کاهش آلایندگی هوا، کاهش هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی فرآیندها و افزایش بازدهی و خروجی فرآیندها، پارامترهای موثری هستند که امروزه در جهان مورد توجه قرار می گیرند. یکپارچگی فرآیندها، یکی از موثرترین روش ها در مهندسی شیمی و تکنولوژی فرآیندهاست که میتواند این اهداف را توسط تقسیم بندی چندین فرآیند برای کاهش مصرف انرژی و مواد یا ذرات آلاینده ی محیطی بکار گرفت. همچنین این روش می تواند سایز تجهیزات را توسط چندین دستور بنیادی از روش های اصلی برای ذخیره کردن اساسی در هزینه های سرمایه گذاری و بهسازی در ایمنی ذاتی کاهش دهد. یکی از این روش ها، کوپلینگ واکنش های گرمازا و گرماگیر است. در این تحقیق مرور جامع و کلی بر کوپلینگ واکنش های گرمازا و گرماگیر به عنوان تکنیکی از یکپارچگی فرآیندها در سال های 1995 تا 2011 انجام شده است. همچنین یک مدل یک بعدی، هتروژن برای شبیه سازی حالت پایدار راکتور ترمال کوپل جهت کوپلینگ فرآیند اکسیداسیون اتیلن با دی هیدروژناسیون سیکلوهگزان بکار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که فاصله کم میان حرارت تولید شده و مصرف شده می تواند بازدهی انتقال حرارت را افزایش دهد، در ضمن ترکیب کردن دو فرآینــد جدا از هم بوسیله ی راکتــورهای کوپل شده می تواند سایز تجهیزات را کاهش دهد.

در حین تولید از مخازن گاز میعانی به علت افت فشار به زیر فشار نقطه شبنمِ سیال هیدروکربنی و تشکیل میعانات و ایجاد ممانعت در جریان گاز، در نزدیکی دهانه چاه تولید، کاهش قابل توجهی در تولید اتفاق می افتد. در این تحقیق سعی بر آن شده است که با استفاده از آماده سازی یک ماده فعال در سطح به صورت پلیمری و تزریق آن در سنگ های مخزن گاز میعانی پدیده انسداد میعانی را هر چه بیشتر کاهش دهیم. آماده سازی ماده فعال در سطح مونومری به حالت پلیمری از طریق پروسه سل ژل انجام گرفته است. این پروسه شامل واکنش های هیدرولیز و پلی کاندنسیشن بر روی یک ماده سیلانی فلوئوردار به همراه تترا اتوکسی سیلان است که در نهایت منجر به تشکیل ژل می شود. سپس این ژل به سنگ های کربناته مخزنی تزریق می گردد تا از طریق واکنشی که با یون های سنگ می دهد روی آن بچسبد. گروه های فلوئوردار در ادامه این لایه چسبیده شده قرار گرفته و سبب آب گریزی/ نفت گریزی سنگ می گردند. آزمایش هایی که در این پروژه انجام شده است شامل یک سری آزمایش های شناسایی مانند sem, edx, ftir و آزمایش های تغییر ترشوندگی مانند آشام خودبه خودی، زاویه تماس و در نهایت آزمایش های سیلاب زنی است. در پایان نتایج حاصل از این روش در تغییر ترشوندگی و بهبود میزان تراوایی نسبی مورد بررسی قرار داده می شود.

در کار حاضر، در ابتدا راکتور متانول با استفاده از دو نوع غشا، پالادیم- نقره و آب دوست زئولیت zsm-5، شبیه سازی شده است. غشای اول تنها قابلیت نفوذپذیری نسبت به هیدروژن را دارد و با این کار هیدروژن بطور پیوسته از گاز سنتز خوراک به راکتور منتقل می شود. غشای دوم جهت برداشت آب و متانول از راکتور در نظر گرفته شده است که منجر به افزایش تولید متانول می گردد که این نتیجه را مدلسازی هم تایید می کند. اما بحث جداسازی مطرح می شود که هزینه زیادی را در بر می گیرد. در نتیجه، برای برطرف کردن این مشکل، از غشاء آب دوست دیگری مانند آمورفوس استفاده می شود که فقط آب را از خود عبور می دهد و میزان نفوذ متانول از بین غشا ناچیز و قابل صرف نظر کردن باشد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی نسبت راکتور معمولی در شرایط پایا نشان می دهد که عملکرد غشایی بهتر است. همچنین تاثیر غلظت متانول خروجی از راکتور را به ازای نسبتهای مختلف طول غشاء بررسی شده است و بهینه ترین، حالتی است که طول غشاء پالادیم- نقره 10? طول راکتور و طول غشاء آمورفوس 90? طول راکتور باشد.

اسیدزنی ماتریسی در مخازن کربناته برای تحریک چاه ها، به منظور ترمیم چاه و تولید با شدت جریان های بالاتر صورت می پذیرد. در این روش اسید کلریدریک(hcl) به سازند صدمه دیده جهت ترمیم پوسته اطراف دهانه چاه و افزایش تراوایی در این ناحیه تزریق می گردد. اسیدزنی ماتریسی وقتی به صورت بهینه در می آید که به ازای حجم ثابت اسید تزریقی بیشترین رسوخ انجام گیرد. شدت جریان بهینه اسید وقتی است که الگوی حلالیت بوسیله کرم چاله شکل بگیرد. زیرا حلالیت سنگ از الگو های مختلفی تبعیت می کند. این الگوهای حلالیت به شدت جریان اسید، غلظت اسید، ترکیبات سنگ، دمای واکنش، نوع سیالات و توزیع اندازه حفره های سنگ مخزن وابسته است. بر اساس آزمایش های انجام شده بر روی مغزه، در شدت جریان های کم تزریق اسید سیال از الگوی حلالیت یکنواخت تبعیت می کند. به این معنی که سطح ورودی مغزه را بطور یکنواخت در خود حل می کند. با افزایش شدت جریان تزریق، کرم چاله شکل گرفته و در مغزه گسترش می یابد. در شدت جریان های بالای تزریق، کرم چاله ها شروع به شاخه دار شدن می کنند. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که در این نوع از حمله اسید، عمق رسوخ اسید با افزایش شدت جریان تزریق برای حجم ثابت اسید کاهش می یابد یا اینکه حجم اسید مصرفی افزایش می یابد.

