محلول آبی آلکانول آمین ها استفاده گسترده ای برای حذف گاز های اسیدی، نظیر co2 و h2s از گازهای صنعتی و گاز طبیعی دارد. همچنین مدل سازی ترمودینامیکی حلالیت گاز های اسیدی در محلول های آبی آلکانول آمین ها و مخلوط آن ها برای طراحی برج های جذب به منظور خالص سازی جریان گاز طبیعی مورد نیاز است. مدل ترکیب موضعی غیر الکترولیتی n-wilson-nrf برای مدلسازی تعادل بخار-مایع گازهای اسیدی (co2 و h2s) در سیستم های آبی آلکانول آمین ها استفاده شد. برای رفتار غیر ایده آلی اجزاء در فاز مایع از معادلات ضریب فعالیت مدل مذکور استفاده گردید. در این کار با استفاده از مفهوم جفت یون مدل n-wilson-nrf برای بیان نیرو های برد کوتاه در سیستم های آبی الکترولیتی آلکانول آمین ها بکار گرفته شد. برای برهمکنش های برد بلند از مدل pitzer-debye-hückel استفاده شد. دراین تحقیق با استفاده از مدلسازی حلالیت گاز در محلول ها، داده های حلالیت گاز های co2 و h2s در محلول های آبی سامانه های mea ، dea ، mdea و amp در محدوده وسیعی از دما (0-140c) ، فشار جزئی (0.001-1000 kpa) و بارگیری گاز های اسیدی (0.001-1.0 mol gas/mol amine) برازش شدند. برای نشان دادن قابلیت پیش بینی مدل، با استفاده از پارامتر های برهمکنش سامانه های دو جزئی و سه جزئی حلالیت گاز های اسیدی در یک سامانه سه جزئی amp-h2o-co2 و دو سامانه چهار جزئی amp-mea-h2o-h2s و mdea-dea-h2o-co2 بدون هیچگونه پارامتر قابل تنظیم جدیدی در شرایط مختلف پیش بینی شد. نتایج بدست آمده از مدل توافق بسیار خوبی را با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد.

امروزه بازیابی دی اکسید کربن از گازهای دودکش خروجی از واحدهای نیروگاهی و پالایشگاهی به عنوان مهمترین منابع تولید گازهای گلخانه ای, یکی از اساسی ترین دغدغه های فعالیت در زمینه مسائل زیست محیطی می باشد. در راستای تحقیقات و تلاش های انجام شده، در این تحقیق سعی شده با استفاده از روشی جدید و نگاهی متفاوت، مدل سازی غیر تعادلی-سینتیکی فرایند جذب co2 توسط محلول های آلکانول آمین در برجهای سینی دار واحد جذب صورت گیرد. در مدل مذکور هر مرحله از برج به صورت ترکیبی متوالی از یک جعبه فرضی انتقال جرم و یک راکتور در نظر گرفته شده است. انتقال جرم در جعبه فرضی بصورت فیلم تئوری در نظر گرفته شده و واکنش نیز در قالب یک راکتور ناپیوسته فرض شده است. برنامه کامپیوتری مدل مذکور توسط نرم افزار matlab, برای جذب دی اکسیدکربن در سه سامانه مختلف حلال آلکانول آمین از جمله محلول متیل دی اتانول آمین (mdea), محلول مونواتانول آمین (mea) و محلول دی گلایکول آمین (dga) نوشته شده است. مقایسه نتایج حاصل از مدل مذکور با نتایج حاصل از یک شبیه سازی دقیق عددی برج جذب انجام شد. مقایسه با نتایج داده های واقعی برج جذب mea واحد آمونیاک پتروشیمی رازی, و نیز مقایسه با نتایج حاصل از شبیه سازی با استفاده از نرم افزارهای aspen و hysys که به ترتیب از مدل های electrolyte-nrtl و kent-eisenberg برای محاسبات تعادلی آنها استفاده شده, حاکی از صحت عملکرد مدل مذکور می باشد. همچنین اثر پارامترهای مختلف مانند دما، شدت جریان و غلظت حلال و ... بر عملکرد برج جذب مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق نانوکامپوزیت های پلی پروپیلن- سلیکا و پلی پروپیلن- پلی آمید6- سیلیکا در مقادیر و اندازه های مختلف ذرات سلیکا با استفاده از روش اختلاط مکانیکی در حالت مذاب تهیه شده و خواص ویسکوالاستیک آن ها با استفاده از آزمایش های متنوع رئولوژیکی شامل آزمایش های نوسانی تغییر دامنه کرنش یا فرکانس و آزمایش چرخشی انذازه گیری تنش و گرانروی برشی با تغییرات نرخ کرنش، مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این اثر خواص سطحی ذرات نیز بر رفتارهای ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت های تهیه شده، مورد بررسی قرار گرفته است. در مورد نانوکامپوزیت های دو جزئی پلی پروپیلن- سیلیکا، افزایش درصد وزنی ذرات باعث افزایش خواص ویسکوالاستیک کامپوزیت ها و هم چنین بروز یک رفتار شبه جامد در نانوکامپوزیت ها می شود. این رفتار شبه جامد که با افزایش اندازه ذرات و یا اصلاح سطح آن ها با گروه های آب گریز کم رنگ تر می شود، خود را به صورت کاهش شیب نمودارهای مدول های ذخیره ای و اتلافی در نواحی فرکانس پایین و یا بروز یک تنش تسلیم در آزمایشهای نوسانی تغییر فرکانس و آزمایش های چرخشی تغییرات تنش برشی بر حسب تغییرات نرخ کرنش، نشان می دهد. طبق مشاهدات صورت گرفته در مورد نانوکامپوزیت های سه جزئی پلی پروپیلن- پلی آمید6- سیلیکا، با صرف نظر از خواص سطحی، نانوذرات غالبا در سطح مشترک دو فاز پلیمری قرار می گیرند و همین عامل باعث افزایش خواص ویسکوالاستیک کامپوزیت ها می شود. به علاوه می توان نتیجه گیری کرد که با افزایش درصد وزنی ذرات، کاهش اندازه و آب دوست شدن سطح آن ها، علاوه بر افزایش خواص ویسکوالاستیک کامپوزیت ها، سازگاری دو فاز پلیمری هم به طور نسبی افزایش می یابد.

شیرین کردن گاز طبیعی و جدا کردن گازهای اسیدی از فرآیندهای اصلی در پالایش گاز می باشد. احیای گازهای اسیدی مانند سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن،به منظور افزایش کاربری تجهیرات صنعتی و تجاری جریان های هیدرو کربنی، کاهش چنین آلاینده های سمی در محیط ، کاهش مسائل خوردگی در تجهیزات و خطوط لوله انجام می شود. در ضمن برای به کار گیری مزیت این گازها در دیگر فرآیندهای صنعتی نیز جداسازی صورت می گیرد. مانند تولید سولفور، از گاز so2 .همچنین از co2 جدا شده به عنوان خوراک واحد اوره ، تزرق به چاههای نفت، مصرف در صنایع غذایی یا تولید یخ خشک میتوان استفاده کرد. در احیای گازهای اسیدی از مخلوط گازی، اصولا واکنش شیمیایی به همراه جذب فیزیکی صورت میگیرد که این واکنش شیمیایی بین گازهای اسیدی و اجزای محلول آبی اتفاق می افتد که منجر به سیستمهای الکترولیتی می گردد.برای جذب این نوع گازها از حلالهای آلکانول آمینی با قدرت و سرعت جذب بالا استفاده میشود. در این تحقیق در فشار جزئی های متفاوت (1747/0، 2620/0، 4397/0، 6987/0 اتمسفر)، دماهای مختلف(20 ،50،40،30) و غلظت های گوناگون از حلالهای 2 -آمینو - 2 متیل-1 پروپانول(amp) و پپرازین(pz) (به عنوان فعال کننده) و مخلوطی از آنها در فشار کلی یک اتمسفر،بار مولی co2 اندازه گیری شده است. همان طور که انتظار می رفت تا یک فشار جزیی خاص ، با افزایش فشار افزایش در حلالیت و با افزایش دما کاهش در حلالیت مشاهده شده است.در ضمن با افزایش مقدار پپرازین بعد از یک فشار خاصی مقدار بار مولی زیاد شده است.سپس نتایج تجربی با مدل deshmukh –mather و نرم افزار matlab شبیه سازی گردیده و پارامترهای دوتایی قابل قبولی به دست آمده اند.که از طریق این پارامترها نیز بار مولی در شرایط مختلف محاسبه و با حالت تجربی مقایسه شده است و خطای کلی قابل قبولی ارائه شده است.

برای مدلسازی ترمودینامیکی سامانه های پلیمری از معادلات حالت، مدلهای انرژی گیبس مازاد و یا ترکیبی از این دو روش و قوانین اختلاط eos/ge استفاده میشود. در این تحقیق ابتدا از معادله حالت چاه مربعی وسپس از انرژی گیبس برای محاسبات تعادلی محلولهای دوجزئی ویک جزئی پلیمرها استفاده می شود. از معادله حالت چاه مربعی برای محاسبات فشار و حجم ویژه مایع سیالات غیرپلیمری و حجم ویژه سیالات پلیمری خالص استفاده شده است. این معادله حالت شامل دو بخش مرجع و اغتشاش می باشد. بخش مرجع شامل عبارت های حالت ایده آل و زنجیره کرات سخت است.برای بخش اغتشاش از معادله حالت چاه مربعی ارائه شده توسط حق طلب و مظلومی بر اساس مدل عدد کئوردیناسیون ارائه شده استفاده می گردد. معادله حالت چاه مربعی دارای سه پارامتر قابل تنظیم قطر سگمنت، انرژی برهمکنش و تعداد سگمنت می باشد. از این معادله حالت جهت محاسبه فشار و حجم ویژه 23سیال غیرپلیمری و حجم ویژه 24پلیمر مذاب خالص استفاده شده و نتایج بسیار خوبی حا صل گردیده است.خطای مدل در محاسبات فشار بخار % 97/0 و حجم ویژه حالت مایع سیالات غیر پلیمری% 83/1 و در محاسبات حجم ویژه پلیمرهای مذاب خالص،%61/0 می باشد. مدلسازی ترمودینامیکی محلولهای پلیمری با استفاده از مدل انرژی گیبس مازاد صورت گرفته است. مدل ارائه شده شامل دو بخش ترکیبی و باقیمانده می باشد.برای بخش ترکیبی از مدل فلوری-هاگینز و برای بخش باقیمانده از مدل سگمنتی n-wilson-nrf،(s-wilson-nrf) استفاده شده است. مدل s-wilson-nrfدارای 2 پارامتر قابل تنظیم برای هر محلول دوجزئی پلیمر- حلال می باشدکه هر پارامتر دارای 2 ضریب است که وابستگی مدل به دمای محلول را نشان میدهند. فعالیت حلال در 18محلول پلیمری مختلف با استفاده از این مدل محاسبه شده است. خطای مدل نسبت به داده های تجربی موجود%32/5 بوده که خطای قابل قبولی می باشد. کلمات کلیدی: انرژی گیبس مازاد، پلیمر، معادله حالت چاه مربعی، مدل n-wilson-nrf، اغتشاش.

