسی با در نظر گرفتن شرایط ترمودینامیکی مخزن می توان خطرات ناشی از نشت دی اکسید کربن به داخل آب را به حداقل رسند.

از آنجا که هیدرات های گازی بزرگترین منبع کربن آلی بر روی کره زمین بوده و بخش عظیمی از هیدرات های گازی ، هیدرات های گاز متان می باشند و با توجه به نیاز به یک منبع انرژی جایگزین برای منابع مخازن هیدروکربنی جهت تامین انرژی مورد نیاز آینده ،مبحث هیدرات های گازی متان بسیار مورد توجه و مطالعه قرار گرفته است.بخش زیادی از هیدرات های متان در لایه های بستر اقیانوس ها قرار دارند که این مسئله بازیابی و استخراج گاز متان را دشوار کرده است .از طرف دیگر تجزیه هیدرات های گازی می تواند منجر به وقوع مشکلاتی از جمله نشست بستر اقیانوس ها،زمین لرزه ،ناپایداری کف دریا،پراکندگی رسوبات در اثر فشار گاز آزاد شده ،گرم شدن بیش از پیش زمین و اسیدی شدن آب دریا و صدمه به اکوسیستم اقیانوسی بشود. مسئله وجود و تجزیه هیدرات های کف دریاها و اقیانوس ها همچنین دشواری هایی برای صنعت نفت و گاز مخازن دریایی به بار آورده است. از جمله حفاری غیر ایمن مناطق شامل هیدرات و تجزیه حرارتی هیدرات های بستر اقیانوس ها در اثر عبور خطوط لوله انتقال نفت و گاز و یا سایر تجهیزات مرتبط و در نتیجه ایجاد ناپایداری در بستر دریا و بروز مشکلات یاد شده و علاوه بر آن انفجار و صدمه به تجهیزات استخراج و انتقال سوخت بشود. از این رو بررسی تجزیه خود بخودی هیدرات های بستر اقیانوس ها در اثر عبور خطوط انتقال نفت و گاز از مخازن دریایی از اهمیت بسزایی برخوردار است. پژوهش هایی در زمینه مدل سازی و شبیه سازی تجزیه هیدرات ها ی بستر اقیانوس ها در اثر تزریق بخار ،آب و یا سیال داغ دیگری و یا گرمایش الکترو مغناطیسی رسوبات جهت بازیابی و استخراج گاز متان از مخازن هیدرات انجام گرفته است که در تمامی آنها دمای منبع گرم یعنی همان لوله حاوی سیال داغ و یا الکترود، بر حسب طول آن ثابت در نظر گرفته شده است.در این پژوهش فرآیند تجزیه پیش بینی نشده ی هید رات های متان بستر دریا،در اثر عبور خطوط انتقال گاز از مخازن دریایی و نه به عنوان گرم کردن عمدی رسوبات جهت بازیابی متان، مدلسازی و شبیه سازی شده است که می تواند موجب بروز مشکلات ذکر شده بشود.بعلاوه توزیع دمای سه بعدی در لایه رسوبات بستر اقیانوس به صورت تابعی از سه متغیر شعاع،ارتفاع و زمان محاسبه شده است. در این پایان نامه پس از مدلسازی سه بعدی و شبیه سازی به کمک نرم افزار comsolومحاسبه توزیع دمای رسوبات در اثر عبور خطوط لوله نفت وگاز، از طریق مقایسه دمای رسوبات با دمای تعادلی تشکیل هیدرات ،حجم تقریبی هیدرات تجزیه شده ،گاز آزاد شده و مرز تقریبی تجزیه هیدرات تخمین زده شده وچنین نتیجه گیری می شود که عبور لوله های انتقال نفت و گاز از میان رسوبات حاوی هیدرات ،می تواند موجب تجزیه هیدرات ها و آزاد شدن حجم عظیمی از گاز متان وبروز مشکلاتی احتمالی ذکر شده بشود لذا عبور انتقال سوخت از مخازن زیر دریایی در مناطق شامل هیدرات های گازی می بایست مورد دقت و توجه قرار بگیرد

با توسعه ی بازارهای گاز و فراتر رفتن آن از حدود منطقه ی تولیدی مخازن، ذخیره سازی نقش عمده ای در توازن عرضه و تقاضا در شبکه ی خطوط لوله دارد. ذخیره سازی گاز در مخازن هیدروکربوری تخلیه شده یکی از بهترین و اقتصادی ترین روش هاست. هدف از انجام این پروژه، شبیه سازی فرآیند ذخیره سازی زیرزمینی گاز طبیعی در مخزن شوریجه ی b واقع در میدان خانگیران به کمک نرم افزار petrel می باشد. شبیه سازی با استفاده از اطلاعات مخزنی و داده های آزمایشگاهی مخزن مذکور و به کمک مدل نفت سیاه صورت پذیرفته است. مراحل شبیه سازی شامل ساخت مدل زمین شناسی(مدل استاتیک مخزن)، تعریف خواص شبکه در مدل، معرفی و تغذیه ی چاه ها به مدل، ساخت مدل سیال و مدل سنگ مخزن، وارد کردن اطلاعات تولید و فشار چاه ها، آغازسازی مدل، اجرای مدل و تطابق تاریخچه ی چاه ها به منظور تصحیح مدل، تخلیه ی مخزن و اجرای مدل پایه ی ذخیره سازی می باشد. پس از آن آنالیز حساسیت سنجی مدل نسبت به دبی تولید و تزریق، فشار ترک مخزن در سناریوی تخلیه، مدت زمان سیکل های تزریق و تولید و تعداد چاه های تزریقی و تولیدی انجام شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که پس از تخلیه ی مخزن به فشار ترک 2000 پام، فرآیند ذخیره سازی گاز در سیکل های 6 ماه تزریق/6 ماه تولید با دبی تولید mmscf/day 150 و دبی تزریق mmscf/day 230 در طول بازه ی 30 ساله امکانپذیر است. مطالعه ی حاضر نشان داد که با تغییر مدت زمان سیکل های تزریق و تولید به 9 ماه تزریق/3 ماه تولید و کاهش تدریجی مقدار دبی تزریق و افزایش دبی تولید می توان به یک فرآیند ذخیره سازی پایدار در طول 30 سال دست یافت. همچنین با تعریف 4 چاه تزریقی و تولیدی جدید و تنظیم دبی تزریق و تولید مختلف علاوه بر افزایش انعطاف پذیری سیستم ذخیره سازی می توان به فرآیند ذخیره سازی پایدار رسید.