نظر به سنگین بودن بخش عمده ای از نفت استخراجی کشور از یک سو و ارزش اقتصادی پایین و کاربرد محدود این ترکیبات از سوی دیگر، فرایندهای تبدیلی ترکیبات هیدروکربنی سنگین به سبک تر بسیار حائز اهمیت می باشد که در حال حاضر این دسته فرایندها از جمله عملیات دشوار و پیچیده پالایشی است. برای تبدیل نفت سنگین به هیدروکربن های سبک و با ارزش روش هایی وجود دارند که متداول ترین آن ها روش های حرارتی می باشد که نیاز به هزینه و انرژی زیادی دارند. همچنین عمر مفید سیستم های مورد استفاده به دلیل حضور سولفور و کربن تقریباً کوتاه است و باعث ناپایداری در واحد می گردد. توسعه تکنولوژی های جایگزین که ساده بوده و بازدهی انرژی مناسب داشته باشد مورد علاقه صنعت پالایش می باشد. استفاده از تکنولوژی راکتورهای پلاسمایی غیر تعادلی از جمله روش های نوین برای انجام واکنش های مختلف در علوم مهندسی و خصوصاً مهندسی شیمی است. اهمیت و ارزش این راکتورها مربوط به کارکرد آنها در دما و فشار محیط، ساختار ساده و میزان سرمایه گذاری پایین اجرای تکنولوژی آنهاست. در این تحقیق از تکنولوژی راکتور پلاسمای تخلیه پالسی کاتالیستی با عایق دی الکتریک، برای عملیات شکست پیوسته ترکیب هیدروکربنی هگزادکان c16h34 بعنوان مدلی از نفت سنگین در دمای محیط و فشار اتمسفری، بطور موفقیت آمیز استفاده شده است. پس از برپایی یک مجموعه آزمایشگاهی، تاثیر پارامترهای نوع کاتالیست، وزن و محل قرارگیری کاتالیست، و ولتاژ اعمالی به راکتور بر پارامتر بازدهی انرژی تولید گاز و ترکیب درصد محصولات مورد بررسی قرار گرفته است. محصولات اصلی در فاز گاز شامل هیدروژن عاری از گاز منوکسید کربن (مناسب برای مصرف در پیل سوختی)، متان، هیدروکربن ها با 2 کربن (اتان، اتیلن و استیلن)، 3 کربن (پروپان، پروپن و ...) و 4 کربن (بوتان و 1-3- بوتادین) می باشد.

در این پایان نامه، طراحی ماژول و ساخت فیلتر نانولوله کربنی جهت جداسازی یون کلر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ساخت فیلتر نانولوله کربنی، یک پایه از جنس آلفا آلومینا جهت تامین مقاومت مکانیکی به روش پرس کردن ساخته شده است. در این روش، به منظور شکل دهی پودر آماده شده آلفا آلومینا از قالب مخصوصی استفاده شده که باعث به وجود آمدن صفحاتی دایره ای شکل می گردد. پس از شکل دهی پودر، دیسک های آلومینا جهت انجام عملیات تفجوشی درون کوره قرار داده می شوند. در مرحله بعد، نانولوله کربنی به عنوان لایه جداسازی از طریق روش پوشش دهی چرخشی روی دیسک پوشش داده می شود. به منظور انجام آزمایش های جداسازی، ماژولی طراحی گردید که توسط واشرهای حلقه ای آب بندی شده است. در این پایلوت، از گاز نیتروژن به عنوان نیروی محرکه عبور مایع از غشا استفاده گردید.

باکتری های paenibacillus alvei arn63 و bacillus mycoides به عنوان باکتری هایی توانا در تولید بیودی امولسیفایر، خاصیت امولسیون زدایی قابل توجهی را از خود نشان دادند. بیودی امولسیفایر تولیدی که از نوع lipopeptide می باشد، می تواند در صنعت نفت به عنوان ماده ای سازگار با محیط زیست، مورد استفاده قرارگیرد. به منظور افزایش تولید بیودی امولسیفایر، به عنوان نوعی بیوسورفکتانت، بهینه سازی شرایط محیط کشت صورت گرفت. به همین دلیل تاثیر منابع کربنی مختلف و نسبت های گوناگون کربن به نیتروژن (غلظت کربن)، در حالی که دما، ph، دور همزن و منبع نیتروژن ثابت در نظر گرفته شدند، مورد بررسی قرار گرفت. پس از آن برای بررسی خاصیت امولسیون شکنی ماده تولیدی، آزمایش هایی به نام bottle test انجام شد. نرمال آلکان ها شامل c7h16, c10h22, c12h26 و c16h34 و روغن های گیاهی مانند روغن زیتون و روغن کنجد، و روغن موتور برای تولید بیودی امولسیفایر موثر واقع شدند. بهترین نتیجه برای باکتری p. alvei زمانی بدست آمد که روغن موتور با غلظت 50 ml/l مورد استفاده قرار گرفت، که پس از 72 ساعت کشش سطحی از 58 تا 7/24 (mn/m) کاهش یافت و نسبت امولسیون شکنی به 73% رسید. در حالی که روغن زیتون با غلظت 30 ml/l به عنوان بهترین نتیجه برای باکتری b. mycoides مشخص شد که پس از 72 ساعت کشش سطحی از 22/58 تا 75/26 (mn/m) کاهش یافت و نسبت امولسیون شکنی به 77% رسید. در شرایط بهینه، تولید بیودی امولسیفایر برای p. alvei به g/l 1/2 و برای b. mycoides به g/l 3/2 رسید.