حذف گازهای اسیدی با استفاده از روش جذب توسط محلول آلکانول آمینها یکی از متداول ترین روش تصفیه ناخالصی از جریانهای فرآیندیِ حجم بالا در صنایع شیمیایی مانند جریان گاز طبیعی است. یکی از مراحل ضروری در طراحی چنین فرآیندهایی دسترسی به داده های آزمایشگاهیِ حلالیت گازهای اسیدی در محلول آلکانول آمین ها و مدلسازی ترمودینامیکی آنها می باشد. محاسبات تعادلی بخار- مایع محلولهای گاز اسیدی-آب- آلکانول آمینها از نقطه نظر نظری و بدلایل متفاوت مانند غیر ایده آل بودن سامانه های موجود، مکانیزم ذره زایی و همچنین وجود واکنش شیمیایی در فاز مایع پیچیده است. در این رساله از روش معادله حالت برای مدلسازی ترمودینامیکی این سامانه ها استفاده شده است. بدین منظور، در ابتدا، بر اساس مفهوم ترکیب موضعی اصلاح شده، مدل عدد کئوردیناسیون جدیدی برای سیالات چاه مربعی توسعه داده می شود. این مدل دارای ویژگی هایی مانند سادگی شکل آن، دقت خوب در ارائه داده های شبیه سازی کامپیوتری و همخوانی با شرایط مرزی چگالی بالا و پایین است. سپس با استفاده از این مدل، یک عبارت جدید برای قسمت جذب معادله حالت چاه مربعی بدست می-آید. با ترکیب این عبارت جذب با معادلات دافعه موجود، دو معادله حالت جدید، که یکی از آنان مکعبی می باشد، ارائه می شود. از این معادلات حالت جدید برای برازش داده های فشار بخار و چگالی فاز مایع و پیش بینی چگالی فاز بخار 38 ماده خالص استفاده شده است. درصد خطای کلِ معادلات حالت غیر مکعبی و مکعبی در برازش داده های فشار بخار مواد خالص، به ترتیب، 29/1 و 71/2 می باشد. در ادامه با استفاده از ترکیب معادله حالتِ مکعبیِ چاه مربعی با عبارت بُرن و نظریه تقریب متوسط کروی، یک معادله حالت الکترولیتی جدید توسعه داده می شود که از آن برای برازش داده های ضرایب فعالیت بیش از 130 محلول آبی- الکترولیتی قوی استفاده می گردد. درصد خطای کلِ معادله حالت مکعبیِ چاه مربعیِ الکترولیتی در برازش داده های ضرایب فعالیتِ 132 محلول آبی- الکترولیتی قوی 20/1 است. همچنین از این معادله حالت برای پیش بینی ضرایب اسمزی و چگالی محلولهای الکترولیتی نیز استفاده شده است. در مرحله بعد، معادله حالت مکعبیِ چاه مربعیِ الکترولیتی برای ارائه فشار کل و جزئی گازهای اسیدی در محلولهای آلکانول آمین مختلف مانند mdea، dea، mea و مخلوط آنان در بازه ی وسیعی از بارگذاری، دما و فشار بکار گرفته می شود. همچنین در این رساله داده های آزمایشگاهی حلالیت گاز h2s در محلول آبی dipa و dipa+piperazine با استفاده از دستگاه تعادلی که بر اساس روش ایستایی طراحی شده است، اندازه-گیری می شود. در پایان نیز پیش بینی موفقیت آمیز فشار جزئی گاز h2s در محلول آبی dipaو dipa+piperazine توسط معادله حالت مکعبیِ چاه مربعیِ الکترولیتی (درصد خطای کل 41/17) انجام می گیرد.

شناخت ترکیبات سنگین نفتی و تعیین ساختار آنها امروزه دارای اهمیت فراوانی است. برای طراحی تجهیزاتی که شامل فرایندهایی از قبیل تعادلات فازی و یا واکنشهای شیمیایی میباشند دانستن ساختار شیمیایی ترکیبات نفتی بسیار مهم است. در تحقیق پیش رو به بررسی ساختار برش هیدروکربنی سنگین ته ماند برج تقطیر تحت خلأ vb پرداخته شده است. برای انجام این امر، ابتدا ترکیب درصد گروههای اصلی هیدروکربنی (پارافین- نفتن- آروماتیک) با روش طیف سنجی 13cnmr تعیین شده است.بر اساس اصلاح ساختارهای پارافین و آروماتیک ارایه شده توسط روزیکا و استفاده از ساختارهای ارایه شده توسط اسپادا مدلهایی برای گروههای اصلی هیدروکربنی در برشvb پیشنهاد شده است. با استفاده از روشی جدید، وزن مولکولی متوسط هر کدام از گروههای اصلی محاسبه شده و به کمک آن پارامترهای مدلهای مولکولی مورد بررسی، به دست آمده است. برای بررسی دقت مدلهای ارایه شده از رابطه فشار بخار بر حسب مشارکت گروهی، موسوم بهamp و نسبت کربن به هیدروژن استفاده گردیده است. نسبت کربن به هیدروژن مدلهای ارایه شده محاسبه و با نسبت کربن به هیدروژن برش مقایسه شده است. نتایج نشان میدهند که نسبت کربن به هیدروژن پارامتر مناسبی برای بررسی دقت ساختارهای ارایه شده نمیباشد. همچنین بر اساس فشار بخارهای محاسبه شده، نقطه جوش میانی مخلوط مولکولهای مدل محاسبه گردیده و با نقطه جوش میانی برش که از طریق آزمایش به دست آمده، مقایسه شدهاست و بر این اساس بهترین ساختارها برای نمایندگی گروههای اصلی هیدروکربنی موجود در برش vb انتخاب گردیده است. نتایج نشان میدهند انجام اصلاحات بر روی ساختارهای ارایه شده توسط روزیکا منجر به ارایه ساختارهای دقیقتری میشود. انجام اصلاحات بر روی مولکول آروماتیک و لحاظ کردن حلقههای دوگانه تأثیر چندانی بر روی بهبود دقت مدلها نداشته ولی اصلاح مولکولهای پارافین و اصلاح شاخههای آلکیلی متصل به حلقههای نفتن و آروماتیک منجر به بهبود بیشتر دقت میگردد. از طرف دیگر ساختارهای اولیهی پیشنهاد شده توسط روزیکا همچنان از دقت مناسبی برای مدل سازی برش سنگین ته ماند برج تقطیر تحت خلأ برخوردار هستند، این امر نشان دهندهی این است که ساختارهای روزیکا میتوانند برشهای گوناگونی را از سبک تا سنگین به خوبی نمایندگی کنند.

در این پژوهش به بررسی خواص رئولوژیکی نانوکامپوزیت‏های abs/sio2 و آمیخته های پلیمری abs/pa6/sio2 پرداخته شد و اثر عوامل مختلف نظیر درصد وزنی، اندازه و گروه های سطحی نانوذرات بر خواص ویسکوالاستیک نانوکامپوزیت‏ها مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های رئولوژیکی نظیر تغییر دامنه کرنش، تغییر بسامد و آزمایش چرخشی انجام شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد وزنی و کاهش اندازه ذرات در بازه مورد بررسی، موجب کاهش ناحیه نیوتنی و بروز زود هنگام رفتار نازک شدن برش در محدوده نرخ کرنش پایین، مشاهده رفتار شبه-جامد در محدوده بسامد های پایین و کاهش ناحیه ویسکوالاستیک خطی می شود. بعلاوه استفاده از نانوذرات اصلاح شده سیلیکا موجب کاهش مدول و ویسکوزیته نانوکامپوزیت‏ها شد. آزمایش های ریخت شناسی نیز برای بررسی اثر نانوذرات بر ساختار کامپوزیت‏ها انجام گرفت. نتایج این آزمایش ها نشان داد که کاهش اندازه و افزایش درصد وزنی نانو ذرات در آمیخته های پلیمری منجر به توزیع بهتر فازها در یکدیگر می شود و مشاهده شد که نانوذرات آب‏دوست سیلیکا باعث پراکندگی مناسب تر فاز pa6 در زمینه abs می شوند. طیف استراحت نانوکامپوزیت‏های شامل درصدهای پایینی از ذرات 40 نانومتری با استفاده از مدل عمومی ماکسول، توسط یک برنامه بهینه سازی غیرخطی بدست آمد و نتایج نشان داد که زمان استراحت زنجیرهای پلیمری در اثر افزایش درصد وزنی نانوذرات افزایش می یابد.

در این تحقیق مدل سینتیکی جدیدی برای سنتز فیشر-تروپش در راکتورهای دوغابی ارائه شده است؛ بیشتر مطالعات قبلی از هم دمای لانگمویر- هینشلوود در مدل سازی راکتور استفاده کرده اند؛ در این تحقیق هم دمای مذکور اصلاح گردیده و مدل لانگمویر- فروندلیچ را که یک پارامتر کلیدی بیشتر از هم دمای لانگمویر هینشلوود دارد، بدست آمده است. با محاسبه مقدار خطا برای درصد تبدیل مونوکسید کربن در راکتورهای دوغابی، با استفاده از دو مدل مذکور مشاهده شد که مدل جدید دقت بالاتری در برازش داده های تجربی دارد. چون فشار در سنتز فیشر تروپش بالا است، از فوگاسیته برای محاسبات استفاده گردید. فوگاسیت? اجزاء توسط معادل? حالت اصلاح شد? pr gasem برای هیدروکربن ها مورد استفاده قرار گرفت. با جای گذاری فوگاسیته به جای فشار درصد خطا نسبت به حالت قبل کاهش می یابد. در شرایط واکنش که دما در محدوده k563-523، فشار در باز? mpa55/2-95/0و نسبت h2/co از 51/1-65/0تغییر می کند، درصد خطای محاسباتی برای هم دمای لانگمویر 89/10% و برای هم دمای لانگمویر- فروندلیچ با در نظر گرفتن فوگاسیته برابر 25/4% شد. در ادامه توزیع محصولات با مدل جدید در راکتورهای دوغابی بدست آمد و با مدل raje and davis که بر اساس مدل جذب لانگمویر-هینشلوود است، مقایسه شد. بر اساس مقایسه انجام شده، مدل raje and davis، درصد خطایی برابر 96/13% و 41/11% را به ترتیب برای پارافین و اولفین پیشگویی می کند در حالیکه مدل جذب فروندلیچ aad%، 33/9% و 19/9% را به ترتیب برای پارافین و اولفین پیشگویی می کند.

تزریق گاز دی اکسیدکربن به چاه های نفت به عنوان یکی از روش های متداول ازدیاد برداشت مورد توجه قرار گرفته است. گاز تزریقی می تواند در هر دو فاز نفت و آب سازند حل گردد ولی حلالیت این گاز در محلول های آبی الکترولیت از آن جا دارای اهمیت می شود که می تواند به طور قابل ملاحظه ای تاثیر منفی در تولید نفت داشته باشد، از این رو موضوع حلالیت گاز دی اکسیدکربن در محلول های آبی الکترولیت از اهمیت خاصی برخوردار است. در این تحقیق به مدلسازی ترمودینامیکی حلالیت گاز دی اکسیدکربن در محلول های الکترولیت قوی پرداخته شده است. معادله حالت مکعبی چاه مربعی الکترولیتی (ecsw) حق طلب و مظلومی برای محاسبات تعادلی بخار- مایع در سامانه های دی اکسیدکربن+ الکترولیت+ آب مورد استفاده قرار گرفته است. محاسبات تعادلی فشار حباب برای سامانه های co2 + h2o+nacl ، co2 + h2o + kcl ،co2 + h2o+ na2so4 و چند محلول الکترولیت دیگر انجام گرفت، به عنوان مثال مدلسازی برای سامانه حلالیت دی اکسیدکربن در محلول الکترولیت کلرید سدیم تا فشار 400 بار انجام شده و نتایج خوبی با خطای 92/13% به دست آمده است. پارامترهای برهم کنش دوتایی بین آنیون و کاتیون با آب و دی اکسیدکربن در حالت های مختلف به دست آمده و مناسب ترین حالت برای برازش داده های حلالیت به کار رفته است. در ادامه برازش هم زمان حلالیت دی اکسیدکربن برای دو محلول الکترولیت که دارای آنیون و یا کاتیون مشترک می باشند ، تکرار گردیده و پارامترهای برهم کنش دوتایی بین آنیون و کاتیون با آب و دی اکسیدکربن به دست آمده است.

رایج ترین شیوه شیرین سازی گاز طبیعی استفاده از محلول آلکانول آمین ها می باشد. در این تحقیق یک مدل ترمودینامیکی برای حلالیت گازهای اسیدی در آب خالص و محلول های آبی آلکانول آمین های mdea و پپرازین ارائه شده است. در محاسبات تعادلی بخار-مایع این سامانه ها، مدل های ضریب فعالیت n-wilson-nrf، nrtl-nrf و uniquac-nrf برای رفتار غیرایده آل فاز مایع و معادله حالت های ویریال و srk برای درنظر گرفتن انحراف از حالت ایده آل فاز بخار استفاده شده اند. با استفاده از مدل های ضریب فعالیت مختلف برای سامانه های سه جزئی، مدل حاضر نتایج خوبی برای تعداد زیادی از داده ها در یک بازه وسیع از شرایط آزمایشگاهی (دما، فشار و بارگذاری) ارائه می دهد. برازش سامانه های سه جزئی co2-mdea-h2o، h2s-mdea-h2o، co2-pz-h2o و h2s-pz-h2o با دقت خوبی انجام شده است. بعلاوه، نتایج برازش برای تخمین داده های همان سامانه های سه جزئی با منابع مختلف استفاده شده و نتایج خوبی بدست آمده است. در انتها، مدل حاضر برای برازش و تخمین حلالیت گاز در سامانه های چهارجزئی استفاده شده است. مدل uniquac-nrf بهترین نتایج را برای سامانه co2-mdea-pz-h2o و مدل nrtl-nrf دقیق ترین نتایج را برای تخمین حلالیت گاز h2s در سامانه آبی mdea-pz ارائه می دهند.