گاز طبیعی استخراج شده از منابع مستقل گازی و یا چاه¬های نفتی، دارای مقادیر قابل توجهی از ناخالصی¬های مختلف می¬باشد. یکی از مهم ترین این ناخالصی¬ها، بخار آب موجود در گاز می¬باشدکه می¬تواند موجب مشکلات متعددی از جمله یخ زدگی،گرفتگی در شیرهای کنترل، خوردگی در حضور گاز اسیدی وکاهش ارزش حرارتی گاز ¬گردد. بنابراین یکی از فرآیندهای مهم و اساسی تولید گاز طبیعی و فرآورش و انتقال آن نم زدایی است که در بین روش¬های مختلف نم زدایی گاز طبیعی روش جذب سطحی متداول ترین آنها می¬باشد. در هر فرآیند جذب سطحی، جاذب ها نقش تعیین کننده¬ای را ایفا می¬کنند بنابراین هدف از انجام این پایان نامه بهینه سازی شرایط عملی سنتز سیلیکاژل است. این بهینه سازی به منظور بهبود مشخصات فیزیکی جاذب و افزایش ظرفیت جذب بخار آب می¬باشد. به همین منظور، در پژوهش حاضر ابتدا جاذب سیلیکاژل با استفاده از روش سل- ژل سنتز ¬گردید وسپس اثر فاکتورهای موثر مانند ph سیلیکاسل، غلظت پیش¬ماده سیلیکاتی اولیه، دما در مرحله تشکیل ژل و شرایط محلول شستشو با بهره¬گیری از طراحی آزمایشات به روش فاکتوریل جزئی بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده و با استفاده از آنالیز واریانس، مقدار بهینه پارامترها تعیین شدند. از بررسی آماری انجام شده می¬توان بیان کرد در صورتی که ph محلول واکنش برابر با 2، دما برابر با 70 درجه سانتی گراد، غلظت پیش ماده اولیه برابر با 9/0 مول بر لیتر و ph محلول شستشو برابر با 2 باشد، بیشترین میزان جذب بخار آب برابر %wt3/45 بدست خواهد آمد. افزایشی در حدود 20 درصدی میزان جذب بخار آب در جاذب¬های سنتز شده در مقایسه با جاذب صنعتی مورد استفاده در پالایشگاه خانگیران و همچنین افزایشی در حدود 7 درصدی در مقایسه با گزارشات در دسترس از مهمترین نتیجه این مطالعه آزمایشگاهی بوده است که بر مبنای آن می¬توان روش آزمایشگاهی ارائه شده را راهکاری موثر در افزایش ظرفیت جذب بخار آب معرفی نمود.پودر حاصل با روش هایxrf،آنالیزسطح روزنه(bet) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مشخصه یابی شد. تعیین خواص نمونه برتر سنتز شده نتایجی چون سطح ویژه برابر m2/gr 916، توزیع باریک اندازه حفرات به طور متوسط nm 3/1، حجم کل روزنه ها برابر باcm3/gr 4663/0 وقطر ذرات تشکیل شده در ساختار این نمونه در حدود 1 تا 2 میکرون را نشان دادند.

نظر به اینکه صنایع مختلف پسماندهای گوناگونی ایجاد می کنند که دفع غیراصولی آن ها صدمات غیرقابل جبرانی به محیط زیست وارد می کند، لذا اگر بتوان این مواد را به صورت افزودنی به ماده خام یا کلینکر تولیدی کارخانجات سیمان پورتلند اضافه کرد، ضمن صیانت از محیط زیست، باعث افزایش درآمد واحدهای سیمان خواهدشد. هدف این پایان نامه بررسی تجربی تاثیر افزودن پسماندهای جامد تولیدی صنایع مختلف به ماده خام و کلینکر سیمان و سپس اندازه گیری مقاومت فشاری سیمان آمیخته حاصل می باشد. نتایج حاصل از آزمایشات مقاومت فشاری انجام شده بر روی نمونه های بتنی ساخته شده، حاکی ازآن است که افزودن تنها 3 درصد جرمی کاتالیست مستعمل به مواد خام کارخانه سیمان شرق، باعث افزایش مقاومت فشاری بتن ساخته شده تا 20 درصد نسبت به نمونه های شاهد اولیه می گردد. همچنین به عنوان آزمایش های تکمیلی علاوه بر کاتالیست کلاوس مستعمل، کلسیم کربنات ته نشین شده(پسماند جامد میکروکریستالی واحد تصفیه آب نیروگاه برق مشهد) نیز به عنوان افزودنی به کلینکر و سیمان پرتلند افزوده خواهدشد. نتایج حاصل از آزمایشات مقاومت فشاری انجام شده بر روی نمونه های بتنی ساخته شده نشان می دهد که اگرچه مقاومت فشاری مذکور برای تمامی نمونه های (3 تا 25 درصد جرمی) ساخته شده کمتر از نمونه شاهد می باشند، اما به دلیل رعایت حداقل استاندارد موجود و کاهش میزان قابل توجهی از کلینکر مصرفی، هنوز بسیار توجیه پذیر هستند. مضافا براینکه استفاده از پسماندهای مذکور در تولید سیمان، به دلیل این که از دفع غیراصولی پسماندهای مربوطه جلوگیری می کند،کمک قابل توجهی به صیانت از محیط زیست می نماید. در فاز سوم پسماند جامدمیکروکریستالی به کلینکر اضافه شد و نتایج حاصل از مقاومت فشاری نمونه ها همگی زیر مقدار استاندارد بوده و برای ساخت سیمان آمیخته مناسب نیستند.