اتیلن یکی از مواد اولیه پتروشیمی می باشد که در بیشترین مقیاس تولید می شود و طیف گسترد? مشتقات گرفته شده از آن، اهمیت این ماده را چند برابر کرده است. اتیلن معمولأ از طریق کراکینگ حرارتی خوراک های متفاوتی از قبیل اتان، نفتا و گازوئیل تولید می شود. به همراه این ماده با ارزش در طول فرایند کراکینگ مواد دیگری مانند استیلن تشکیل می شوند که سم کاتالیست های واحد پلیمراسیون در نظر گرفته می شوند و باید غلظت آنها به زیرppm 1 برسد. مجتمع پتروشیمی جم که بزرگترین مجتمع الفین جهان به شمار می آید سالانه 1324000 تن اتیلن تولید می کند. در نتیجه حجم بسیار زیادی استیلن باید از برشهای دو کربنه حذف شود. یکی از بهترین راه کارهای حذف استیلن، هیدروژناسیون آن می باشد. در این تحقیق واحد هیدروژناسیون استیلن در پتروشیمی جم مدلسازی شده است. این واحد به روش tail-end استیلن ها را حذف کرده و اتیلن تولید می کند. مدلسازی ریاضی به صورت دینامیک صورت گرفته و صحت مدل با داده های صنعتی بررسی شده است. با وجود متغیر بودن شدید ورودی های واحد در طول یک دوره کاری 360 روزه، مدل با تقریب خوب 10% توانسته است داده ها را پیش بینی کند و روند غیر فعال شدن کاتالیست ها را نیز مشخص سازد. در ادامه نمودار های مختلف در راکتورهای اول و دوم بررسی شده و با هم قیاس شده است. در آخر متغیر های موثر بر این فرایند از قبیل دمای ورودی راکتور و مقدار هیدروژن تزریقی بررسی شد. با توجه به پیش بینی های مدل ریاضی، در هنگام فعال بودن کاتالیست ها بهتر است با دمای بین 30- 35 درجه سانتی گراد کار کرد ولی با غیر فعال شدن کاتالیست ها دمای ورودی را باید افزایش داد و بین 40- 45 درجه سانتی گراد رساند. نکته قابل توجه دیگر این است که درصد تبدیل استیلن هنگامی که هیدروژن ورودی بیشتر از 180 کیلوگرم بر ساعت باشد، مستقل از هیدروژن ورودی می شود و هیدروژن اضافی صرف تبدیل اتیلن به اتان می شود که واکنش نا مطلوب محسوب می گردد.