زمانی که هیدرات گازی توسط همفری دیوی در سال 1810 میلادی کشف شد، از نظر علمی پدیده ای جالب محسوب می شد. زیرا تجمع آب و گاز در یک فاز جامد (هیدرات) از نظر علمی پدیده قابل توجهی است. اما وقتی اولین خط لوله گاز طراحی و مورد بهره برداری قرار گرفت، پدیده گرفتگی لوله به وسیله ذرات جامد هیدرات گاز مطرح شد. به دنبال آن محققان به کشف روش های جلوگیری از تشکیل این ماده در لوله های نفت و گاز پرداختند. روش های زیادی برای جلوگیری از تشکیل هیدرات وجود دارد که مهم ترین آن ها افزودن موادی تحت عنوان بازدارنده به سامانه می باشد. بازدارنده ها ترکیباتی هستند که باعث می شوند هیدرات در فشار مشخص در دمای پایین تری تشکیل شود. پس از کشف هیدرات، مبانی ترمودینامیکی هیدرات گازی توسط واندروالس و پلاتیو مورد مطالعه قرار گرفت. سپس محققان تلاش کردند تا شرایط تشکیل هیدرات در حضور بازدارنده ها را شبیه سازی کنند. مدل های بسیاری نیز در این زمینه ارائه شد. در این تحقیق به مدل سازی شرایط تشکیل هیدرات در حضور بازدارنده های ترمودینامیکی پرداخته شده است. این مدل در راستای الگوریتم واندروالس پلاتیو می باشد. هدف یافتن روشی است که بهترین نتایج را برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات دهد. در این تحقیق از معادله حالت دوپارامتری srk برای محاسبه فوگاسیته اجزای گازی و مدلی جدید برای محاسبه ضریب اکتیویته آب به نام uniquac-nrf برای پیش بینی فشار تشکیل هیدرات استفاده و با نتایج حاصل از مدل های شناخته شده قبل (مانند unifac) مقایسه شد تا صحت این مدل بررسی گردد. این مدل برای پیش بینی شرایط تشکیل هیدرات در حضور الکل ها، الکترولیت ها و مخلوط آن ها به عنوان بازدارنده استفاده گردید. نتایج حاصل تطابق بسیار خوبی با داده های تجربی نشان داد.

در میان نانوکامپوزیت های پلیمری ترموپلاستیک، آمیخته های پلی پروپیلن (pp) و پلی اتیلن ترفتالات (pet) به همراه نانوذرات سیلیکا از خواص ویژه ای نسبت به اجزای خالص برخوردارند. اگرچه تحقیقات گوناگونی روی این آمیخته ی پلیمری بدون حضور نانوذرات انجام شده است، اما مطالعات مورفولوژیکی و رئولوژیکی بسیار کمی روی نانوکامپوزیت pp و سیلیکا یا آمیخته ی pp/pet و نانوذرات انجام شده است. در این تحقیق از آمیخته ها ی پلی پروپیلن و پلی اتیلن ترفتالات به عنوان پایه ی پلیمری و سیلیکا به عنوان نانوذره استفاده شده است. آزمایش های رئولوژیکی در دو محدوده ی ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی صورت گرفته است. در محدوده ی خطی آزمایش های نوسانی با تغییر بسامد و دامنه کرنش و آزمایش های برشی چرخشی انجام گرفت و همچنین در محدوده ی غیرخطی نیز آزمون های آسایش صورت گرفت. همچنین به منظور بررسی اثرات گرمایی رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت اثر دما مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های تغییر دامنه نشان دادند که اضافه نمودن نانوذره به آمیخته ی پلیمری موجب کاهش ناحیه ی مسطح و افزایش مدول های ذخیره ای و اتلاف می-گردد، این پدیده با افزایش درصد بیشتری از نانوذرات سیلیکا شدت بیشتری پیدا می کند. نتایج حاصل از آزمایش های تغییر بسامد در ناحیه ی ویسکوالاستیک خطی نشان داد که در محدوده ی درصد و قطر مورد بررسی از نانوذرات، افزایش درصد نانوذرات به همراه کاهش قطر آن ها موجب افزایش مدول های ذخیره ای و اتلاف، ظاهر شدن رفتار شبه الاستیک در بسامد های پایین و کاهش بسامد بحرانی می گردد. آزمایش های تغییر دما برای آمیخته ی پلیمری بدون حضور نانوذره، نوعی تغییر خواص ویسکوالاستیک را ضمن افزایش دما نشان می دهند که با اضافه نمودن نانوسیلیکا از شدت این تغییرات کاسته شده و حتی در مواردی موجب حذف کامل آن نیز گردیده است. همچنین نتایج حاصل از آزمایش های sem بیانگر این موضوع بود که اضافه نمودن نانوذرات به آمیخته ی پلیمری pp/pet موجب ایجاد ساختاری همگن تر می گردد که با نتایج حاصل از آزمایش های رئولوژیکی نیز سازگار می-باشد.

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.

هدف اصلی این تحقیق، ساخت نانوکاتالیست مونولیتی به منظور افزایش گزینش پذیری محصولات سنگین بوده است. در راستای دستیابی به نانوکاتالیست مونولیتی، ابتدا گاما آلومینای نانوساختار، نانولوله کربنی و هیبرید نانولوله کربنی روی گاما آلومینا به عنوان پایه ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گرفتند. بر اساس نتایج به دست آمده، نانولوله کربنی انتخاب شده و به صورت مونولیتی تولید شده، مورد ارزیابی قرار گرفت. سنتز فیشر تروپش در محدوده c?240-180، bar35-15، سرعت فضایی h-11400-900 و برای کاتالیست های دارای 35-15% وزنی فلز فعال کبالت مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از نانولوله کربنی به عنوان پایه در مقایسه با گاما آلومینا، در c?240، bar 25 و h-11400، درصد تبدیل مونوکسید کربن و گزینش پذیری هیدروکربن های سنگین را به ترتیب 2/2% و 9/13% افزایش داده است. بر اساس نتایج بررسی پایه هیبریدی در این سنتز، فعالیت کاتالیست به نسبت نانولوله کربنی به گاما آلومینا بستگی دارد، به طوری که با افزایش این نسبت از 4/0 به 49/0 و سپس از 49/0 به 55/0، درصد تبدیل مونوکسید کربن نیز 6% و 2/2% افزایش یافت. همچنین در این پژوهش دو نوع پایه مونولیتی: نانولوله کربنی سنتز شده روی مونولیت سرامیکی و مونولیت ساخته شده از نانولوله کربنی، بررسی شدند. مونولیت ساخته شده از جنس نانولوله کربنی در مقایسه با نانولوله کربنی (پودری)، درصد تبدیل مونوکسید کربن و c5+ را به ترتیب 3% و 15% افزایش داده است. در بخش مدل سازی، مدل سینتیکی بر مبنای ایزوترم جذب فروندلیچ توسعه داده شده و در مدل راکتور بستر ثابت، مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل ارائه شده با مدل سینتیکی لانگمویر هینشلوود مقایسه شد. مدل لانگمویر هینشلوود در برازش داده های تجربی حاصل از بررسی کاتالیست کبالت بر پایه گاما آلومینا 04/15% انحراف نشان داد در حالی که با استفاده از مدل فروندلیچ، انحراف مدل در برازش داده های تجربی به 3/5% کاهش داده شد.

در این تحقیق ابتدا داده های تعادلی بخار-مایع حلالیت گاز co2 در محلولهای dipa، dipa+amp، dipa+pz و dipa+amp+pz در سه دمای 40، 55 و 70 درجه سانتیگراد و فشار 1 تا 40 بار با استفاده از دستگاه استاتیک فشار بالا اندازه گیری شد. سپس با استفاده از مدل electrolyte nrtl و برنامه aspen plus v.7.2 مدلسازی حلالیت گاز co2 در محلولهای آمینی dipa، amp، pz، dipa+amp، dipa+pz، amp+pz و dipa+amp+pz و حلالیت گاز h2s در محلولهای آبی آمینهای pz و dipa+pz در دما، فشار، غلظت و بارگذاری های مختلف با موفقیت انجام شد. پارامترهای ظرفیت و گرمای واکنش جذب گاز co2 برای محلولهای این تحقیق محاسبه و نتیجه شد که در هر دو حالت فشارهای بالا و پایین، مخلوط 24 درصد وزنی dipa، 13 درصد وزنی amp و 8 درصد وزنی pz بیشترین ظرفیت بارگذاری co2 را دارد و مقدار گرمای واکنش محلول های سه آمینه در دمای 55 درجه و بارگذاری 0/4 کمتر از محلولهای دیگر این تحقیق می باشد. مقدار انحراف متوسط مطلق پیش بینی مدل برای سیستم سه آمینه 20/3 درصد بود.

هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر مایعات یونی /گلایکول اتر در بازدارندگی از تشکیل هیدرات می باشد. در این راستا فعالیت های انجام شده در این تحقیق به دو بخش مدلسازی و آزمایشگاهی تقسیم گردیده است. در قسمت آزمایشگاهی، از راکتور تحت فشار برای انجام آزمایش های سینتیکی و ترمودینامیکی استفاده شده است. در بخش آزمایش های ترمودینامیکی تشکیل هیدرات گاز متان در حضور پنج مایع یونی بر پایه ایمیدازولیم بررسی و مایعات یونی [oh-emim][bf4] ، [bmim][meso4]و [emim][hso4] بهترین عملکرد را داشتند. مایعات یونی مذکور با غلظت 10 درصد وزنی منحنی تعادلی متان را بین 25/0 تا 1/1 درجه سلسیوس به سمت چپ انتقال می دهند و خاصیت بازدارندگی ترمودینامیکی را دارا می باشند. اثر غلظت بر قدرت ممانعت کنندگی مایع یونی [oh-mim][bf4] بررسی و معین گردید به طوریکه با افزایش غلظت مایع یونی قدرت بازدارندگی ترمودینامیکی افزایش می یابد. همچنین با بررسی اثر نوع گاز مشخص شد که اثر بازدلرندگی ترمودینامیکی مایع یونی [emim][hso4] در تشکیل هیدرات متان به مراتب بیشتر از هیدرات گاز طبیعی است. با بررسی اثر ماده اتیلن گلیکول منو اتیل اتر بر نحوه عملکرد مایع یونی [oh-emim][bf4] در تشکیل هیدرات متان و گاز طبیعی مشخص گردید که وجود اتیلن گلیکول منو اتیل اتر موجب افزایش قدرت بازدارندگی می گردد. در بخش آزمایش های سینتیکی زمان القا و میزان نرخ تشکیل هیدرات متان در حضور محلول پنج مایع یونی بر پایه ایمیدازولیم اندازه گیری شد و معین گردید که دو مایع یونی [emim][etso4] و [bmim][meso4] دارای نقش بازدارندگی سینتیکی داشته و سایر مایعات یونی شامل [emim][hso4] ، [oh-emim][bf4] و [bmim][bf4] نقش تسریع کنندگی را دارند. با بررسی اثر فشار اولیه و اثر میزان ابر سرمایش بر زمان القا نمونه های مختلف معین شد که افزایش فشار اولیه و میزان ابر سرمایش موجب کاهش میزان زمان القا نمونه های مختلف گردید. اثر egee در دو غلظت 75/0 و 10 درصد وزنی در حضور محلول مایعات یونی [bmim][meso4] و [oh-emim][bf4] بررسی شد. نتایج آزمایشات سینتیکی معین نمود که egee با غلظت 75/0 درصد وزنی دارای نقش تسریع کنندگی بوده و در مجاورت دو مایع یونی مذکور با غلظت 5/0 درصد وزنی موجب گردیده که این سامانه ها نقش تسریع کنندگی را در تشکیل هیدرات متان ایفا نمایند. همچنین با افزایش غلظت egee به 10 درصد وزنی، دو سامانه نقش بازدارندگی را ایفا نمودند. در بخش مدلسازی، معادله حالت ecsw (الکترولیت- مکعبی چاه مربعی ) برای محاسبه فوگاسیته و شرایط تشکیل هیدرات گازهای مختلف ارائه شده و پس از محاسبه پارامترهای مدل شرایط تشکیل هیدرات های گازی اعم از دما و فشار برای سامانه های تک گازی، مخلوط، گاز طبیعی پیش بینی شده است. میزان درصد خطای مطلق متوسط برای سامانه های مخلوط دو تایی و گاز طبیعی به ترتیب 46/9 و 29/9 درصد بوده که در مقایسه با خطاهای مربوط به مدل های pr، srk و hwhyd کمتر می باشد. همچنین در ادامه فشار تشکیل هیدرات سامانه های گازهای تک جزئی و دو جرئی در حضور الکترولیت ها با استفاده از معادله حالت ecsw محاسبه و نتایج پیش بینی نیز با سایر مدلها مقایسه گردید . میزان درصد خطای متوسط مطلق مدل مذکور 62/5 درصد می باشد. این مدل خطای کمتری در مقایسه با سایر مدلها دارد. در بخش پایانی نیز فشار تشکیل هیدرات متان در حضور مایعات یونی مختلف پس از محاسبه پارامترهای مدل، پیش بینی گردیده و با داده های تجربی اندازه گیری شده در این تحقیق مقایسه شده است. محدوده خطای متوسط مطلق پیش بینی فشار تشکیل هیدرات متان در حضور مایعات یونی با استفاده از مدل بین 1تا 2 درصد می باشد.