بازیافت گوگرد از گاز اسیدی در پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد بر مبنای روش کلاوس صورت می پذیرد. حدود 54 درصد از گاز اسیدی درون کوره واکنش به گوگرد تبدیل می شود و مابقی در سه مرحله مبدل کاتالیستی واکنش می دهد. جهت جداسازی گوگرد تولید شده در هر مرحله پس از انجام واکنش، جریان گازی تا دمایی پایین تر از دمای شبنم گوگرد در فشار عملیاتی سرد می شود. پس از آن دمای جریان گازی جهت ورود به بستر کاتالیستی بعدی توسط یک باز گرمکن افزایش داده می شود. در پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد عمل دوباره گرم کردن گاز اسیدی در بستر کاتالیستی اول از طریق خط لوله "24 موسوم بهhot gas صورت می گیرد. که از بای پاس کردن گازهای داغ حاصل از کوره واکنش بدست می آید. اما برای بستر های دوم و سوم از سوزاندن گاز طبیعی درون کوره های کمکی استفاده می شود. هر یک از این دو روش معایب و مزایای منحصر به خود را دارد. آنچه اهمیت بسزایی دارد این است که در استفاده از این روش ها کمترین آسیب به کاتالیست ها وارد شود. در این تحقیق ابتدا به بررسی اثرات جریان hot gas بر راندمان بازیافت گوگرد و میزان گوگرد ورودی به بستر های کاتالیستی پرداخته شده است. و %8 گاز خروجی از کوره واکنش به عنوان بهترین میزان برای این جریان تعیین شد. وسپس جایگزینی جریان hot gas با سایر بازگرمکن ها به وسیله شبیه سازی واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه شهید هاشمی نژاد توسط نرم افزار promax مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از مبدل بخار hp و کوره کمکی جهت افزایش دمای جریان گاز فرآیند قبل از وارد شدن به بستر کاتالیستی اول و تاثیرات آن بر راندمان و طول عمر کاتالیست ها بررسی شده است. همچنین با توجه به دمای بالا در خروجی whb و عدم جداسازی مناسب گوگرد تولید شده در کوره واکنش استفاده از کندانسور بعد از whb و قبل از بازگرمکن مورد مطالعه قرار گرفته است. در صورت جا یگزینی جریان hot gas با مبدل بخار hp و استفاده از کندانسور بعد از whb راندمان کلی 2% افزیش خواهد یافت و تولید گوگرد ton 5/13در روز افزایش خواهد یافت. و گوگرد ورودی به بستر کاتالیستی اول بیش از ton 235 در روز کاهش خواهد یافت. که باعث می شود عمر کاتالیست ها افزایش یابد و افت فشار در قسمت های مختلف واحد کاهش یابد.

نظر به اینکه صنایع مختلف پسماندهای جامد گوناگونی ایجاد می نمایند که دفع غیر اصولی آنها به محیط اطرافشان باعث عواقب زیان آور زیست محیطی می گردد، لذا چنانچه بتوان از پسماندهای مذکور به عنوان افزودنی به خوراک خام واحدهای سیمان یا کلینکر تولیدی آنها استفاده نمود، در این صورت ضمن صیانت از محیط زیست باعث افزایش درآمد برای واحد های تولید کننده سیمان نیز خواهد شد . هدف از انجام این پایان نامه ، بررسی تجربی تاثیر افزودن پسماندهای جامد صنایع مختلف به خوراک کارخانجات سیمان و مشاهده نتایج مقاومت فشاری و xrf بدست آمده از آن با نمونه شاهد می باشد . برای این منظور ابتدا بایستی شرایط پخت بهینه کلینکر تعیین گردد . سپس کاتالیست کلاوس مستعمل ( پسماند جامد واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز هاشمی نژاد ) را جایگزین درصدی از مواد خام کارخانه سیمان شرق مشهد می شود و پس از طی فرآیند پخت درون کوره ( طبق شرایط بهینه پخت ) ، مواد خام تبدیل به کلینکر و در نهایت منتج به تولید سیمان حاوی کاتالیست مستعمل می شود . نتایج مقاومت فشاری حاکی از این مطلب است که افزودن کاتالیست تا 3% به خوراک کارخانه ، باعث افزایش مقاومت فشاری سیمان تولیدی نسبت به نمونه شاهد می باشد . همچنین برای انجام آزمایشات تکمیلی علاوه بر کاتالیست کلاوس مستعمل ، پسماند جامد میکروکریستالی کربنات کلسیم ته نشین شده ( پسماند جامد واحد تصفیه آب نیروگاه برق مشهد ) جایگزین درصدی از کلینکر و سیمان پرتلند می گردد . با توجه به مقاومت فشاری نمونه های آزمایشات تکمیلی ، می توان نتیجه گرفت که کلیه مقاومتهای بدست آمده از سیمانهای آمیخته 3 تا 25 درصد (هر چند نسبت به نمونه شاهد، مقاومتها کمتر می باشد) ، حداقل حد استاندارد را رعایت کرده که این مهم می تواند با توجه به کاهش درصد قابل توجهی از سیمان نسبت به نمونه شاهد، توجیه پذیر باشد.