در مدل محلول جامد معمولاً از یک معادله حالت برای تعادل بخار-مایع استفاده می شود و یک مدل ضریب فعالیت برای بررسی تعادل مایع-جامد به کار برده می شود. مدل ون و همکاران [50,51]، هانسن و همکاران [5] و پدرسون و همکاران [5] نمونه ای از این مدل ها میباشند که برای مدل ضریب فعالیت از تئوری محلول های با قاعده و یا محلول های پلیمری استفاده می کنند. کوتینهو و همکاران [45] مدل های مختلف ضریب فعالیت را برای محاسبات تعادلی مایع-جامد به کار بردند. از جمله مدل های به کار رفته برای ضریب فعالیت در این تحقیق ها می توان از مدل فلوری-هاگینز، unifac و uniquac نام برد. محققان دیگری مثل جی و همکاران [44]، اسماعیل زاده و همکاران، چن و همکاران [17] این روش را توسعه دادند و مدل های ضریب فعالیت دیگری را به کار بردند. در مدل جامد چند گانه چون فاز جامد به صورت خالص در نظر گرفته می شود احتیاجی به مدل های ضریب فعالیت برای توصیف فاز جامد نمی باشد. تنها از یک معادله حالت برای بررسی تعادل بخار-مایع استفاده می شود و فوگاسیته جامد با استفاده از فوگاسیته مایع مادون سرد که با استفاده از معادله حالت محاسبه می شود و خواص نقطه ذوب به دست می آید. این مدل اولین بار توسط لیراگالینا و همکاران [9] ارائه شد. سپس این مدل توسط پن و همکاران [10] و وفائی سفتی و همکاران [43] توسعه داده شد. نیچیتا و همکاران [12] این مدل را برای بررسی تشکیل واکس از میعانات گازی به کار بردند. البته در این تحقیق اثر فشار را نیز با استفاده از ضریب پوینتینگ وارد مدل نمودند. اسکوبار رمولینا [16] نیز با استفاده از تئوری محلول های ایده آل و مدل چند جامدی روش جدیدی را برای پیش بینی شرایط تشکیل واکس ارائه نموده است. در این پایان نامه، برای محاسبه دما و مقدار تشکیل واکس در واحد تثبیت میعانات گازی پارس جنوبی از مدل لیرا گالینا و همکارانش (مدل چند جامدی) استفاده میشود. جهت مقایسه نتایج حاصل از این مدل با داده های آزمایشگاهی، از 8 نمونه ارائه شده توسط پدرسون ?52? استفاده شده که نتایج حاصله تطابق خوبی را نشان می دهد. برای تعیین خواص ترمودینامیکی اجزای سنگین هیدروکربنی (مانندc20+ ) که مقدار قابل توجهی از سیال هیدروکربنی موجود در مخزن نفتی را شامل می شوند، استفاده از معادلات حالت، معمولاً مسائل و مشکلات عمده ای را به وجود می آورند. این مسائل و مشکلات، ناشی از دشواری در تعیین خواص بحرانی و ضرایب بی مرکزی اجزای سنگین می باشد. این اجزای سنگین، معمولاً شامل تعداد بی شماری از اجزایی هستند که تعداد اتم های کربن آنها بیش از 20 است. تنها داده های آزمایشگاهی موجود برای این اجزای سنگین، وزن مخصوص و جرم مولکولی c20+ است. بدون داشتن داده های تحلیلی از c20+ استفاده از آن به صورت یک جزء منفرد در مخلوط، خطاهای قابل ملاحظه ای در محاسبات رفتار فازی مخلوط ایجاد می کند. اگر جزء سنگین c20+ به اجزای مجازی شکسته شود، این خطاها به مقدار قابل توجهی کاهش می یابند. تقسیم جزء سنگین c20+ به اجزای مجازی باید به نحوی صورت گیرد که کسر مولی، جرم مولکولی و وزن مخصوص آن ها مشخص باشد. زمانی که اطلاعات کافی از توزیع گروه های کربنی اجزای سنگین و جرم مولکولی آنها در اختیار باشد، پارامترهای تابع توزیع با انطباق داده های اندازه گیری شده، قابل حصول خواهد بود. از نتیجه مقایسه روشهای موجود مشخص میگردد که در روش توزیع گاما مقدار خطا در مقایسه با مقادیر واقعی بسیار کم و در حد %64/0 میباشد. رابطه های زیادی جهت تخمین خواص فیزیکی برش های نفتی ارائه شده است. انتخاب مقادیر مناسب برای پارامترهای بیان شده، بسیار مهم است زیرا، تغییرات کوچک در این پارامترها، می تواند موجب انحراف قابل توجهی در نتایج مورد انتظار شود. نکته ای که باید به آن توجه کرد این است که در مواردی که هیچ گونه اطلاعی از نتایج آزمایشگاهی و تجزیه کروماتوگرافی نمونه نفتی و تقسیم گروه های هیدروکربنی به نرمال پارافین، نفتن و آروماتیک وجود ندارد، لازم است که از خواص میانگین برای تعیین خواص هیدروکربن ها استفاده کرد و برای این منظور باید مجموعه ای از روابط موجود با یکدیگر هم خوانی قابل قبولی داشته باشند تا به این وسیله میزان خطاهای موجود را به حداقل رساند. در این پایان نامه از یک مجموعه روابط برای تعیین خواص فیزیکی هیدروکربنها استفاده شده است.

اتیلن یکی از مواد اولیه پتروشیمی می باشد که در بیشترین مقیاس تولید می شود و طیف گسترد? مشتقات گرفته شده از آن، اهمیت این ماده را چند برابر کرده است. اتیلن معمولا از طریق کراکینگ حرارتی خوراک-های متفاوتی از قبیل اتان، نفتا و گازوئیل تولید می شود. انتخاب خوراک مناسب از لحاظ اقتصادی بسیار حائز اهمیت است چرا که سایر هزینه ها را تحت تأثیر قرار می دهد. در رابطه با میزان در دسترس بودن، شاید اتان بهترین خوراک باشد، چراکه میزان بازده و انتخاب پذیری اتیلن در مقایسه با سایر خوراک ها برای اتان بیشتر است و در کنار آن، فرآیند کراکینگ برای خوراک ورودی اتان ساده تر و کم هزینه تر است. مجتمع پتروشیمی جم که بزرگترین مجتمع الفین جهان به شمار می آید سالانه 1324000 تن اتیلن تولید می کند. در این تحقیق، واحد کراکینگ اتان این مجتمع با استفاده از مدلسازی با برنام? مطلب مورد بررسی قرار گرفت. مقایس? نتایج مدلسازی و داده های عملی این واحد نشان داد که مدل ارائه شده سازگاری قابل قبولی با واقعیت دارد. در ادامه از کربن دی اکسید بجای بخار به عنوان ماد? رقیق کننده استفاده شد و پارامتر های مختلف در دو حالت مورد بررسی قرار گرفت. این تغییر سبب افزایش قابل توجه تولید اتیلن و کاهش میزان کک تشکیل شده می شود که در نتیج? آن، مدت زمان یک دور? کاری کوره به بیش از دو برابر افزایش خواهد یافت.

محلول پتاسیم کربنات داغ یک جاذب امید بخش برای جداسازی دی اکسید کربن از گاز های حاصل از احتراق، به صورتی مقرون به صرفه می باشد. در تحقیق پیش رو یک مدل ریاضی دو بعدی به منظور آنالیز جذب دی اکسید کربن از یک مخلوط گازی توسط محلول آبی پتاسیم کربنات با استفاده از تماس دهنده های غشائی الیاف توخالی تحت شرایط غشاء تر شده و خشک، ارائه شده است. دستگاه معادلات غیر خطی حاصل از اعمال موازنه جرم در سه فاز مایع، غشاء و گاز با استفاده از یک تکنیک عددی حل شده اند و صحت نتایج حاصل از مدل، توسط داده های آزمایشگاهی موجود در مراجع علمی بررسی شده است. مدل بدست آمده بر روی شرایط عملیاتی ماژول به منظور دست یابی به جذب بهینه co2 تمرکز دارد. نتایج نشان می دهند با افزایش دمای مایع، میزان جذب به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و در هر دمایی از این محلول، یک غلظت بهینه وجود دارد که در آن بیشترین میزان جذب رخ می دهد. علاوه بر این مقایسه ای بین محلول های پتاسیم کربنات و دی اتانول آمین تحت شرایط تر نشده و تر شده غشاء صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهند محلول k2co3 تحت شرایط بهینه می تواند به میزان بیشتری co2 را مورد بازیافت قرار دهد. با در نظر گرفتن دیگر مزایای محلول k2co3 از قبیل قیمت کمتر و بازیابی آسان تر در مقایسه با آلکانول آمین ها، این محلول می تواند گزینه ای مناسب جهت جذب دی اکسید کربن با استفاده از تماس دهنده های غشائی الیاف توخالی باشد.