در تحقیق حاضر، به مطالعه عملکرد حلال مخلوطی متشکل از حلال صنعتی سولفولان و مایعات یونی در آروماتیک زدایی از برش های هیدروکربنی پرداخته شده است. در بررسی تاثیر متغیرهای عملیاتی نسبت حلال به خوراک، درصدوزنی آب همراه حلال، دما و محتوای مایع یونی حلال مخلوط، از روش های تحلیل واریانس و شبکه عصبی مصنوعی، در قالب یک شبکه پرسپترون چندلایه استاندارد، استفاده شد. نتایج حاصل بیانگر آن است که در سامانه برش نفتای مخلوط+ سولفولان+ آب، درصد آب همراه حلال و دما به ترتیب دارای بیشترین و کمترین تاثیر بر استخراج آروماتیک ها می باشند. به صورت مشابه، در مطالعه عملکرد حلال مخلوط متشکل از سولفولان و مایع یونی 3- متیل-n- بوتیل پیریدینیوم دی سیان ایمید، مشاهده گردید که محتوای مایع یونی حلال مخلوط دارای بیشترین تاثیر در میان متغیرهای عملیاتی است. همچنین محتوای مایع یونی حلال مخلوط دارای تاثیری خطی بر ظرفیت استخراجی حلال مخلوط می باشد که این امر بیانگر عدم وجود اثرات هم افزایی میان حلال صنعتی و مایع یونی است. بررسی عملکرد دوره ای حلال مخلوط نیز نشان دهنده پایداری حرارتی و شیمیایی مطلوب آن در عملیات بازیافت حلال می باشد. اگرچه، حضور آب در حلال مخلوط، منجر به تضعیف عملکرد این حلال گردید. در اعتبارسنجی نتایج تجربی حاصل با استفاده از مدل ترمودینامیکی unifac، به مدل سازی ساختاری برش هیدروکربنی پرداخته شد. در این راستا، به توسعه دو روش جدید مبتنی بر گرانروی و ضریب واتسون برش، در تعیین نماینده های ساختاری برش هیدروکربنی پرداخته شد. برخلاف روش های موجود، روش های پیشنهادی نیازمند کاربرد منحنی جوش برش نبوده و از دقت قابل قبولی در مقایسه با روش های موجود برخوردار می باشند. همچنین، روش پیشنهادی بر پایه گرانروی، بخوبی قابل تعمیم به برش های سنگین می باشد. در نهایت، با مقایسه اولیه و تقریبی عملکرد بهینه حلال صنعتی و حلال مخلوط پیشنهادی در فرآوری 300 تن برساعت برش نفتای مخلوط پالایشگاه تهران، مشاهده شد که کاربرد حلال مخلوط در مقایسه با حلال صنعتی، منجر به 49% کاهش در هزینه کل سرمایه گذاری و 72% کاهش در هزینه انرژی فرآیند می شود. لذا، فرآیندی مبتنی بر حلال مخلوط، از پتانسیل اقتصادی مطلوبی به منظور جایگزینی با فرآیندهای مبتنی بر حلال صنعتی سولفولان برخوردار است.

در این تحقیق جداسازی کربن دی اکسید از مخلوط های گازی متان + کربن دی اکسید و نیتروژن + کربن دی اکسید با استفاده از فرآیند هیدرات شدن بررسی شده است. برای بهبود شرایط ترمودینامیکی تشکیل هیدرات از تترا ان- بوتیل آمونیوم کلراید (tbac) و تترا ان- بوتیل آمونیوم فلوراید (tbaf) استفاده شد. نتایج آزمایش های انجام شده نشان داد استفاده از این افزودنی ها شرایط تشکیل هیدرات را به صورت قابل ملاحظه ای تسهیل می کند. نانوذرات نقره و سدیم دودسیل سولفات (sds) به عنوان افزودنی های سینتیکی در فرآیند تشکیل هیدرات کربن دی اکسید استفاده شدند. استفاده از هرکدام یک از این افزودنی ها اثر قابل ملاحظه ای بر زمان القا و ظرفیت ذخیره سازی هیدرات نداشت ولی مخلوط این دو افزودنی ظرفیت ذخیره سازی هیدرات را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد. استفاده از مخلوط sds و نانوذرات نقره ثابت سرعت ظاهری رشد هیدرات کربن دی اکسید را تا حدود 133% افزایش داد. در آزمایش های جداسازی کربن دی اکسید از مخلوط های گازی اثر دما، فشار و ترکیب گاز خوراک بر ضریب بازیابی، ضریب جداسازی، زمان القا، میزان تبدیل آب به هیدرات، ظرفیت ذخیره سازی و تعداد مول های گاز مصرفی بررسی شد. در آزمایش های متان + کربن دی اکسید با افزایش فشار در ترکیب و دمای ثابت زمان القا و ضریب جداسازی کاهش یافته، میزان تبدیل آب به هیدرات، ظرفیت ذخیره سازی و میزان گاز مصرفی افزایش می یابد. ضریب بازیابی نیز تا فشار mpa 6 روندی افزایشی داشته و از این فشار به بالا روندی نزولی پیدا می کند. برای تخلیص کربن دی-اکسید از فرآیند هیدرات شدن چند مرحله ای استفاده شد. ضریب جداسازی اندازه گیری شده ی گاز کربن دی اکسید از مخلوط گازی متان + کربن دی اکسید بین 1 تا 3 می باشد. برای تخلیص کربن دی اکسید تا غلظت 8/98%، نه مرحله ی جداسازی انجام شد. ضریب جداسازی اندازه گیری شده ی گاز کربن دی اکسید از مخلوط گازی نیتروژن + کربن دی اکسید بین 13 تا 14 بوده و برای تخلیص کربن دی اکسید در فاز هیدرات تا غلظت بیشتر از 99%، تنها سه مرحله ی جداسازی انجام شد. نتایج آزمایش های جداسازی کربن دی اکسید از مخلوط گازی متان + کربن دی اکسید در حالتی که بخارات و قطرات آب به همراه مخلوط گازی وارد سل شوند نشان داد استفاده از این روش ضریب جداسازی کربن دی اکسید را نسبت به روش های معمولی تشکیل هیدرات افزایش داده ولی ضریب بازیابی تشکیل هیدرات را کاهش می دهد.

تشکیل هیدرات در خطوط انتقال گاز طبیعی، باعث مشکلات بسیاری در صنعت نفت و گاز شده است. لذا طی سالیان مختلف، مطالعات بسیاری در زمین? راه های جلوگیری از تشکیل هیدرات انجام گرفته است. این مطالعات به دنبال تعیین شرایط تشکیل هیدرات یعنی فشار و دما می باشند. همچنین چه بازدارنده هایی و به چه میزان می توانند از تشکیل هیدرات جلوگیری نمایند. در این تحقیق، فشار تشکیل هیدرات در تعادل سه فازی مایع-هیدرات-گاز(lw-h-g)، برای گازهای خالص و مخلوط گازها به همراه بازدارند? متانول محاسبه شده است. برای محاسبات هر فاز، مدل های مختلفی به کار رفته و در نهایت کارآیی این مدل ها بررسی و نتایج آنها با هم مقایسه شده است. در محاسبات فاز هیدرات، مدل وندروالس- پلاتیو و مدل چن-گو و در محاسبات فاز گاز معادلات حالت pr و srk به همراه قوانین اختلاط کلاسیک و غیرکلاسیک eos/ge به کار رفته اند. قوانین اختلاط غیرکلاسیک eos/ge به کار رفته شامل قوانین اختلاط هوران- ویدال، ونگ- سندلر، اوربی- سندلر 1993، lcvm و اوربی- سندلر 1995می باشند. مدل های ضریب اکتیویتی nrtl، uniquac و برای اولین بار مدل uniquac-nrf در محاسبات فاز مایع تشکیل هیدرات استفاده شده اند. محاسبات فشار برای گازهای خالص نشان داد که مدل چن-گو نسبت به مدل وندروالس- پلاتیو دقت بیشتری دارد؛ لیکن برای مخلوط گازها مدل وندروالس- پلاتیو نتایج بهتری ارائه داد. همچنین معادله حالت srkبرای گازهای سبک و غیرقطبی و معادله حالت pr برای گازهای سنگین تر و قطبی نتایج بهتری ارائه دادند. از طرفی نشان داده شد که مدل های ضریب اکتیویتی به ترتیب nrtl < uniquac < uiniquac-nrf دقت مناسبی دارند. در نهایت قانون اختلاط هوران- ویدال نسبت به قوانین دیگر دقت بیشتری نشان داد.

جداسازی گازهای اسیدی از جریان گاز طبیعی با استفاده از محلول های آمینی یکی از متداول ترین روشها است. طراحی و بهینه سازی این گونه از واحدها نیاز به داده های دقیق تعادلی بخار-مایع دارد. از طرف دیگر بعلت غیر ایده آل بودن و وجود واکنش های شیمیایی و گونه های مختلف در فاز مایع، مدل سازی این سامانه ها برای توصیف رفتار آنها ضروری است. در این تحقیق ابتدا داده های تعادلی بخار-مایع حلالیت گاز h2s در غلظتهای مختلف محلولهای dipa+amp، dipa+amp+pz، mdea+amp و mdea+amp+pz در سه دمای 313، 328 و 343 کلوین و فشار 1 تا 21 بار با استفاده از دستگاه اندازه گیری تعادل فازی با استفاده از روش استاتیکی انجام گردید. همچنین حلالیت همزمان گازهای h2s و co2 در غلظتهای مختلف محلولهای mdea، dipa، mdea+amp، dipa+amp، mdea+amp+pz و dipa+amp+pz در دمای 343 کلوین و فشار 1 تا 21 بار بدست آمد. سپس با استفاده از مدل electrolyte nrtl و برنامه aspen plus v.7.2 و با بدست آوردن پارامترهای اندرکنش مورد نیاز، مدلسازی حلالیت گاز h2s و مخلوط گازهای h2s + co2 در این محلولهای آمینی در دما، فشار، غلظت و بارگذاری های مختلف با موفقیت انجام شد. در این تحقیق مشاهده شد که افزایش پپرازین در بارگذاری های پایین باعث کمتر شدن جذب h2s خالص می شود. همچنین مخلوطهای آمین بر پایه dipa نسبت به مخلوط های آمین بر پایه mdea در جذب گاز h2s خالص بهتر عمل می کنند. برای حلالیت همزمان مخلوط گازهای h2s + co2 نیز مشاهده شد که در کل ناحیه بارگذاری، افزایش پپرازین باعث بهبود جذب co2 وکمتر شدن جذب h2s می شود. نتایج مدل سازی نیز نشان می دهد که مدل electrolyte nrtl بخوبی توانسته است که داده های این تحقیق را پیش بینی کند که مقادیر aad% برای حلالیت گاز خالص h2s کمتر از 31 درصد و برای حلالیت مخلوط h2s + co2 برای مخلوط های بر پایه dipa کمتر از 30 درصد و برای مخلوط های بر پایه mdea کمتر از 47 درصد است. کلمات کلیدی: آلکانول آمین، گازهای اسیدی، تعادل بخار-مایع، enrtl، aspen plus.

سامانه استخراج دو فازی آبی روشی مناسب و زیست سازگار برای جداسازی زیست مولکول هاست که به دلیل حضور پلیمر در نمونه های مرسوم این سامانه ها، دارای مشکلاتی چون گرانروی بالا و مشکل اندازه گیری غلظت اجزاست. لذا استفاده از مایعات یونی -که به عنوان حلال های سبز در سال های اخیر توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است- جایگزینی برای پلیمرها در سامانه های دو فازی آبی معرفی شده است. بدین منظور در این مطالعه سامانه دو فازی آبی مایع یونی-نمک برای جداسازی زیست مولکول ها استفاده شده و مدلسازی ترمودینامیکی این سامانه ها انجام گرفته است. ابتدا منحنی دو فازی سامانه مایع یونی + نمک + آب با استفاده از مایعات یونی [emmim][eso4] و [emim][eso4]، نمک های na2co3، na2so4 و k2hpo4 در سه دمای k 15/288، 15/298 و 15/313 بررسی شد. نتایج این قسمت نشان داد که نوع کاتیون نمک بیش ترین اثر را در تشکیل سامانه دو فازی آبی دارد در حالی که اثر دما بر منحنی دو فازی سامانه های بررسی شده قابل چشم پوشی است. هم چنین جداسازی سه ترکیب زیستی بی.اس.ای.، آلفا-آمیلاز و لیزوزیم با سامانه دو فازی آبی مایع یونی-نمک مطالعه شد. اثر پارامترهایی چون دما، ph، نوع مایع یونی، نوع نمک، غلظت اولیه مایع یونی، غلظت اولیه نمک و غلظت اولیه پروتئین بر میزان جداسازی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که هر سه پروتئین تمایل به استخراج در فاز بالایی (فاز غنی از مایع یونی) دارند به طوری که غلظت پروتئین در فاز پایینی (فاز غنی از نمک) قابل چشم پوشی بوده است. هم چنین اثر دو مایع یونی بررسی شده بر رفتار توزیعی زیست مولکول ها مشابه بوده است. پارامترهایی مانند غلظت اولیه مایع یونی، غلظت اولیه نمک و دما بر میزان توزیع پروتئین اثر معناداری نداشته است. مدلسازی ترمودینامیکی داده های تعادل سه تایی مایع-مایع متشکل از مایع یونی، حلال آلی و کمک حلال آلی برای 36 سامانه تعادلی مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از مدلسازی با معادلات nrtl، nrtl-nrf و uniquac نشان داد که معادله nrtl-nrf بهتر از دو مدل دیگر می تواند رفتار ترمودینامیکی سامانه های تعادل مایع-مایع دارای مایع یونی را بازسازی نماید. هم چنین مدلسازی سامانه های دو فازی آبی مایع یونی-نمک با ارائه فرمول بندی جدیدی از معادله nrtl-nrf برای بیان اثر نیروهای برد کوتاه و معادله پیتزر-دبای-هوکل (pdh) با مرجع متقارن برای بیان اثر نیروهای برد بلند انجام شد. نتایج مدلسازی نشان داد که فرمول بندی جدید می تواند به خوبی رفتار ترمودینامیکی سامانه-های دو فازی آبی مایع یونی-نمک را پیش بینی نماید.