در پنجاه سال گذشته روند صعودی تجمع دی اکسید کربن در آتمسفر باعث افزایش اثرات گلخانه ای گردیده است که توجه بسیاری را به خود معطوف نموده است. همزمان، افزایش انحلال دی اکسید کربن در آب اقیانوس ها موجب تغییرات اکوسیستم دریایی و آثار مخرب زیست محیطی فراوان از قبیل اسیدی شدن آب اقیانوس ها و از بین رفتن گونه های مختلف جانوری و گیاهی آبزی گردیده است که متاسفانه پژوهش کافی در این زمینه انجام نگرفته است. در این پژوهش، نسبت به بررسی میزان تغییرات دی اکسید کربن در اتمسفر بر اساس نحوه ی رشد جمعیتی، اقتصادی و همچنین استفاده از بسته های انرژی پرداخته شده است و از نتایج آن برای محاسبه ی تاثیر برمیزان اسیدی بودن آب اقیانوس ها و هم چنین اکوسیستم اقیانوسی استفاده گردیده است.در ابتدا وبراساس سناریو های مطرح شده، روند تغییرات غلظت دی اکسید کربن درون اتمسفر در سال های آتی محاسبه می گردد که بر این مبنا، طی سالهای آتی تا سال 2100 الی 2300 غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر رو به افزایش بوده و این افزایش غلظت سبب افزایش فشار جزئی co2بر روی سطح اقیانوس ها شده و بر روی میزان دی اکسید کربن در درون اقیانوس ها اثر می گذارد. از آنجایی که روندتغییرات غلظت دی اکسید کربن در درون اتمسفر به صورت نموداریصعودی-نزولی است، بنابراین انتظار می رود روند تغییرات ph در اعماق مختلف آب اقیانوسها نیز به صورت کاهشی- افزایشی باشد. در مرحله ی بعد به مدل سازی و شبیه سازی تغییرات ph آب در اعماق مختلف اقیانوسها پرداخته شده است. در حل معادلات phدر سطح اقیانوس، فرض بر آن است که آلکانیتی ثابت باشد. در فرض دوم میزان شوری و دمای سطح اقیانوس با گذشت زمان ثابت فرض می شود و سپس با استفاده از فاکتور revelle که در آلکانیتی ثابت به دست آمده است، میزان تغییرات dic در سطح دریا به دست خواهد آمد. با استفاده از این ta و dic به دست آمده در مرحله ی قبل و همچنین معادله ی ارائه شده توسط zeebe و همکاران برای محاسبه ی اسیدیته ی محلول، میزان غلظت یون هیدروژن به دست خواهد آمد. پس از محاسبه ی میزان اسیدیته در سطح ، نوبت به محاسبه ی این میزان در عمق پرداخته شده است. در اینجا تغییرات دما ، شوری و آلکانیتی نسبت به عمق منظور شده است و در نهایت با استفاده از معادله یzeebe و همکاران، میزان غلظت یون هیدروژن و اسیدیته ی اقیانوس به دست خواهد آمد. چنین مشاهده می شود که میزان اسیدیته دارای روندی نزولی- صعودی می باشد. میزان این تغییرات بین سالهای 3000-1959 و عمق 4000-0 به دست آمده است و نشان دهنده ی آن است که میزان اسیدیته بین بازه ی 9.2-8.1 تغییر خواهد کرد.

تجزیه کنترل نشده و خود بخودی هیدرات های متان کف اقیانوس ها و تبدیل آن ها به آب و گاز متان می تواند خطرها و مشکلاتی در برداشته باشد که از جمله آن ها می توان به آسیب و صدمه به تجهیزات استخراج سوخت از مخازن زیر دریاها اشاره کرد. در این پژوهش به دلیل آنکه یکی از مهمترین عوامل تجزیه هیدرات ها، گرم شدن آن ها به وسیله خطوط استخراج و انتقال نفت و گاز می باشد، لذا عبور خطوط استخراج نفت و گاز و تجزیه هیدرات های اطراف آنها و خطرات احتمالی مربوطه، بررسی شده است. همچنین در پژوهش های مشابه، تنها تغییرات دما بر حسب زمان و شعاع بررسی شده اند، اما در این پژوهش دما تابعی از زمان و جهت های شعاعی و محوری در نظر گرفته شده است. پس از آشنایی با حجم کنترل و مدل سازی ریاضی مسئله، معادلات بدست آمده از مدل ریاضی، با روش های ftcs و اورتوگونال کولوکیشن و همچنین با استفاده از نرم افزار کامسول حل شده اند و پاسخ های آنها با یکدیگر مقایسه شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده، حجم هیدرات تجزیه شده، حجم گاز آزاد شده و فشاری که گاز آزاد شده بر لایه رسوبات وارد می کند، بدست آمده اند. با مقایسه کمترین فشاری که می تواند موجب شکست رسوبات شود با فشاری که گاز آزاد شده بر لایه رسوبات وارد می کند، نتیجه گرفته شد که با فرضیات و داده های تجربی استفاده شده، احتمال لغزش لایه موجود بسیار کم می باشد. البته باید به این نکته نیز توجه شود که در صورت عبور چندین خط لوله در یک منطقه، هیدرات های بیشتری تجزیه شده و احتمال رانش لایه ها، نشست و خطرات دیگر افزایش می یابد. در این پژوهش همچنین تاثیر پارامترهای سرعت گاز عبوری در لوله، تخلخل لایه رسوبات و ثابت هدایت حرارتی گاز درون لوله در مقدار و شکل تجزیه هیدرات نیز مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آن افزایش سرعت گاز عبوری در لوله، موجب تغییر شکل منطقه تجزیه شده هیدرات از مخروط به استوانه شده و باعث افزایش حجم هیدرات تجزیه شده می شود. ضمنا با افزایش تخلخل، شعاع و حجم هیدرات تجزیه شده، کاهش یافته. و افزایش مقدار ضریب هدایت حرارتی گاز درون لوله، اثری همانند افزایش سرعت گاز بر روی نرخ انتقال حرارت و تجزیه هیدرات دارد.