یکی از راه?های متداول جهت افزایش تراوایی سنگ مخازن نفت و گاز و بهبود تولید، تحریک چاه بوسیله اسید مناسب می باشد. در فرایند اسید کاری شناخت مکانیسم سنتیکی واکنش اسید و عوامل موثر بر آن اهمیت بسزایی دارد. سرعت واکنش اسید با سنگ مخزن، زمان لازم جهت فرایند اسید کاری و زمان تماس اسید با سنگ مخزن را مشخص می کند. لذا با مطالعه ی سنتیک واکنش اسید با سنگ مخزن و بدست آوردن معادله ی سرعت واکنش، می توان عمق نفوذ اسید در مخزن را تخمین زد. هدف از این پژوهش بدست آوردن پارامتر های بهینه ی معادله?سرعت واکنش اسید و سنگ مخزن دولومیتی می باشد. با توجه به سرعت زیاد واکنش اسید با سنگ، مصرف اسید در دهانه ی مخزن زیاد بوده و به دلیل کاهش غلظت اسید نفوذ آن به عمق سازند کاهش می یابد. لذا با افزودن افزایه ی کندکننده این مشکل مرتفع می گردد. در این پژوهش، ابتدا چندین افزایه بصورت آزمایشگاهی ساخته شده و سپس کارایی این افزایه ها در افزایش عمق نفوذ اسید در مخزن با افزایه ی ارائه شده توسط شرکت بی جی سرویس مورد مقایسه قرار گرفته است. از دیگر اهداف این تحقیق بررسی تغییرات ایجاد شده در واکنش بخاطر استفاده از افزایه های کندکننده و بدست آوردن مقدار بهینه ی پارامترهای معادله ی سرعت می باشد. به این منظور ابتدا غلظت هیدروکلریک اسید با گذشت زمان در دماهای مختلف و با استفاده از آنالیز نمونه های گرفته شده از راکتور دیسک گردان محاسبه شده است. سپس پارامترهای بهینهی معادله سرعت واکنش با استفاده از الگوریتم ژنتیک، با در نظر گرفتن معیار میانگین مربعات خطا بدست آمده اند.

در این مطالعه قسمت دالان پالایشگاه فراشبند با نرم افزار پروماکس شبیه سازی شده و نتایج آن گزارش شده است.نتایج بدست آمده تطابق خوبی با داده های عملیاتی دارد.همچنین تاثیر پارامترهای مهم نم زدایی و افزایش بهره وری از عملیات نم زدایی پیشنهاد شده است. دریزو تکنولوژی است که شبیه فرایند دفع پیشرفته به کمک حلال میباشد که توسطpearce و همکارانش در سال 1972 انجام شده است.بخار گلایکول خارج شده از بازجوش آور چگالش یافته ومجددا به عنوان عامل دفع به برج دفع برردانده میشود.حلال وترکیبات آروماتیک در این واحد چگالش میابند قبل از اینکه بخار به اتمسفر راه یابد.مهم ترین مزایای این سیستم این است که تمام ترکیبات آروماتیک قبل از اینکه وارد اتمسفر شوند بازیابی و استفاده شده وخلوص گلایکول میتواند تا حد 99/999 درصد جرمی افزایش یابد وهیچ گاز عریانگری نیاز نیست.ما میتوانیم یک واحد برای عملیات دریزو به جای 3 واحد جدای دالان طراحی کنیم که به این وسیله میتوانیم بهترین نتایج اقتصادی را دریافت کنیم.

امروزه با توجه به افزایش تقاضا برای بنزین با بهسوزی بالاتر نیاز به تولید مواد با عدد اکتان بالا بیش از پیش نمایان می گردد. این پایان نامه شامل بررسی تئوری رفتار و عملکرد راکتورهای غشایی در فرآیند نفتا ریفرمینگ با احیای پیوسته کاتالیست است. عملکرد رآکتور غشایی شده در حالتی که از یک واکنش گرمازا به عنوان منبع گرمایی استفاده شده است با حالت بدون استفاده از منبع گرمایی و هم چنین حالت صنعتی مقایسه شده است. منبع گرمایی مورد استفاده واکنش گرماده تولید آنیلین است. در این حالت یک بخش برای جمع کردن هیدروژن جدا شده توسط غشاء از واکنش نفتا ریفرمنگ، بخشی برای واکنش نفتا ریفرمینگ و هم چنین بخشی برای قرار گرفتن واکنش گرمازا که گرمای لازم را در اختیار واکنش اصلی قرار می دهد تعبیه شده است. با بکارگیری ساختار ارائه شده به صورت قابل توجهی میزان تولید آروماتیک ها و هیدروژن بالا می رود. مدل سازی رآکتور ها برای پیش بینی دما و غلظت ها در رآکتورها در دو جهت در نظر گرفته شده است. این چنین ترکیبی که موجب افزایش مقدار محصولات آروماتیکی و هیدروژن شده و هم چنین بازده بالاتر انرژی را دارد می تواند به عنوان یک گزینه مناسب جهت بالا بردن کارایی فرآیند مربوطه بکارگیری شود.