هدف اصلی این پژوهش، ساخت بازدارنده های نانوساختار کلسیم-فسفونات و بررسی عملکرد بازدارندگی آن ها در جلوگیری از تشکیل رسوبات معدنی در توده محلول و نیز روی سطوح فلزی در معرض جریان شورابه های فوق اشباع است. در بخش آزمایشگاهی، کار در سه بخش انجام شده است: (1) ساخت نانوذرات کلسیم- فسفونات، (2) بررسی نقش بازدارندگی نانوذرات ساخته شده در جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم در محلول و (3) مطالعه اثر بازدارندگی نانوذرات ساخته شده در کاهش نشست رسوب روی سطح فلزی در معرض محلول فوق اشباع کربنات کلسیم. در بخش مدل سازی، شبیه سازی فرایند انتقال نانوذرات بازدارنده در محیط متخلخل مورد مطالعه قرار گرفته است. در فرایند ساخت، سه نانوذره ca-dtpmp، ca-bhpmp و ca-dequest 2054 در حضور عامل فعال سطحی ctab به روش رسوب دهی تولید شدند. اثر پارامترهای ph، غلظت کلسیم، dtpmp و ctab و اثر فراصوت در فرایند ساخت ca-dtpmp مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که نمونه های ca-dtpmp در محدوده وسیعی از ph به شکل ذرات کروی تولید می-شوند. با افزایش ph، اندازه میانگین ذرات به کمتر از nm 100 کاهش یافته، به هم چسبیدگی ذرات شدیدا کم می شود و توزیع اندازه یکنواخت تری به دست می آید. اثر غلظت کلسیم، ctab و dtpmp به طور جداگانه و به طور ترکیب نسبت مولی مطالعه شد. با انتخاب نسبت غلظت ها در محدوده 55/0 > ctab/ca> 21/0، نانوذراتی با کیفیت بالاتر تولید می شود. با افزایش نسبت مولیca/dtpmp ، نانوذرات ریز تر با پراکندگی بیشتر به دست آمد. بازدارندگی نانوذرات ساخته شده در جلوگیری از تشکیل رسوب کربنات کلسیم در محلول با اندازه گیری غلظت یون کلسیم در محلول به روش اندازه گیری مستقیم الکتروشیمیایی توسط یون متر با استفاده از الکترود انتخابگر یون کلسیم و نیز اندازه-گیری مستقیم ph محلول بر حسب زمان بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در حضور بازدارنده های nano-ca-dtpmp، رسوب دهی به شدت به تأخیر افتاده و کاهش می یابد. تصاویر fesem رسوبات تشکیل شده نشان داد که این نانوذرات از طریق ایجاد نقص های در شبکه و تغییر شکل بلوری عمل می کنند. مقایسه عملکرد سه نوع بازدارنده nano-ca-dtpmp، nano-ca-bhpmp و nano-ca-dequest 2054 نشان داد که nano-ca-dequest 2054 درصد بازدارندگی بیشتری را نسبت به دو نوع دیگر دارا است. بازدارندگی نانوذرات ساخته شده در رسوب دهی کربنات کلسیم روی سطح فلزی به روش الکترود دیسک گردان مورد بررسی قرار گرفت. میزان درصد پوشش سطح توسط رسوب به روش آنالیز الکتروشیمیایی تعیین گردید. نتایج نشان داد که نانوذرات بازدارنده میزان پوشش سطح را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در مقایسه عملکرد انواع بازدارنده ها، بازدارنده های میکروساختار ca-dtpmp و dtpmp تجاری عملکرد به شدت ضعیف تری نسبت به بازدارنده نانوساختار نشان دادند. مقایسه عملکرد سه نوع نانوذره nano-ca-dtpmp، nano-ca-bhpmp و nano-ca-dequest 2054 عملکرد تقریبا مشابه و نزدیک به هم را برای دو بازدارنده nano-ca-dtpmp و nano-ca-dequest 2054 نشان داد در حالی که nano-ca-bhpmp به نحو موثرتری میزان پوشش سطح را کاهش داده است. بررسی اثر دما و فشار نشان می دهد که افزایش دما موجب افزایش میزان رسوب تشکیل شده روی سطح و افزایش فشار موجب کاهش آن می شود. در مطالعات شبیه سازی، انتقال نانوذرات ca-dtpmp در محیط متخلخل شبیه سازی شد. هندسه محیط متخلخل به صورت بستری از ذرات کروی صلب غیرمتداخل تولید شده و اعتبارسنجی با مقایسه افت فشار محاسبه شده با روابط موجود بررسی و تأیید شد. اثر پارامترهای سرعت و جزء حجمی نانوذرات در ورودی بستر و اندازه نانوذرات بر انتقال نانوسیال آب/نانوذرات ca-dtpmp در محیط متخلخل بررسی شد. مطالعه اثر پارامترها به روش تاگوچی با در نظر گرفتن پارامتر ترکیبی زمان نفوذ و غلظت نانوذرات در نیمه بستر به عنوان پاسخ انجام شد. نتایج نشان داد که سرعت ورودی بیشترین تأثیر را در انتقال و پخش نانوذرات در بستر دارد. طراحی شرایط بهینه با استفاده از روش تاگوچی انتخاب پارامترهای سرعت و جزء حجمی ورودی را در مقدار بیشینه و قطر نانوذرات را در اندازه های کم برای افزایش پراکندگی و انتقال سریع تر نانوذرات در طول بستر نشان داد.

آب تزریقی به مخازن نفتی که برای ازدیاد برداشت و تثبیت فشار مخزن به مخازن نفتی تزریق می شود، عموما حاوی مقادیر بالای یون سولفات است، در حالی که شورابه های سازندی مخزن حاوی غلظت بالای کاتیون هایی نظیر کلسیم، باریم و استرنسیم است. در نتیجه در اثر فرایند تزریق، این دو آب به صورت ناسازگار با یکدیگر ترکیب شده و رسوب های سولفات کلسیم، باریم و استرنسیم را به وجود می آورند. این رسوبات منافذ محیط متخلخل درون مخزن، دهانه چاه، مشبک ها و لوله های تولید و تزریق را مسدود و میزان تولید نفت را به شدت کاهش می دهد. برای شبیه سازی شرایط مخزن از آزمایش های سیلاب زنی در مغزه های ماسه سنگی استفاده شده است. آسیب سازندی ناشی از تشکیل رسوب سولفات کلسیم و استرنسیم در شرایط مختلف سرعت تزریق، فشار، دما، غلظت یون منیزیم و حضور بازدارنده تجاری detpmp بررسی شد. هر چند که آسیب سازندی ناشی از تشکیل رسوب سولفات کلسیم نسبت به رسوب سولفات استرنسیم بیشتر است اما اثرات دما، فشار، سرعت تزریق، غلظت منیزیم و بازدارنده در هر دو مورد یکسان است. غلظت یون منیزیم تا ppm 830 و فشار تا psia 1500 اثری بر آسیب سازندی ندارد ولی با افزایش دما آسیب سازندی در مورد هر دو نمک افزایش می یابد. افزایش سرعت تزریق تا cc/hr12 برای رسوب سولفات کلسیم و تا cc/hr18 برای رسوب سولفات استرنسیم باعث افزایش آسیب سازندی می شود. ضریب فعالیت اجزاء در شورابه توسط مدل ضریب فعالیت enrtl با پارامترهای بهینه شده محاسبه و اثرات دما و فشار بر روی ضریب حلالیت ترمودینامیکی نمک های سولفاته بهینه می شود. خطای پیش بینی این مدل برای حلالیت سیستم های مختلف الکترولیتی 52/4درصد است. سپس به کمک معادلات تعادلی جامد-مایع، معادلات موازنه جرم و الکتروخنثایی میزان تشکیل رسوب و نمایه اشباعیت هر رسوب در اثر اختلاط ناسازگار شورابه های مختلف محاسبه و با سایر مدل ها مقایسه می شود. با استفاده از فرضیات مناسب و حل دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره ای موازنه جرم اجزاء، توزیع غلظت یون ها و رسوب در مقاطع مختلف مغزه تعیین می شود. سپس با استفاده از ضریب آسیب سازندی و غلظت رسوب در محیط متخلخل کاهش تراوایی به دست می آید. عدد بی بعد ضریب نفوذ و عدد damkohler به ترتیب با خطای استاندارد 028/0 و 066/0 برای هر دو نمک محاسبه شد. درصد خطای نسبی در محاسبه آسیب سازندی برای نمک های سولفات کلسیم و استرنسیم به ترتیب 8/3 و 57/1 درصد است. ضریب آسیب سازندی نیز بر اساس قطرهیدرولیکی یا نمایه کیفی محیط متخلخل برای رسوب سولفات کلسیم و استرنسیم به ترتیب با خطای نسبی 54/7 و 33/6 درصد پیش بینی می شود.

کشور ایران با تولید متوسط msm3 98123 گاز با سهم 3/3 درصدی یکی از مهمترین تولید کنندگان گاز طبیعی به شمار می رود. علاوه بر مصرف بالای گاز، روند صعودی صادرات گاز نیز از نرخ رشد سالانه بالایی برخوردار می باشد. در حال حاضر در ایران 5 مجتمع تولید کننده آمونیاک (پتروشیمی شیراز، رازی، پردیس، خراسان، کرمانشاه) با ظرفیت اسمی تولیدی سالانه 3278 هزار تن، از گاز طبیعی به عنوان خوراک اصلی استفاده می کنند. بطور متوسط در 5 سال اخیر از مقدار msm33960 مقدار msm3 1740گاز طبیعی تبدیل به آمونیاک نشده است که 44 درصد از مقدار کل را شامل می شود. بنابراین انجام پروژه های پیش گیرانه، انجام موازنه های انرژی، اجرای شبیه سازی و بهینه یابی فرآیند امر مهمی محسوب می گردد. در این پایان نامه ابتدا واحد آمونیاک به 6 بخش تقسیم و هر بخش مجزا شبیه سازی گردید و در نهایت کل واحد مطابق با واحد پتروشیمی خراسان با نرم افزار plus aspen جهت یافتن نقطه عملکرد، بهینه یابی و شبیه سازی گردیده است. همچنین بررسی حساسیت راکتور سنتز، با تغییر خوراک ورودی به واحد، میزان تغییرات در خروجی واحد انجام گردید. راکتور و بخش سنتز واحد بطور مجزا شبیه سازی و نقطه بهینه آن مشخص گردید. راکتور سنتز با حالتهای راکتور گیبس و پلاگ و استوکیوی نیز شبیه سازی و نتایج با مقدار واقعی مقایسه گردید. انجام شبیه سازی کامل واحد آمونیاک و اختلاف نتایج با مقدار طراحی به مقدار % 5/3، که نسبت به نمونه های قبل کمتر می باشد از دیگر کارهای انجام گرفته می باشد.