وجود ترکیبات خورنده¬ای همچون سولفید¬هیدروژن و دی¬اکسیدکربن موجود در گاز تولید شده از چاه¬های گازی خانگیران، شرایط مستعدی را برای خوردگی لوله¬های مغزی و تاسیسات سرچاهی فراهم می¬کند. یکی از تدابیر مهمی که برای مقابله¬ی با آن اتخاذ می¬شود تزریق نوبتی مواد ضدخوردگی به درون چاه گاز از طریق لوله¬ی مغزی است؛ تا در اثر نیروی وزن سقوط کرده و تمام قسمت¬های لوله¬ی مغزی را با تشکیل لایه¬ی پوشش محافظتی بپوشاند و در برابر خوردگی محافظت نماید. به دلیل وجود گاز با فشار بسیار بالا درون لوله¬ی مغزی، موفقیت روش تزریق نوبتی مواد ضدخوردگی به درون چاه گاز، بدین طریق با تردید روبرو شده است. در این پژوهش ضمن بررسی امکان تشکیل لخته¬ی استوانه¬ای شکل بواسطه¬ی تزریق مواد ضدخوردگی، با ارائه¬ی مدلی مناسب و شبیه¬سازی آن به کمک نرم¬افزارهای متلب و فلوئنت، به تجزیه¬وتحلیل نحوه¬ی سقوط توده سیال ضدخوردگی تزریق شده به چاه¬های گازی خانگیران پرداخته می¬شود. در صورت صحت مدل ارائه شده، نتایج حاصله نشان می¬دهندکه به دلیل فشار بالای گاز درون لوله¬ی مغزی چاه، سقوط لخته¬ی تشکیل شده تا ته چاه امکان¬پذیر نخواهد بود. چنانچه نتایج مذکور واقعیت داشته باشند، می¬بایست تجدیدنطر جدی در نحوه¬ی تزریق نوبتی سیال ضد¬خوردگی انجام گردد. تا از هدر رفتن بیهوده-ی میلیارد¬ها تومان سرمایه درسال ممانعت بعمل آید.

افزایش دمای کره زمین در اثر انتشار گازهای گلخانه ای و غلظت رو به افزایش آن ها از مهمترین مسائل زیست محیطی به شمار می رود که سبب بروز تغییراتی در شرایط آب و هوایی جهانی شده است. در این میان گاز دی اکسید کربن بیشترین درصد را در بین گازهای گلخانه ای به خود اختصاص می دهد. یافتن راهکارهایی مناسب جهت پیش بینی میزان انتشار دی اکسید کربن به محیط زیست، حذف و یا استحصال از منابع تولید و ذخیره سازی آلاینده مذکور از مهمترین اهداف پیش رو در این رساله می باشد. در رساله حاضر جهت پیش بینی میزان انتشار دی اکسید کربن به محیط زیست در سال های 2030 و 2050 از شبکه های عصبی مصنوعی مختلفی استفاده گردید. برای اولین بار در این رساله شبکه عصبی مصنوعی نوینی به نام پرسپترون چند لایه (mlp) پایدار شده ارائه و نتایج حاصله با شبکه رگولاریزاسیون مقایسه شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که بیشترین میزان انتشار در سال های 2030 و 2050 مربوط به کشورهای است که هم دارای جمعیت و هم تولید ناخالص ملی زیادی هستند. وجود دی اکسید کربن (2co) در خوراک ورودی به واحد بازیافت گوگرد (sru) باعث بروز مشکلات عدیده ای می شود. استفاده از شبکه های mlp پایدار شده و رگولاریزاسیون نشان داد که در صورت استفاده از غلظت های 37% وزنی سولفولان، 45% وزنی مونو دی اتانول آمین و 18% وزنی آب در واحد تصفیه گاز ترش (gtu) پالایشگاه خانگیران به طور موفقیت آمیزی می تواند تمامی تولوئن، اتیل بنزن و همچنین حدود 80% بنزن را از خوراک ورودی به واحد sru حذف نماید. همچنین کسر مولی سولفید هیدروژن در خوراک گاز اسیدی واحد sru از 35 % مولی به 57% مولی افزایش پیدا خواهد کرد. در این رساله با ارائه سه سناریوی مختلف جهت تغییر آرایش واحد gtu پالایشگاه خانگیران به منظور تغلیظ گاز اسیدی، برای اولین بار نسبت به بهینه سازی فرآیندی پارامترهای تاثیرگذار بر غلظت سولفید هیدروژن در خوراک ورودی به واحد sru اقدام شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که سناریوی سوم، که در آن از برج غنی سازی در فشار بین برج دفع (psia 30) و فلاش درام (psia 90) استفاده شده است، به طور موفقیت آمیزی می تواند مقدار سولفید هیدروژن موجود در خوراک واحد sru پالایشگاه خانگیران را از مقدار اولیه 335/0 (کسر مولی) به مقدار 7/0 و درصد بازیافت گوگرد را به حدود 97% (از مقدار اولیه 90%) افزایش دهد. استفاده همزمان از سناریوی بهینه سوم و فرآیند پیش گرمایش هوا در واحد sru به طور موثری میزان انتشار دی اکسید گوگرد را از مقدار فعلی 400 تن در روز به کمتر از 75 تن در روز کاهش داد. نتایج حاصل از شبیه سازی ذخیره سازی دی اکسید کربن در مخازن خالی موجود در زیر بستر اقیانوس هایی با عمق کم (200 متر) که امکان تشکیل هیدرات 2co در پوسته زمین وجود ندارد نشان داد که پس از گذشت 50 سال از زمان تزریق، دی اکسید کربن 45% از ضخامت 300 متری پوسته زمین را پیمایش می کند. همچنین پس از سپری شدن 300 و 1000 سال از زمان تزریق، غلظت 2co در کف اقیانوس به ترتیب 50 و 800 مول بر مترمکعب خواهد شد. ناحیه تشکیل هیدرات در پوسته زمین مربوط به مخازن واقع در اقیانوس هایی با عمق متوسط (1500 متر) و عمق زیاد (2500 متر)، از نفوذ 2co حتی پس از گذشت 1000 سال به سطح جلوگیری می کند. نتایج حاصل از مدلسازی انجام شده مربوط به سینتیک فرآیند جایگزینی co2 با متان موجود در هیدرات زیر کف بستر اقیانوس جهت ذخیره سازی آن، با داده های تجربی تطابق مناسبی داشتند. کسر مولی متان آزاد شده در فاز گاز با کاهش فشار سیستم، افزایش کسر مولی اولیه co2 در فاز گاز و افزایش ضریب نفوذ متان در لایه هیدرات افزایش می یابد. همچنین مقدار کسر مولی co2 در فاز هیدرات در ضریب نفوذ mol.s-1.m-1.mpa-1 11-10×6/4 به بیشترین مقدار خود یعنی حدود 4/0 رسید.