سطوح بالای نیترات و نیتریت در آب به عنوان یک تهدید، سبب تولید آب در بسیاری از کشور ها در سراسر جهان گردید. در کنار اسمز معکوس که کاربرد گسترده ای برای تصفیه آب داراست، تحقیقات اخیر نشان می دهد که نانو فیلتراسیون تکنولوژی امید بخش و متنوعی در حذف نیترات و نیتریت ازمنابع آب های زیرزمینی به حساب می آید و غشاء nf به اندازه کافی نقش حیاتی در بازده حذف بازی می کند. در این کار غشاء لایه نازک کامپوزیتی برای حذف نیترات و نیتریت در مقیاس مطالعاتی ایجاد گردید. تاثیر پارامتر های عملیاتی فشار و phمورد بررسی قرار گرفت، که نتایج نشان میدهد که غشاء ایجاد شده بهترین عملکرد با فشار 6 بار و ph 8 را دارا می باشد. در شرایط بهینه به ترتیب به حذف نیترات 82/31% و حذف نیتریت 90/27% دست یافتیم.

همواره جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه و پیدا کردن سوخت جایگزین سوخت های فسیلی به همین منظور، از اصلی ترین دغدغه های جوامع نوین صنعتی به شمار می آید، به همین سبب محققان پی در پی در جستجوی روش های جایگزین انرژی های فسیلی و یافتن انرژی های پاک می باشند. هیدروژن به عنوان سوختی جدید و پاک در پیل های سوختی و خودرو های هیدروژنی مطرح می شود. استفاده از چرخه شیمیایی برای ریفرمینگ گاز طبیعی روشی جدید برای افزایش تولید هیدروژن و ذخیره سازی دی اکسید کربن می باشد. این چرخه شامل دو قسمت راکتور هوا و راکتور سوخت می باشد،که در مرحله اول حاملان اکسیژن به صورت کامل به وسیله هوا اکسید می شوند و در مرحله دوم گاز طبیعی به کربن دی اکسید و آب تبدیل شده که به خاطر وجود کربن دی اکسید و بخار آب، عمل ریفرمینگ انجام شده و ترکیبات کربن مونو اکسیدوهیدروژن تولید می گردد. در این مطالعه، فلزات آهن ، منگنز ، کبالت و مس به عنوان حاملان اکسیژن بررسی شده است و همچنین آنالیز دمایی بر روی این فرآیند انجام گرفته است. درچرخه ی شیمیایی ریفرمینگ ، حاملان اکسیژن باعث جدایش بیشتر هیدروژن نسبت به دیگر فرآیندهای شیمیایی نظیر چرخه ی شیمیایی احتراق و ریفرمینگ معمولی می شود. انتخاب حاملان اکسیژن و نگه دارنده های آن ها، با توجه به شرایط فیزیکی و شیمیایی این مواد بوده است.زمان ماند حاملان اکسیژن در راکتور هوا و راکتور اصلی با توجه به میزان اکسید شدن و کاهش یافتن در هر مرحله و همچنین میزان می باشد.

فرآیند ریفورمینگ متان توسط بخار به همراه حلقه ی شیمیایی احتراق یک فرآیند جدید است که در آن واکنش گرماگیر ریفورمینگ متان با فرآیند گرمازای حلقه ی شیمیایی احتراق درون یک راکتور مبدل حرارتی کوپل انجام می شود. حلقه ی شیمیایی احتراق یک روش جدید با قابلیت گرفتن خود به خودی دی اکسید کربن می باشد که در آن از واکنش های دوره ای اکسید و احیای حامل اکسیژن با سوخت و هوا استفاده می-کند. این راکتور متشکل از سه راکتور لوله ای هم مرکز می باشد. فرآیند حلقه ی شیمیایی احتراق درون دو راکتور درونی و بیرونی و فرآیند ریفورمینگ متان با بخار آب درون راکتور میانی انجام می شود. در این تحقیق از یک مدل هتروژن تک بعدی برای شبیه سازی راکتور استفاده کرده ایم. علاوه بر این، شرایط عملیاتی راکتور ذکر شده توسط روش de به منظور ماکزیمم کردن بازده تولید هیدروژن به عنوان تابع هدف، بهینه شده است. نتایج حاصل از بهینه سازی نشان می دهد که بازده تولید هیدروژن به4/99 % افزایش یافته است. با مقایسه داده های مربوط به راکتور صنعتی و راکتور کوپل حرارتی بهینه شده، می توان به بهبود عملکرد راکتور مخصوصاً افزایش میزان تولید هیدروژن به عنوان محصول مطلوب پی برد.

در این پایان نامه یک روش جدید برای کوپل کردن سه راکتور ارائه شده است. در این کار همزمان سه محصول متانول، هیدروژن و دی متیل اتر را می توان بدست آورد. لازم به ذکر است که هر سه این محصولات به عنوان سوخت جدید امروزه مورد توجه قرار گرفته اند. از طرف دیگر دو واکنش گرمازا تولید متانول و دی متیل اتر از گاز سنتز را با واکنش گرماگیر هیدروزن زدایی از سیکلوهگزان کوپل شده است. در این کوپل جدید هیچ انررژی صرف پیش برد این سه واکنش نشده است. مزیتهای این کوپل جدید نسبت به کوپلهای معمولی عبارتند :1- افزایش میزان هیدروژن تولیدی در راکتور گرماگیر 2- تولید همزمان متانول و دی متیل اتر از گاز سنتز 3- افزایش تولید متانول 4- ذخیره سازی مناسب انرژی 5- یکی کردن سه فرآیند و در نتیجه بهبود عملکرد راکتورها 6- حذف دو سیستم سرمایشی(برای واکنشهای گرما زا) و یک سیستم گرمایشی(برای واکنش گرماگیر) 7- کاهش حجم دستگاه 8- کاهش هزینه ها. در ادامه این پایان نامه بررسی 1- جریان ناهمسو 2- اثر غشا جدا کننده آب برای پیش برد واکنش تولید متانول 3- اثر اضافه کردن گاز هیدروژن باقی مانده در خروجی راکتورهای گرمازا به وسیله غشا.