در میان نانوکامپوزیت های پلیمری ترموپلاستیک، آمیخته های پلی پروپیلن (pp) و پلی اتیلن ترفتالات (pet) به همراه نانوذرات سیلیکا از خواص ویژه ای نسبت به اجزای خالص برخوردارند. اگرچه تحقیقات گوناگونی روی این آمیخته ی پلیمری بدون حضور نانوذرات انجام شده است، اما مطالعات مورفولوژیکی و رئولوژیکی بسیار کمی روی نانوکامپوزیت pp و سیلیکا یا آمیخته ی pp/pet و نانوذرات انجام شده است. در این تحقیق از آمیخته های پلی پروپیلن و پلی اتیلن ترفتالات به عنوان پایه ی پلیمری و سیلیکا به عنوان نانوذره استفاده شده است. آزمایش های رئولوژیکی در دو محدوده ی ویسکوالاستیک خطی و غیرخطی صورت گرفته است. در محدوده ی خطی آزمایش های نوسانی با تغییر بسامد و دامنه کرنش و آزمایش های برشی چرخشی انجام گرفت و همچنین در محدوده ی غیرخطی نیز آزمون های آسایش صورت گرفت. همچنین به منظور بررسی اثرات گرمایی رفتار رئولوژیکی نانوکامپوزیت اثر دما مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های تغییر دامنه نشان دادند که اضافه نمودن نانوذره به آمیخته ی پلیمری موجب کاهش ناحیه ی مسطح و افزایش مدولهای ذخیره ای و اتلاف می گردد، این پدیده با افزایش درصد بیشتری از نانوذرات سیلیکا شدت بیشتری پیدا می کند. نتایج حاصل از آزمایش های تغییر بسامد در ناحیه ی ویسکوالاستیک خطی نشان داد که در محدوده ی درصد و قطر مورد بررسی از نانوذرات، افزایش درصد نانوذرات به همراه کاهش قطر آن ها موجب افزایش مدول های ذخیره ای و اتلاف، ظاهر شدن رفتار شبه الاستیک در بسامد های پایین و کاهش بسامد بحرانی می گردد. آزمایش های تغییر دما برای آمیخته ی پلیمری بدون حضور نانوذره، نوعی تغییر خواص ویسکوالاستیک را ضمن افزایش دما نشان می دهند که با اضافه نمودن نانوسیلیکا از شدت این تغییرات کاسته شده و حتی در مواردی موجب حذف کامل آن نیز گردیده است. همچنین نتایج حاصل از آزمایش های sem بیانگر این موضوع بود که اضافه نمودن نانوذرات به آمیخته ی پلیمری pp/pet موجب ایجاد ساختاری همگن تر می گردد که با نتایج حاصل از آزمایش های رئولوژیکی نیز سازگار می باشد.

مایعات یونی حلال های نوینی هستند که ویژگی های منحصر به فرد و مطلوب آنها موجب افزایش توجه به آنها در سال های اخیر شده است. استفاده از این مواد به عنوان مکملی برای حلال های آلی متداول در کاربرد های مختلف نیازمند دانستن رفتار ترمودینامیکی سامانه های شامل این مواد است. اما از آنجایی که تعداد بیشماری مایع یونی قابل طراحی می باشد پیشنهاد می شود برای صرفه جویی در زمان و هزینه ها به جای انجام آزمایش های مختلف از مدل های ترمودینامیکی پیش بینی کننده مطمئن استفاده شود. داده های ضریب فعالیت در رقت بی نهایت ?i?)) برای حل شونده های مختلف (الکل ها، کتون ها و آروماتیک ها) در مایعات یونی متنوع در دسترس می باشد. همچنین داده های تعادل بخار- مایع (vle) برای همین حل شونده ها در مایعات یونی مختلف در محدوده دمایی وسیع نیز در اختیار می باشد. در این تحقیق مدل های مشارکت گروهی متفاوت مانند مدل های unifac، unifac-nrf، mod-unifac و mod-unifac-nrf برای محاسبه داده های ضریب فعالیت در رقت بی نهایت و داده های تعادل بخار- مایع به کار رفته است. برای پیش بینی رفتار ترمودینامیکی مخلوط سامانه های آلی و مایعات یونی به کمک مدل های مشارکت گروهی، پارامتر های اندرکنش گروه های سازنده سامانه های آلی مورد نیاز است. به همین دلیل ابتدا این پارامتر ها از طریق برازش داده های تعادل بخار-مایع به کمک چهار مدل اشاره شده تعیین شدند. نتایج به دست آمده نشان دهنده توانایی مدل های مشارکت گروهی در پیش بینی رفتار ترمودینامیکی سامانه های شامل مایعات یونی می باشد. در هر بخش و برای هر سامانه، یکی از مدل ها خطای کمتری در برازش داده ها از خود نشان داد به همین دلیل نتیجه گیری کلی در مورد اینکه کدام مدل به طور مطلق بهتر جواب می دهد میسر نمی باشد.

چکیده: آمیخته pc/abs در میان آمیخته های پلیمری به دلیل کارایی بالا و ویژگی های منحصربه فرد، از اهمیت بالایی برخوردار است. علت کاربردی و تجاری بودن این آمیخته انتقال مطلوب خصوصیات هر جز در آمیخته است، به طوری که abs موجب کاهش قیمت، بهبود فرایندپذیری و کاهش حساسیت به ضربه شده و pc نیز نقش خود را در استحکام و مقاومت حرارتی نمونه ها به خوبی ایفا می کند. تاکنون تحقیقات مفیدی روی خواص مکانیکی و الکتریکی این آمیخته در حضور ذرات خاک رس و نانولوله های کربنی انجام شده است، اما در زمینه رئولوژی این آمیخته در حضور ذرات نانومتری، فعالیت زیادی صورت نگرفته است. اختلاف در دمای ذوب و گرانروی اجزای این آمیخته موجب تاثیرپذیری شدید این آمیخته از شرایط فرایندی می گردد. در این تحقیق، اثر حضور ذرات نانوسیلیکا و همچنین شرایط فرایندی در ساخت نمونه ها بر خواص رئولوژیکی و مورفولوژیکی آمیخته مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، آزمون های رئولوژیکی در دو محدوده خطی و غیرخطی انجام شد. در محدوده خطی، آزمون های نوسانی با تغییر بسامد و دامنه کرنش و آزمون های برشی چرخشی انجام شد و در محدوده غیرخطی آزمون آسایش بر روی نمونه-های با مقادیر متفاوت نانوسیلیکا صورت گرفت. نتایج آزمون های نوسانی نشان داد که افزایش درصد نانوذرات استفاده شده، موجب افزایش مدول و خصوصاً در بسامدهای پایین باعث ایجاد رفتار شبه جامد شده است که این رفتار در نمونه های با محتوای بالای abs مشهودتر است. تصاویر مورفولوژیکی تهیه شده از مقاطع نمونه ها، کاهش قطر و خارج شدن از کرویت اولیه قطرات پراکنده در ساختارهای قطره- ماتریس آمیخته را با افزایش درصد ذرات در نمونه های با محتوای پایین pc نشان می دهند. کلید واژه ها: نانوکامپوزیت، آمیخته، ویسکوالاستیک، پلی کربنات، abs، گرانروی، رئولوژی، مورفولوژی

روش جذب توسط حلال¬های آلکانول آمین¬ها یکی از رایج ترین روش¬ها برای حذف گازهای اسیدی مانند و از جریان گازهای صنعتی، دودکش و گاز طبیعی می¬باشد. آلکانول آمین ها دارای معایبی هستند که از آنها می توان به اتلاف آمین، سمی بودن، تخریب آمین به شکل محصولات جانبی خورنده، انرژی بازیابی بالا و همچنین انتقال آب به جریان گاز در حین فرآیند بازیابی اشاره کرد. معایب مذکور بیانگر این مطلب هستند که بایستی حلال های جدیدی برای جذب گاز¬های اسیدی یافت. در سال های اخیر از حلال های مایعات یونی برای جذب و استفاده شده است. طراحی و بهینه سازی این¬گونه حلال ها نیازمند داده های دقیق خواص فیزیکی و تعادلی بخار- مایع است. بدین منظور در این پژوهش ابتدا خواص فیزیکی دانسیته و ویسکوزیته مخلوط های مختلف مایع یونی و آلکانول آمین های ، ، و در دماهای مختلف و فشار اتمسفریک اندازه گیری شد. در ادامه با استفاده از سل تعادلی فشار بالای استاتیک، داده های تعادلی بخار-مایع حلالیت گاز در مخلوط های و ، ، و در غلظت های پایین 0 تا 10 درصد وزنی مایع یونی و 30 تا 40 درصد وزنی آلکانول آمین در فشار 40-1 بار و دمای 15/323 کلوین اندازه گیری شد. همچنین در ادامه به منظور بررسی جایگزینی مایع یونی به جای آب و همچنین اثر دما بر روی حلالیت در اینگونه مخلوط ها، حلالیت گاز در مخلوط های و دو آلکانول آمین پر کاربرد و در فشار 40-1 بار و دماهای 15/303 و 15/343 کلوین اندازه گیری شد. آزمایش ها در غلظت های ثابت 30 و 50 درصد وزنی آلکانول آمین در محلول های حاوی مایع یونی تا حذف کامل آب از سامانه انجام شد. نتایج این بخش بیانگر این موضوع است که کاهش دما، افزایش فشار و افزایش غلظت در محلول باعث افزایش حلالیت گاز می شود. همچنین در بخش مدلسازی با در نظر گرفتن مایعات یونی به صورت جفت یون خنثی و دارای خاصیت تجمعی، رفتار سامانه های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. برای توسعه معادله حالت مناسب از سه معادله مکعبی ، و برای بیان نیرو های برد کوتاه استفاده شد و برای عبارت تجمعی از معادله تجمعی دو حالت ( ) استفاده گردید. از معادلات حالت مذکور برای بیان رفتار سامانه های مختلف مواد خالص و دو جزئی شامل اجزاء تجمعی از جمله مایع یونی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج مدلسازی نشان داد که فرمول بندی جدید می¬تواند به خوبی رفتار فازی سامانه¬های مذکور را پیش¬بینی نماید بطوریکه معادله حالت نتایج بهتری را ارائه داد. در ادامه با اضافه کردن عبارت تئوری تقریب متوسط کروی ( ) برای بیان نیروهای برد بلند، مدل الکترولیتی توسعه داده شد و برای مدلسازی حلالیت گاز در محلول آبی در شرایط مختلف با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. در انتها با استفاه از پارامترهای بدست آمده در مراحل قبل، حلالیت گاز در مخلوط و در شرایط مختلف دما، فشار و غلظت با خطای مدلسازی شد.

حذف گازهای اسیدی h2s و co2 از جریان گاز طبیعی برای بهبود کیفیت و کاهش سمیت و خوردگی امری ضروری است. طراحی و بهینه سازی واحدهای شیرین سازی گاز طبیعی نیاز به داده های دقیق تعادلی بخار-مایع دارد. از طرف دیگر به علت غیر ایده آل بودن و وجود واکنش های شیمیایی و گونه های مختلف در فاز مایع، مدل سازی این سامانه ها برای توصیف رفتار آن ها ضروری است. در این تحقیق ابتدا داده های تعادلی بخار-مایع حلالیت گاز co2 در مایع یونی [bmim][acetate] در سه دمای 313، 328 و 343 کلوین و فشار 1 تا 40 بار با استفاده از دستگاه تعادلی استاتیک در فشار بالا اندازه گیری شد. همچنین حلالیت هم¬زمان گازهای h2s و co2 در مایع یونی [bmim][acetate] در سه دمای 313، 323 و 343 کلوین و فشار 1 تا 21 بار به دست آمد. سپس با استفاده از مدل cpa و به دست آوردن پارامترهای اندرکنش مورد نیاز، مدل سازی حلالیت گاز co2 و مخلوط گازهای h2s و co2 در این مایع یونی در دما و فشارهای مختلف با در نظر گرفتن واکنش شیمیایی با موفقیت انجام شد. میانگین خطا برای حلالیت گاز co2 در این مایع یونی 4/83 درصد و برای حلالیت مخلوط گازهای h2s و co2 برای فشار جزئی محاسباتی h2s میانگین خطایی در حدود 18/8 درصد و برای فشار جزئی محاسباتی co2 میانگین خطایی در حدود 13/7 درصد به¬ دست آمد. در این پژوهش مشاهده شد که مایع یونی مذکور نسبت به h2s انتخاب پذیری بیشتری نسبت به co2 در حلالیت هم-زمان گازهای h2s و co2 دارد.