منابع عظیمی از گاز طبیعی متان به صورت هیدرات در رسوبات کف اقیانوس وجود دارد. یکی از جدیدترین روش های ارایه شده در دهه اخیر برای بازیابی گاز طبیعی از منابع کف اقیانوس، استفاده از گاز دی اکسید کربن برای جایگزینی در هیدرات متان و بازیابی گاز متان است. بدین طریق می توان علاوه بر آزادسازی و بهره گیری از گاز متان، اثرات گلخانه ای ناشی از گاز دی اکسید کربن را کاهش داد. در این پژوهش، ضمن مدل سازی سینتیک فرآیند جایگزینی، به شبیه سازی و بررسی اثر پارامترهای مختلف از جمله فشار کل سیستم، کسر مولی اولیه دی اکسید کربن و ضریب نفوذ گاز متان در لایه هیدرات بر میزان کسر مولی متان آزادشده در فاز گاز و کسر مولی دی اکسیدکربن در فاز هیدرات اقدام و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل یکپارچه تطابق بسیار مناسبی با مقادیر آزمایشگاهی داشتند. نتایج نشان دادند که کسر مولی متان در فاز گاز با کاهش فشار سیستم و افزایش کسر مولی اولیه دی اکسید کربن در فاز گاز، بیش تر خواهد شد. هم چنین، افزایش حدود 3 برابری ضریب نفوذ متان در لایه هیدرات منجر به افزایش 32 درصدی در کسر مولی متان آزادشده در فاز گاز گردید. نتایج شبیه سازی مدل توزیع یافته برای رآکتور آزمایشگاهی نشان داد که پس از گذشت حدود 278 ساعت از شروع فرآیند، دی اکسیدکربن تا حدود 70 درصد از طول رآکتور نفوذ کرده است. هم چنین تغییرات کسر مولی اولیه دی اکسیدکربن در فاز گاز تزریقی بیشترین تاثیر را در مقدار نفوذ گاز دی اکسیدکربن به درون لایه‎های هیدرات دارد. بر اساس نتایج، بیشتر کردن ضریب نفوذ از مقدار 11-10×6/4 تاثیری بر افزایش نفوذ دی اکسیدکربن به درون لایه های هیدرات ندارد. پیش بینی مدل برای یک مخزن واقعی هیدرات نشان داد که با مقدار ضریب نفوذ در حد مقادیر آزمایشگاهی، بازیابی گاز متان از درون مخزن بسیار کم است اما با افزایش ضریب نفوذ تا مقدار حداکثر، باعث نفوذ دی اکسیدکربن به درون لایه های هیدرات متان به مقدار 68 متر درون مخزن پس از گذشت دو سال از شروع تزریق شده است و در این مدت حدود 205000 مترمکعب در روز گاز متان بازیابی شده که به نرخ صنعتی و قابل قبول تولید گاز ( 105×3) نزدیک می باشد.

واحد بازیافت گوگرد یکی از واحدهای اساسی پالایشگاه های نفت و گاز است که علاوه بر مسائل اقتصادی در زمینه ی مسائل زیست محیطی اهمیت بسیار زیادی دارد. با افزایش آلودگی هوا روز به روز قوانین زیست محیطی سختگیرانه تر می شود بنابراین بهبود شرایط این واحد بسیار حائز اهمیت است. امروزه یکی از ابزارهای قدرتمند در بهبود شرایط عملیاتی واحدهای صنعتی، استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی می باشد. علی رغم پژوهش های متعددی که تاکنون برای شبیه سازی صحیح واحد بازیافت گوگرد به روش کلاوس در مقیاس صنعتی انجام شده است نتایج این شبیه سازی ها چندان با شرایط واقعی سازگاری ندارند. نرم افزارهایی که به طور معمول در شبیه سازی واحد بازیافت گوگرد مورد استفاده قرار می گیرند (نرم افرارهای promax و sulsim ) تنها به شبیه سازی ایدآل و حالت پایای فرآیند می پردازند. در این پروژه مدل سازی دینامیکی کوره ی واکنش، دیگ بازیافت حرارت، بسترهای کاتالیستی و کندانسورهای واحد بازیافت گوگرد انجام شده است و برنامه ی مربوط به هر یک از آن ها توسط نرم افزار متلب نوشته شده است. مدل های نوشته شده کاملاً انعطاف پذیرند و به راحتی می توان تاثیر عوامل مختلف را در آن ها در نظر گرفت. کوره ی واکنش مهم ترین بخش واحد بازیافت گوگرد است از این رو تمرکز بیشتری بر آن شده است. تا کنون مطالعات زیادی در رابطه با شبیه سازی کوره انجام شده است در اکثر این پژوهش ها استفاده از روش سینتیکی به عنوان بهترین روش برای شبیه سازی کوره مطرح شده است اما به دلیل این که هنوز اطلاعات سینتیکی واکنش های کوره کامل نیست این روش نیز چندان دقیق نمی باشد. در این پروژه مدل سینتیکی شامل چهارده واکنش از مهمترین واکنش های کوره است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان می دهند که مدل سینتیکی دقتی در حد نرم افزار پرومکس دارد با این مزیت که به کمک این روش پروفایل دما و غلظت ترکیبات در طول کوره بدست آمده اند علاوه بر آن شبیه سازی دینامیکی کوره نیز انجام شده است، در صورتی که در نرم افزار پرومکس این امکانات وجود ندارد. در نهایت سیستم کنترل واحد کلاوس و راهکارهایی که برای بهبود این ساختار کنترلی مطرح شده است مورد بررسی قرار گرفته اند.