افزایش تقاضا برای سوخت های فسیلی و اتمام قریب الوقوع این منابع و به دنبال آن پیش بینی افزایش قیمت جهانی انرژی به دلیل محدودیت منابع فسیلی، جهان را با بحران انرژی روبه رو ساخته است. از این رو اهمیت و ضرورت تغییر سیستم فعلی تولید و مصرف انرژی و جایگزینی آن با منابع انرژی های تجدیدپذیر برای پاسخگویی به نیاز انرژی جهانی در آینده نمایان می شود. زیست توده بعنوان یکی از منابع انبوه انرژی های تجدیدپذیر است که با روش های مختلف به سوخت و مواد شیمیایی تبدیل می شود. اما سوخت مایع حاصل از پیرولیز زیست توده که نفت زیستی نامیده می شود نمی تواند جایگزین سوخت های فسیلی شود و باید کیفیت آن بهبود یابد. استفاده از تکنولوژی راکتورهای پلاسمایی سرد از جمله روش های نوین برای انجام واکنش های مختلف در علوم مهندسی و خصوصاً مهندسی شیمی است. اهمیت و ارزش این راکتورها مربوط به کارکرد آنها در دما و فشار محیط، ساختار بسیار ساده و میزان سرمایه گذاری پایین اجرای تکنولوژی آنهاست. در این مطالعه تبدیل انیسول به عنوان نماینده ای از ترکیبات نفت زیستی با استفاده از راکتور پلاسمای تخلیه پالسی(نانو ثانیه( با عایق دی الکتریک در دمای محیط و فشار اتمسفری بررسی شده است. بعد از برپایی یک مجموعه آزمایشگاهی، تاثیر پارامتر های ولتاژ، فرکانس، نوع گاز حامل، نرخ جریان گاز حامل و خوراک و طول الکترود بیرونی بر پارامتر بازدهی تبدیل انیسول و ترکیب درصد محصولات مورد بررسی قرارگرفته است. شناسایی ترکیبات محصول مایع توسط کروماتوگرافی گازی و اسپکتومتری جرمی نشان می دهد که بنزن، فنول و 4-متیل انیسول ترکیبات عمده و 2-متیل انیسول، 2-متیل فنول و 4-متیل فنول و سیکلوهگزان به عنوان ترکیبات فرعی می باشد. با توجه به ترکیب محصولات، انتقال گروه متیلی و هیدرودی اکسیژناسیون و تجزیه هیدروژنی واکنشهای اصلی و عمده فرایند به شمار می آیند. نتایج نشان می دهد که افزایش ولتاژ و فرکانس و همچنین کاهش نرخ جریان گاز حامل و خوراک سبب افزایش درصد تبدیل انیسول می شود.

از آنجا که نفت خروجی از چاهها، بویژه برای مخازنی که در نیمه عمر تولید خود قرار دارند ، دارای مقادیر زیادی نمک هستند ، مشکلات فراوانی را پس از خروج از چاه و ورودی به سیستمهای نمک زدایی و خطوط انتقال بوجود می آورند.ایجاد خوردگی و گرفتگی در تجهیزات پایین دستی ، کاهش درجه api نفت و در نتیجه کاهش قیمت آن، از جمله این مشکلات هستند. بدلیل کلیه مسایل ذکر شده ، حذف نمک و آب از نفت خام از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه در صنعت جهت حذف نمک و آب شور موجود در آن از تعلیق شکنهای شیمیایی استفاده می گردد که بسیار سمی و برای محیط زیست مضر می باشند.بنابراین تولید تعلیق شکنهای بیولوژیکی که علاوه بر آسان بودن تولید آنها ، با محیط زیست نیز سازگارندبسیار حیاتی و مفید است. در این تحقیق سعی بر این بوده است تا علاوه بر آشنایی با روش های مختلف جهت تصفیه نفت خام ، به بررسی روش های بیولوژیکی (زیست فناوری)جهت نمکزدایی و تصفیه نفت پرداخته شود. برای این منظور ابتدا از منابع مختلف نفتی جهت استخراج باکتری استفاده و پس از استخراج گونه های مختلف باکتری ، انجام آزمایشات بیولوژیکی گوناگون جهت انتخاب گونه ای باکتری مورد نظر انجام گرفت ، از باکتری فوق در مرحله بعد ، بیوسورفکتانت تولید شد که توانایی کاهش کشش سطحی محیط را دارا بود. در این مرحله علاوه بر شناسایی کامل باکتری توسط تست 16s rrna، شناسایی ترکیب بیوسورفکتانت تولید شده مورد بررسی قرارگرفت(tlc,ir).در ضمن باکتری فوق در بانک ژن آمریکا ncbiثبت گردیده و کد hm037178 از بانک ژن اخذ شد. همچنین محیط و شرایط رشد باکتری توسط نرم افزار rsmبهینه سازی شد که این شرایط عبارتند از 16.55 g/l ،c°39.03، 55.05 g/l و7.37 که به ترتیب برای گلوکز، دما، نمک و ph حاصل شد. در پایان با استفاده از آزمایشات مختلف شکست امولسیون های موجود در محیط آب و نفت توسط تعلیق شکن بیولوژیکی تولید شده در مرحله قبل مورد آزمایش قرار گرفت.همچنین توانایی تعلیق شکن های موجود در صنعت که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، آنالیز و مورد بررسی قرار گرفت.