هدف اصلی این تحقیق، سنتر کاتالیست¬های co@ru/γ-al2o3 با ساختار هسته- پوسته به منظور بهبود عملکرد فرایند فیشر- تروپش بود. در راستای دستیابی به کاتالیست¬های با ساختار هسته- پوسته، روش احیا پی در پی کبالت و روتنیوم بر پایه گاما آلومینا در دمای سنتز c˚240 انتخاب شد. 5 نوع کاتالیست با ساختار هسته- پوسته در نسبت¬های مختلف کبالت به روتنیوم (از 9 به ۱) با استفاده از این روش سنتز شدند و به منظور مشخصه¬یابی این کاتالیست¬ها، آزمون¬های icp، xrd، ftir، tpr، xps، edx، hrtem، bet استفاده شدند. نتایج آزمون¬های مشخصه¬یابی تشکیل ساختار هسته- پوسته را تائید کردند و نشان دادند که درصد بالایی از هسته شامل اکسید کبالت، در حالی که پوسته غنی از اکسید روتنیوم است. عملکرد کاتالیست¬های سنتز شده در واکنش fts نشان داد که درصد تبدیل منوکسیدکربن برای کاتالیست¬های co@ru/γ-al2o3 در مقایسه با کاتالیست¬های co/γ-al2o3 و ru/γ-al2o3 رشد چشمگیری به ترتیب در حدود 3 و 75/1 برابری داشت و برای گزینش¬پذیری متان و c5+ به ترتیب 100% کاهش و 100% افزایش مشاهده شد. نتایج نشان داد که مناسب¬ترین عملکرد در واکنش fts با استفاده از کاتالیست کبالت- روتنیوم با ساختار هسته- پوسته در نسبت ۷۰/۳۰ به دست آمد. تاثیر چهار متغیر فرایندی دما، فشار، سرعت فضایی گاز سنتز و نسبت هیدروژن به منوکسیدکربن در محدوده c˚2۲0-۲۴۰، bar ۲5-15، h-1۲۳00-900 و ۱-۲ روی درصد تبدیل منوکسیدکربن، گزینش¬پذیری متان و c5+ با استفاده از روش طرح آماری سطح پاسخ، تکنیک باکس- بنکن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای درصد تبدیل منوکسیدکربن، گزینش¬پذیری متان و c5+ به ترتیب دما به همراه فشار و سرعت فضایی گاز سنتز، دما به همراه سرعت فضایی گاز سنتز و فشار به همراه نسبت هیدروژن به منوکسیدکربن موثرترین پارامترهای عملیاتی بودند. همچنین فرایند بهینه¬سازی برای رسیدن به شرایط بهینه انجام شد و نتایج نشان داد که این شرایط در °c۲۲۰، bar۲۵، h-1۲۱۹۰/۵ و نسبت هیدروژن به منوکسیدکربن 2 صورت می¬گیرد. مقادیر درصد تبدیل منوکسیدکربن، گزینش¬پذیری متان و c5+ در شرایط بهینه به ترتیب برابر با ۷۳/۳۷ %، ۴/۹۴ % و ۸۸/۳۶ % می¬باشند، که انحراف کمی با داده¬های تجربی داشتند. یک مدل جامع سینتیکی بر مبنای مکانیسم¬های آلکیل و آلکنیل و با توجه به فرضیات در نظر گرفته شده، توسعه داده شد. تحلیل آماری نشان داد که پارامترهای تعیین شده مدل سینتیکی از نظر آماری معنی دار هستند. نتایج نشان داد که مدل جامع سینتیکی پیشنهادی توانایی خوبی در پیش بینی داده¬های تجربی داشت، همچنین استفاده از مکانیسم آلکنیل به همراه آلکیل به افزایش هم-پوشانی داده¬های تجربی و محاسبه شده کمک نمود.

محلول آلکانول آمینها اغلب برای حذف ناخالصی گاز اسیدی، co2 و سولفید هیدروژن از جریان گاز طبیعی و گاز سنتز استفاده می¬شود که برای افزایش سرعت جذب و بالا بردن ظرفیت بارگذاری استفاده از مخلوط آمینها توسعه پیدا کرده است. ضرورت داشتن داده¬های آزمایشگاهی برای محاسبه و پیش بینی تعادل بخار – مایع و طراحی بهینه سامانه های عملیاتی،موجب شد تا داده¬های آزمایشگاهی حلالیت گاز co2 در سامانه mdea – amp – pz – h2o در سه دمای ?c40، ?c55 و ?c70 بدست آید. اندازه¬گیری¬ها در محدوده فشار 1 تا 40 بار برای محلولهای 40، 45 و 50 درصد وزنی به صورت %wt (5+10+25)mdea+amp+pz، (10+5+25)mdea+amp+pz ، (10+15+25)mdea+amp+pz، (15+10+25)mdea+amp+pz، (10+10+25)mdea+amp+pz، (15+25)mdea+amp، (20+25)mdea+amp، (25+25)mdea+amp صورت گرفت. مدل e-nrtl موجود در نرم افزار aspen برای مدلسازی سامانه آمین – گاز اسیدی – آب استفاده شد و با استفاده از پارامترهای برهمکنشی مدل حلالیت گاز اسیدی در محلولهای فوق پیش بینی شد و توانایی مدل در پیش بینی داده¬های آزمایشگاهی نشان داده شد.

نانو سیالات از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی که به عنوان سیال پایه برای پخش شدن نانو ذرات در آن به کار می¬روند، به دست می¬آیند. در سال های اخیر با پیشرفت علم نانو، استفاده از نانو ذرات در بخش¬های مختلف صنعت نفت موردتوجه قرارگرفته است. به کمک نانو سیالات می¬توان جدایش نفت و گاز در داخل مخزن را تسهیل نمود و میزان برداشت نفت را نسبت به روش¬های فعلی افزایش داد. با افزودن نانو ذرات به یک سیال خواص آن از قبیل چگالی، گرانروی، هدایت حرارتی و گرمای مخصوص را می¬توان به حالت بهینه تنظیم کرد. دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) یکی از روش¬های قدرتمند محاسباتی است که در سالیان اخیر مورد توجه دانشمندان و مهندسان قرارگرفته است. توانایی شبیه¬سازی در مطالعه¬ی شرایط ویژه و بحرانی، کم کردن زمان و قیمت هنگام طراحی¬ تجهیزات و به دست آوردن اطلاعات کامل و جزئیات دقیق از سامانه مورد بررسی از مزایای cfd نسبت به روش¬های آزمایشگاهی است. لذا هدف اصلی در این پژوهش، شبیه سازی فرایند ازدیاد برداشت نفت با استفاده از نانو ذرات و مطالعه و بررسی پارامترهای موثر بر این فرایند است. این پژوهش به سه بخش تقسیم می¬شود، در بخش اول هدف به دست آوردن یک مدل مناسب است که نتایج سیلابزنی در آن نزدیک به نتایج واقعی سیلابزنی در مخزن باشد و فرایندهای گیرافتادگی و انگشتی شدن را بتوان به خوبی در آن موردمطالعه قرار داد. به همین منظور هفت مدل با الگوهای متفاوت تولید و سیلابزنی نانو سیال در آن ها انجام شد. با بررسی نتایج کلی و مقایسه همه¬ی مدل¬های تولیدی با یکدیگر، مدل تولیدشده بر اساس الگوی پخش تصادفی خلل و فرج در مدل به عنوان الگوی مناسب برای انجام شبیه¬سازی تزریق نانو سیال انتخاب شد. در بخش دوم به دست آوردن یک روش حل دقیق در نرم افزار فلوئنت و انتخاب یک مدل چند فازی مناسب برای شبیه سازی فرایند تزریق نانو سیال هدف اصلی است. درنهایت مدل مخلوط به عنوان مدل چند فازی برای حل مسئله انتخاب شد. در بخش آخر به منظور به دست آوردن مقادیر بهینه هر یک از پارامترهای موثر بر فرایند ازدیاد برداشت نفت با استفاده از نانو ذرات، طراحی آزمایش به کمک نرم¬افزار design expert و روش فاکتوریل کامل انجام شد. در این بخش چهار پارامتر نوع نانوذره (نانو ذرات خاک رسی، تیتانیوم اکسید و سیلیکا)، نوع سیال پایه (آب، الکل، آب سازندی)، قطر نانوذره (از 2 تا 50 نانومتر) و جزء حجمی نانو ذرات در سیال پایه (از 5/0 تا 5 درصد حجمی) به عنوان پارامترهای موثر بر فرایند ازدیاد برداشت نفت با استفاده از نانو ذرات انتخاب شدند. با استفاده از نتایج به دست آمده از شبیه¬سازی، مشاهده شد که نانو ذرات خاک رسی نسبت به نانو ذرات تیتانیوم اکسید و سیلیکا و آب سازندی نسبت به آب و الکل، تأثیر بیشتری بر روی افزایش ضریب برداشت نفت دارند. همچنین هرچقدر قطر نانو ذرات کمتر (نزدیک به مقدار 2 نانو¬متر) و جزء حجمی نانو ذرات در سیال پایه بیشتر باشد (نزدیک به 5 درصد حجمی)، ضریب برداشت نفت افزایش بیشتری خواهد داشت. در نهایت بیشترین ضریب برداشت نفت (%34/57) با اسفاده از نانوذرات خاک رسی به قطر 2 نانومتر و جزء حجمی 5% در آب سازندی بدست آمد.

در این تحقیق حلالیت ژیپسوم (caso4.2h2o) در محلول آبی حاوی مولالیته های مختلف از k2so4 و nacl، با استفاده از الکترود گزینشی ca2+ مورد اندازه گیری قرار گرفت. با اندازه گیری پتانسیل الکتریکی به وسیله الکترود گزینشی و استفاده از معادله نیکولسکی-ایسمن، فعالیت یون بدست می آید و برای تبدیل فعالیت به غلظت نیاز به دانستن ضریب فعالیت یون است. بنابراین، تاثیر یون های so4، k+ و na+ بر ضریب فعالیت ca2+ مورد آزمایش قرار گرفتند. سپس پارامترهای برهم کنش معادلات خشکبارچی و ورا و همچنین لین و لی با برازش داده ها بدست آمدند. بررسی ها نشان داد که معادله خشکبارچی و ورا توانایی خوبی در پیش بینی ضریب فعالیت یون ها در حضور چندین نوع یون مختلف را دارد. در حالی که معادله لین و لی در این امر ناموفق است. داده های حلالیت بدست آمده برای ژیپسوم در محلول آبی نشان داد که k2so4 موجب کاهش حلالیت ژیپسوم می شود، حال آنکه nacl افزایش حلالیت را به دنبال دارد. اندازه گیری در دماهای oc15، oc25 و oc35 افزایش اندک حلالیت ژیپسوم با دما را نشان داد.

چکیده سیلابزنی با مواد فعال سطحی یکی از روشهای ازدیادبرداشت شیمیایی در مخازن نفتی است. این فرآیند با کاهش کشش بین سطحی، میزان برداشت را بهبود میدهد. عوامل مختلفی بر بازدهی برداشت با سیلاب زنی با مواد فعال سطحی اثر میگذارند که مهمترین آن می توان به رفتار فازی سامانه آب و الکترولیت و ماده فعال سطحی اشاره کرد. مواد فعال سطحی به چهار دسته کاتیونی، آنیونی، غیر یونی، آمفوتر دسته بندی می شوند. تحقیقات اندکی در مورد استفاده از مواد فعال سطحی آمفوتر در ازدیاد برداشت از مخازن انجام شده است. در این پژوهش اثر نوع نفت، شوری، دما و غلظت ماده فعال سطحی آمفوتر بر رفتار فازی سامانه بررسی شده است. پارامترهایی نظیر نوع نفت و شوری و غلظت ماده فعال سطحی بر سیلاب زنی میکرومدل و ترشوندگی مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد، ماده فعال سطحی کوکوآمید پروپیل بتایین که آمفوتر است، حتی در شوری های بالا ) 2 درصد وزنی( توانایی کاهش کشش بین سطحی بین آب و نفت را دارد وسبب تغییر ترشوندگی می شود. در مقایسه با مواد فعال سطحی دیگر، مواد فعال سطحی آمفوتر در غلظت های پایین تری ) 2.20 درصد وزنی( قابلیت تشکیل مایسل را دارند. با افزایش شوری از صفر درصد وزنی تا 2 درصد وزنی، نوع وینسور از نوع 2درصد / اول به نوع سوم و به نوع دوم تغییر پیدا می کند. افزایش غلظت ماده فعال سطحی از 20 2 درصد وزنی نیز رفتار فازی مشابه را نشان می دهد. آزمایش ها نشان می دهد که ماده / وزنی تا 0 فعال سطحی کوکوآمید پروپیل بتایین برای تشکیل ویسنور نوع اول باید با هیدروکربن با زنجیره طولانی تر مخلوط شود. آزمایش های میکرومدل بیان می کند که در هنگام تشکیل وینسور نوع یک، میزان برداشت به طور میانگین 2 درصد نسبت به وینسور نوع دوم پایین تر است. واژههای کلیدی: مواد فعال سطحی آمفوتر، رفتار فازی، ازدیاد برداشت، میکرومدل، الکترولیت

چکیده ندارد.

در این تحقیق روش المان محدود گالرکین با فرمولاسیون تابع جریمه برای سیالات نیوتنی و غیرالاستیک در قالب اسلیت توسعه داده شد و برای پیش بینی میزان تورم قالب در فرآیند اکستروژن مورد استفاده قرار گرفت . تعیین موقعیت سطح آزاد با روش تکرار انجام شد. از روش حذفی گوسی برای حل دستگاه معادلات جبری استفاده شد. برنامه کامپیوتری تهیه شده و می توان برای محاسبه نسبت تورم، توزیع سرعت ، تنش و فشار در جریان خزشی مورد استفاده قرار داد. نتایج متغیرهای مذکور برای سیالات نیوتنی، پاورلاو، کایرو، کراس ، بینگهام، هرشیل - بلکلی، ویت - متزنز و فن تین - تانر ارائه گردیده است . همچنین نشان داده شد که اثر رقت برش (shear - thining) و نیز حضور تنش تسلیم، نسبت تورم را کاهش می دهند. مقایسه نتایج این برنامه با نتایج برنامه کامپیوتری دیگران و نتایج تجربی در دسترس نیز انجام شد.