تنظیم نقاط شبنم آب و هیدروکربن در گازهای طبیعی از اهمیت زیادی در پالایشگاه های گاز برخوردار است. تکنولوژی جداکننده های مافوق صوت (3s) اخیرا بعنوان یک تکنولوژی مدرن به منظور کنترل نقطه شبنم آب و هیدروکربن و استخراج اجزای مورد نظر از گاز طبیعی معرفی شده است و امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. جداسازی مطلوب و مناسب میعانات هیدروکربنی سنگین و آب از جریان گاز طبیعی تاثیر بسزایی بر روی فرآوری، انتقال و توزیع این محصول با ارزش دارد. این عمل بخوبی توسط جداکننده های مافوق صوت که جداسازی زیر میکرون ذرات مایع از هر جریان گازی را فراهم می آورند می تواند انجام گیرد. این روش جداسازی پیشرفته بر مبنای انبساط آدیاباتیک جریان چرخشی گاز تا سرعتهای مافوق صوت داخل یک دستگاه با اندازه بسیار کوچک استوار است. در این رساله ابتدا به مدلسازی و شبیه سازی نازل جداکننده مافوق صوت با هدف پیش بینی رفتار جریان و تعیین محل موج ضربه ای قائم با استفاده از معادلات حاکم بر جریان گاز کامل و حقیقی در سه حالت: 1) کل سیستم بصورت فرآیند آیزنتروپیک 2) انبساط و تراکم آیزنتروپیک در نازل- دیفیوزر همراه با موج شوک غیر آیزنتروپیک 3) کل سیستم بصورت فرآیند غیرآیزنتروپیک، پرداخته شده است. نتایج حاصله بوضوح نشان می دهد که فرآیند غیر آیزنتروپیک باعث وقوع زودتر موج شوک می شود که این امر مانع از سرمایش مناسب جریان گاز شده و در نتیجه جداسازی مناسب مایعات مختل می گردد. همچنین اثر متغیرهای عملیاتی مختلف بر روی عملکرد کلی جداکننده مافوق صوت تحت شرایط غیر آیزنتروپیک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که زاویه نازل واگرا و سرعت گاز ورودی تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی نسبت بازیابی فشار واحد 3s دارند. در مرحله بعد، کارایی دو ساختار مختلف از جداکننده مافوق صوت شامل یک نازل- دیفیوزر همراه با موج شوک و دو نازل- دیفیوزر متوالی از لحاظ بازیابی فشار در شرایط آیزنتروپیک و غیر آیزنتروپیک (با فرض رفتار گاز کامل و حقیقی) مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی های انجام شده مبین آن است که ساختار دوم (شامل دو نازل- دیفیوزر متوالی) بازیابی فشار بیشتری برای گازهای ایده آل در هر دو شرایط آیزنتروپیک و غیر آیزنتروپیک فراهم می آورد، اما بطور جالب توجهی زمانیکه رفتار گاز بصورت حقیقی در نظر گرفته شد هیچگونه تفاوت عملی از لحاظ اهداف بازیابی فشار بین دو ساختار در شرایط غیر آیزنتروپیک مشاهده نگردید. بنابراین برای بیشتر کاربردهای عملی (که معمولا حالت گاز غیر ایده آل بوده و در شرایط غیر آیزنتروپیک بسر می برد) استفاده از ساختار اول بخاطر داشتن انعطاف پذیری عملیاتی بالاتر، دارای مزیت بیشتری است. سپس به مدلسازی و شبیه سازی جداکننده های مافوق صوت با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی بعنوان ابزاری قدرتمند برای مدلسازی تجربی فرآیندهای مختلف مهندسی پرداخته می شود. از بین انواع شبکه های عصبی مصنوعی، شبکه موسوم به grbf به دلیل آنکه مبتنی بر تئوری مستحکم رگولاریزاسیون خطی چند متغیره می باشد، بکار گرفته شد. نتایج بدست آمده با پیش بینی های حاصل از مدلهای تئوری تطابق مناسبی دارند. نتایج بخوبی نشان می دهند که شبکه عصبی grbf آموزش یافته بصورت بهینه، می تواند با دقت و سرعت بالایی برای اهداف طراحی و آنالیز روند واحدهای 3s در مقیاسهای پایلوت و صنعتی بکار گرفته شود. در ادامه به بررسی، مدلسازی و شبیه سازی فرآیندهای هسته زایی و رشد قطرات پرداخته شد. با ارزیابی ها و بررسی های مختلف انجام گرفته، یک مدل کاربردی و قابل اطمینان برای پیش بینی رفتار فرآیندهای مذکور ارایه گردید. تطابق بسیار خوب نتایج بدست آمده از مدلسازی با داده های آزمایشگاهی موجود در مقالات دلیلی بر این ادعا است. در نهایت بدلیل اهمیت شدت چرخش و شتاب سانتریفیوژی (که متاثر از زاویه پره های داخل محفظه ایجاد چرخش می باشند) بر روی بازده جداسازی جداکننده های مافوق صوت، مدلسازی و شبیه سازی جداکننده های مذکور در سه بعد مکانی بصورت پایا و با طراحی به کمک کامپیوتر انجام گرفت. بر این اساس، مقادیر بهینه مولفه های سرعت محوری، زاویه ای و شعاعی بترتیب در m/s 60 ، rps 70 و m/s 20 بدست آمده اند که بر مبنای آنها می توان زاویه بهینه پره های ساکن در محفظه ایجاد چرخش را محاسبه نمود. بعلاوه در بخش انتهایی، اثر دما و فشار گاز ورودی روی شدت چرخش و شتاب سانتریفیوژی نیز بررسی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که با افزایش دما و فشار، عدد چرخش و شتاب سانتریفیوژی کاهش می یابند. همچنین، تعاریف مختلف برای محاسبه عدد چرخش در این پژوهش مد نظر قرار گرفته شده است و مناسبترین معیار برای ارزیابی شدت چرخش انتخاب گردید. حداکثر شتاب سانتریفیوژی بدست آمده در این بررسی با استفاده از مولفه های بهینه سرعت، 606294 برابر شتاب ثقل بدست آمده است که مقداری بسیار مناسب برای جداسازی قطرات مایع ایجاد شده در جداکننده های مافوق صوت با اندازه زیر میکرون می باشد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

اگرچه اخیرا روش های نوینی مانند جذب سطحی و استفاده از غشاء های گوناگون برای جداکردن سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن از گاز طبیعی در مقیاس آزمایشگاهی ارائه گردیده اند، لیکن هنوز استفاده از روش های جذب مبتنی بر استفاده از حلال به دلیل سهولت کاربرد و شرایط عملیاتی مناسب از اهمیت کاربردی خاصی برخوردار می باشد. علاوه بر این، روش مذکور می تواند برای محدوده وسیعی از دبی گاز ها و غلظت ناخالصی ها در گاز ورودی به فرآیند استفاده شود. در صورتی که روش هایی مانند جذب سطحی معمولا برای غلظت های پایین ناخالصی در گاز ورودی مناسب بوده و سیستم های غشایی نیز به دلیل محدودیت های موجود در انتخاب پذیری آنها، عموما قادر به تصفیه گاز تا حد مجاز مورد نظر (مثلا ppm4 برای سولفید هیدروژن) نمی باشند. علیرغم کاربرد زیاد برج های سینی دار در فرآیند شیرین سازی گاز طبیعی، استفاده از برج های آکنده نیز به دلیل مزایای عملیاتی مختلف مانند سطح انتقال جرم بسیار وسیع و افت فشار ناچیز آنها روز به روز گسترش بیشتری در صنایع نفت و گاز می یابد. ضمنا به دلیل وقوع روزافزون پدیده گلخانه ای (global warming)، جداسازی دی اکسید کربن از هوا نقش مهم تری در صیانت از محیط زیست ایفا می نماید. در این پایان نامه، ضمن راه اندازی وکالیبراسیون دقیق یک سیستم جذب آکنده از حلقه های راشیگ برای جداسازی دی اکسید کربن از هوا، نسبت به بررسی هیدرولیکی و انتقال جرمی برج مربوطه اقدام گردید. در این راستا از حلال های مختلفی مانند محلول های dea، mdea و سود استفاده شد و اطلاعات جامعی در خصوص راندمان جذب برای هر یک از حلال های مذکور در دبی ها و غلظت های گوناگون فازهای گاز و مایع بدست آمد. در مرحله بعد نسبت به بررسی مقایسه عملکرد نرم افزارهای شبیه سازی hysys و aspen با اطلاعات تجربی بدست آمده در آزمایشات، اقدام شد که مطالعات انجام شده مبین عملکرد بسیار مشابه و نه چندان مطلوب هر دو نرم افزار مذکور جهت پیش بینی فرآیندهای مورد نظر بود. در قسمت آخر پروژه نیز از شبکه های عصبی مصنوعی rbf و mlp برای مدلسازی فرآیند جذب آکنده استفاده گردید. اگرچه هر دو شبکه مذکور به مراتب بهتر از نرم افزارهای شبیه سازی قبلی (hysys و aspen ) در پیش بینی شرایط جذب عمل نمودند، لیکن شبکه های عصبی از نوع rbf به دلیل دارا بودن مبانی علمی مستحکمتر و همچنین قابلیت فیلتر نمودن نویز، از عملکرد مناسب تری برخوردار بودند. لازم به تذکر است که برای بهینه سازی کامل شبکه های rbf در این پروژه، از روش های پیشرفته ای برای انتخاب مقادیر مناسب پارامتر رگولاریزاسیون و گستردگی توابع مبنای گاوسین استفاده گردید.

توزیع اندازه حفرات (psd) و توزیع انرژی (aed) از مشخصات حائز اهمیت جاذبها می باشند. توزیع انرژی و توزیع اندازه حفرات رابطه نزدیکی با یکدیگر دارند و با تعیین یکی از آنها به سادگی می توان دیگری را مشخص نمود. روش های رو به جلو و معکوس برای تعیین این توابع وجود دارند. در روش معکوس به علت غیر مربعی بودن یا بد شرطی بودن ماتریس ضرایب توزیع، امکان معکوس گرفتن از آن، مشکل یا غیر ممکن است. با استفاده از روش رگولاریزلسیون خطی می توان بر مشکلات مذکور غلبه کرد. برای تعیین پارامتر بهینه روش رگرسیون ستیغی و رگولاریزاسیون از ترکیب روش loocv و gsvd می توان استفاده کرد. در این تحقیق پس از بررسی اثر ایزوترم موضعی (کرنل) بر تعیین توزیع اندازه حفرات (psd) نتیجه گیری شد که تعیین psd تا حد زیادی به انتخاب ایزوترم موضعی (کرنل) صحیح وابسته است. بنابراین روش جدیدی جهت حذف این ایزوترم از معادلات جذب ارائه گردید که مبنای آن استفاده از معادلات میعان بجای معادلات جذب می باشد. در صورتیکه توزیع اندازه حفرات (psd) حساب شده می تواند دقیقاً برای جذب سطحی نیز استفاده شود زیرا psd جاذب جامد مشخصه ویژه آن است و به فرآیند جذب سطحی یا میعان وابسته نیست. برای هر جاذب می توان یک ترکیب مناسب پیدا کرد که توسط حفرات جامد قابل جذب نباشد (در فشار کم مناسب) اما در مزوپورها و مایکروپورهای جاذب با استفاده از اثر مویینگی مایع شود. از مثالهای مصنوعی متنوعی برای آزمودن این روش استفاده شد که نتیجه حاصل از مثالها نشانگر قدرت بالای این روش در تعیین توابع توزیع می باشند.