تعادلات همزمان فازی و شیمیایی یک مسئله عمده در طراحی راکتورهای شیمیایی بخصوص برج های تقطیر واکنشی میباشد. الگوریتمهای مختلفی برای انجام محاسبات تعادل همزمان فازی و شیمیایی ارائه شده است . این الگوریتمها به دو گروه استوکیومتری و غیر استوکیومتری تقسیم شده اند. الگوریتمهای sc و kz با استفاده از روش استوکیومتری و الگوریتم مینیمم کردن انرژی آزاد گیپس بدون استفاده از ضرایب استوکیومتری واکنشها می تواند تعادلات مورد نظر را پیش بینی نماید. دراین پروژه یک نرم افزار کامپیوتری عمومی با استفاده ازالگوریتمهای فوق توسعه داده شده است . مثالهایی مانند تولید mtbe، واکنش استری شدن و شیرین کردن گازهای ترش برای کارآرایی نرم افزار مورد استفاده قرارگرفته است . نتایج بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی و نتایج گزارش شده تطبیق خیلی خوبی دارد.

دراین رساله از مدل ترمودینامیکی nrtl-nrf که توسط حق طلب و ورا(1990،1988) برای پیش بینی انرژی مازاد گیبس محلولهای آبی دو جزئی الکترولیتها ارائه شده بود استفاده گردیده است . این مدل قادر به پیش بینی ضریب متوسط فعالیت یونی الکترولیتها در محلولهای دوجزئی آنها تا نقطه اشباع می باشد. در صورتی که پیش بینیهای مدلهای قبلی تامولالیته شش محدودیت داشت . مدل فوق برای محلولهای چند جزئی الکترولیتها بسط داده شده و فقط از پارامترهای اندرکنشی انرژی سیستمهای دوجزئی استفاده گردیده، آنگاه با استفاده از شکل عمومی این مدل ضریب متوسط فعالیت چندین سیستم آبی سه جزئی الکترولیتی در محدوده وسیعی از غلظت الکترولیت محاسبه گردیده و با سایر مدلها، مانند بروملی و پیتزر مقایسه شده و نتایج بهتری حاصل گردید.

محلول های پلیمری به خصوص سیستم های سه جزیی پلی اتیلن گلیکول -(peg)دکستران-آب نقش بسیار مهمی در جداسازی پروتئین ها و مواد بیولوژیکی دارند. رفتار ترمودینامیکی این گونه سیستم ها به صورت جداسازی دوفازی آبی شناخته شده است . در این تحقیق مدل جدید تابع اضافی انرژی گیبس به نام uniquac-nrf برای مطالعه رفتار تعادلی بخار-مایع محلول های دوجزیی پلیمری و رفتار تعادلی فازی سیستم های سه جزیی-pec دکستران-آب ارائه شده است . در مدل جدید از فرضیه های مدل nrtl-nrf (حق طلب و vera، 1988 و 1990) استفاده شده است . مدل جدید uniquac-nrf برای محلول های دوجزیی و چندجزیی پلیمرها بر حسب فاکتور غیر تصادفی و درنظر گرفتن مرجع تصادفی اجزاء توسعه داده شده است . در این تحقیق همچنین با قرار دادن بخش ترکیبی مدل فلوری-هاگینز به جای معادله گوگنهایم در مدل های uniquac و uniquac-nrf معادلات جدید flory-uniquac و flory-uniquac-nrf ارائه شده اند. مدل uniquac-nrf و سایر معادلات جدید اشاره شده برای پیش بینی رفتار تعادلی تعداد زیادی از محلول های دوجزیی پلیمر-حلال مورد استفاده قرار گرفتند و نشان داده شد که نتایج حاصل از مدل flory-uniquac نسبت به سایر مدل ها مناسب تر است . مدل uniquac-nrf برای پیش بینی رفتار فازی و به خصوص پیش بینی منحنی بینودال سیستم های متعدد -pegدکستران-آب با وزن مولکولی های متفاوت و در دماهای مختلف مورد استفاده قرار گرفت . نتایج بدست آمده از مدل جدید نسبت به سایر مدل ها از دقت بیشتری برخودار است . همچنین نشان داده شد که مدل flory-uniquac نتایج مناسب تری به مدل uniquac برای سیستم های دوجزیی و سه جزیی پیش بینی می کند.

در این رساله مدل ترمودینامیکی (nrtl-nrf) که توسط حق طلب و ورا (1988-1990) برای پیش بینی انرژی مازاد گیبس محلولهای آبی دو جزئی الکترولیتها ارائه شده بود مورد توجه قرار گرفته است . این مدل برخلاف مدلهای قبل از خود قادر به پیش بینی ضریب متوسط فعالیت یونی الکترولیتها در محلولهای دو جزئی آنها تا نقطه اشباع می باشد. در اینجا مدل مزبور برای مخلوطهای چند جزئی غیر الکترولیت بسط داده شده و فرم عمومی مدل بدست آمده است . با استفاده از شکل عمومی مدل ضریب فعالیت بدست آمده، چهار سیستم بخار - مایع تنها بکمک پارامترهای اندرکنشی انرژی سیستمهای دو جزئی پیش بینی گردیده اند. همینطور ده سیستم مایع - مایع نیز بوسیله شکل عمومی مدل ضریب فعالیت و با استفاده از داده های تعادلی این سیتمها بطور مستقیم پیش بینی شده اند. علاوه بر آن بوسیله شبیه سازی کامپیوتری تعادلات فازی نشان داده شده است که مدل فوق در مقایسه با مدلهائی چون nrtl و uniquac، تعادلات بخار - مایع و تعادلات مایع - مایع را بهتر می تواند پیش بینی نماید.

در این تحقیق تعادل شیمیایی مواد و بلاخص الفینها با استفاده از کمینه کردن انرژی آزاد گیبس بررسی می شود. هدف اصلی این تحقیق، مطالعه تعادلی بودن واکنشهای شکست حرارتی هیدروکربنها است . برای ارزیابی شکست حرارتی هیدروکربنها، از فرضیه کمیته سازی انرژی آزاد گیبس و تعادل موضعی استفاده شده است . در خصوص واکنشهای شکست حرارتی نفتاکل راکتور به تعدادی قسمت تعادل تقسیم شده و هر قسمت جداگانه از دیدگاه ترمودینامیکی مورد بررسی قرار می گیرد. در این سیستم، خروجی از هر مرحله خوراک مرحله بعدی می باشد. برای محاسبه فوگاسیته گاز، از معادله حالت ویریال استفاده شده وشکست حرارتی پروپان نیز در چند دما و فشار در این پروژه بررسی شده است . به این منظور روش بهینه سازی جدیدی بنام dfp (davidon-fletcher-powell) بکار برده می شود. مزیت این روش ، ساختن ماتریس هسین در هر مرحله بدون استفاده از مشتقهای دوم تابع هدف و فقط با توجه به محاسبات مراحل قبلی است . تاثیر دما و فشار بر تابع گیبس نیز مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده می شود که درجه حرارت بر روی تغییرات تابع گیبس در فواصل محدود دمائی تاثیر محسوسی ندارد. کاربرد روش کمیته سازی انرژی آزاد گیب در مورد چندین سیستم تعادلی نشان داده شده است . در این پروژه اثبات می شود که فرضیه گیبس و تعادلی موضعی را فقط می توان در مورد سیستمهای تعادلی و یا سیستمهایی که نزدیک تعادل هستند به کاربرد. بنابراین بین نتایج سینتیکی و ترمودینامیکی واکنشهای شکست حرارتی مطابقت وجود ندارد.

اسیدهای آمینه بعنوان کوچکترین واحد ساختمان پروتئین ها، آنزیمها و بسیاری از مواد بیولوژیکی، از دیر باز توسط محققین علوم زیستی مورد توجه بوده اند. اما بررسی رفتار ترمودینامیکی آنها در محلول و مدلسازی آن از دیدگاه مهندسین شیمی و بیوتکنولوژی فقط در دو دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به اینکه مطالعه و شناخت رفتار اسیدهای آمینه در محلولهای مختلف، کمک زیادی به شبیه سازی و پیش بینی رفتار سیستم های حاوی پروتئینها و آنزیمها و در نهایت جداسازی آنها خواهد نمود، در این تحقیق به بررسی رفتار ترمودینامیکی اسیدهای آمینه در محلولهای در چهار مقوله پرداخته شده است:در بررسی محلولهای دو جزئی اسیدهای آمینه در آب، ضریب فعالیت و حلالیت اسید آمینه با استفاده از مدلهای برد کوتاه انرژی فروین گیبس ‏‎uniquac, nrtl-nrf, nrtl‎‏ و ‏‎uniquac-nrf‎‏ پیش بینی گردید. نتایج نشان داد که دو مدل ‏‎nrtl‎‏ و ‏‎nrtl-nrf‎‏ دارای دقت بیشتری می باشد. د محلولهای سه جزئی اسید آمینه + الکترولیت + آب، ضریب فعالیت متوسط یونی محلول با استفاده از مدلهای ترکیبی مرکب از دو بخش برد کوتاه و برد بلند انجام شد. برای بخش برد کوتاه از مدلهای برد کوتاه شامل ‏‎nrtl-nrf, nrtl‎‏ و ‏‎nrtl-nrf(e)‎‏ و برای بخش بردبلنداز مدلهای دی بای - هوکل و پیتزر - دی بای - هوکل استفاده گردید. ضمن آنکه مدل جدید ‏‎nrtl-nrf(e)‎‏ برای سیستم سه جزئی توسعه و تعمیم داده شد. نتایج حاصل حاکی از آن بود که مدلهای ترکیبی مرکب از مدل ‏‎nrtl-nrf(e)‎‏ دارای دقت بالاتری می باشد. در بررسی رفتار اسیدهای آمینه در سیستم دو فازی آبی ‏‎peg-dex‎‏، دو مدل ‏‎uniquac‎‏ و ‏‎uniquac-nrf‎‏ بصورت چهار جزئی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که خطای هر دو مدل در پیش بینی ضریب فعالیت اجزا، تفاوت چندانی نداشته و مدل ‏‎uniquac-nrf‎‏ به میزان جزئی خطای کمتری نسبت به مدل ‏‎uniquac‎‏ دارد. پیش بینی ضریب تفکیک اسید آمینه نیز توسط هر دو مدل، دارای دقت نزدیک بهم بوده ولی باز هم مدل ‏‎uniquac-nrf‎‏ خطای نسبتا کمتری دارد.

یکی از روش های توصیف بخار - مایع محلولهای پلیمری ، استفاده از معادلات حالت مکعبی است. بدین منظور باید از قوانین اختلاط جدید استفاده کرد . کاربرد قانون اختلاط جدید مستلزم آن است که مدلی برای تعیین انرژی گیبس مازاد محلول پلیمری انتخاب شود. در این پژوهش پیش بینی تعادل بخار - مایع محلولهای پلیمری با استفاده از معادله حالت ‏‎prsv‎‏ و قوانین اختلاط اوربی - سندلر به همراه مدل انرژی گیبس مازاد ‏‎flory-huggins-nrtl-nrf‎‏ و ‏‎uniquc-nrf‎‏ صورت پذیرفته است. مدل ‏‎flory-huggins-nrtl-nrf‎‏ شامل دو بخش بوده که مدل کلاسیک فلوری - هاگینس بعنوان بخش ترکیبی و مدل ‏‎nrtl-nrf‎‏ بعنوان بخش پسماند شناخته می شود. جهت استفاده از مدل ‏‎nrtl-nrf‎‏ برای محلولهای پلیمری باید آنرا بصورت تابعی از کسر حجمی حلال و پلیمر ( بجای کسر مولی ) اصلاح نمود. در پایان تمام محاسبات با استفاده از معادله حالت ‏‎srk‎‏ تکرار گشته تا مشخص شود با تغییر معادله حالت مکعی ، خطای محاسباتی مدلها چه تغییری خواهد نمود. این پژوهش مشخص می کند که روش ‏‎ge/eos‎‏ و قوانین اختلاط یک روش مناسب جهت پیش بینی تعادل بخار - مایع محلولهای پلیمری بوده و در میان مدلهای ارائه شده معادله حالت ‏‎prsv‎‏به همراه قانون اختلاط ونگ - سندلر و مدل ‏‎flory-huggins_nrtl-nrf‎‏ از کمترین خطا برخوردار است.