مطالعه به تولید هیدروژن، توسط ریفرمینگ بخار متان که به صورت چرخه ی شیمیایی ریفرمینگ در یک رآکتور بستر ثابت در محدوده ی دمایی c°1200-700 طراحی شده است، پرداخته است. ذرات کاتالیستی در مرحله های اکسیداسیون و کاهش به صورت پیاپی شرکت می کنند. در مرحله ی کاهش، حامل اکسیژن توسط سوخت کاهیده می شود، به نوبه ی خود، به صورت جزئی اکسید شده است تا تبدیل به h2 و co (گاز سنتز) شود و در مرحله ی اکسایش حامل اکسیژن کاهیده شده، دوباره توسط اکسیژن ( ar+ o2) اکسید خواهد شد. حاملان اکسیژن fe ، co همراه با پایه های al2o3 و tio2، توسط روش رسوب دادن ساخته شدند. نمونه های ذکر شده، توسط آنالیزهای اشعه ی ایکس، تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی و پراش اشعه ی ایکس، به منظور بررسی خصوصیات قبل و بعد از واکنش بررسی شدند. هدف اصلی این مطالعه، بررسی فعالیت اکسیدهای فلزی مختلف بر روی پایه های al2o3 و tio2 بود. مقایسه ای که بین پایه ها انجام شد، al2o3 عملکرد بهتری نسبت به tio2 دارد، به گونه ای که تبدیل سوخت در مورد fe/al2o3 %100- 95و fe/tio2 %80-78 بوده است.

در این کار، کاربرد همزمان طراحی آزمایش (doe) و شبکه های عصبی مصنوعی (ann) در مطالعه سینتیکی فرآیند ارتقاء کیفیت یک نوع نفت زیستی در حضور کاتالیست pt/al2o3 در بازه دمایی 300 تا 400 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات سرعت پیشنهادی پس از انجام آزمایش و آنالیز محصولات و همچنین مطابقت دادن آن با تحقیقات پیشین، با فرض تبعیت کردن از قانون توان ها بدست آمده اند و دارای 18 پارامتر مجهول (6 انرژی فعال سازی، 6 مرتبه واکنش و 6 ثابت اولیه سرعت) می باشند که از طریق آنالیز رگرسیون غیر خطی محاسبه شده اند. به دلیل پیچیده بودن ماهیت سیستم، برای مدل کردن رفتار سیستم از شبکه عصبی به عنوان یک ابزار موثر و دقیق استفاده شده است. روش های متدولوژی سطح پاسخ (rsm) و ann بر اساس نقاط بدست آمده از طراحی آزمایش، بکار گرفته شده اند و سپس از این ساختار برای بدست آوردن داده های بیشتر استفاده شده است. داده های به دست آمده از این ساختار برای برازش کردن معادلات سرعت واکنش های فرآیند ارتقاء کیفیت نفت زیستی مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه نتایج مدل سینتیکی با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد که این مدل توانایی خوبی در برازش کردن داده های آزمایشگاهی داشته است.

از آنجایی که در آینده ای نزدیک سوخت های مایع هیدروکربنی سهم عمده ای از بخش حمل و نقل را به خود اختصاص خواهند داد؛ متانول می تواند، به عنوان سوختی بسیار پاک تر از سوخت های معمول بر پایه نفت، به شکل بالقوه ای مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین توسعه فرآیند سنتز متانول در جهت بهبود فرآوری متانول توجه روز افزونی را به خود جلب نموده است. در این پایان نامه به شرح مدل ریاضی پایای فرآیند سنتز متانول در یک راکتور سه فازی گاز-جامد متحرک-بستر ثابت با استفاده از جذب آب می پردازیم. نتایج شبیه سازی نشان داد که جذب انتخابی آب از فرآیند سنتز متانول در یک راکتور گاز-جامد متحرک-بستر ثابت منجر به افزایش قابل توجه تولید متانول در مقایسه با شرایط فلاکس جرمی جاذب برابر با صفر(عدم حضور جاذب) می گردد. ویژگی برجسته این راکتور در مقایسه با فرآیندهای متداول واکنش های جذبی-افزایشی، بازیابی پیوسته جاذب در این سیستم هاست. همچنین تأثیر فلاکس جرمی جاذب و قطر جاذب بر عملکرد این راکتور مورد بررسی قرار گرفته است، که نتایج نشان دهنده ی تولید بیشتر محصول متانول و عملکرد بهتر این راکتور در مقادیر بالاتر از فلاکس جرمی و یا قطر جاذب است.

امروزه، کوره های فرآیند متداول تبدیل متان با بخار آب جهت تولید هیدروژن و گاز سنتز، حجم عظیمی گاز دی اکسیدکربن به جو وارد می کنند. حلقه ی شیمیایی احتراق (clc) یک تکنولوژی جدید احتراق سوخت های فسیلی است که در آن دی اکسید کربن ذخیره سازی می شود. در این رساله، امکان استفاده از حلقه ی شیمیایی احتراق برای تامین گرمای مورد نیاز فرآیندهای تبدیل متان با بخار آب و دی اکسیدکربن جهت حذف کوره بررسی گردیده است. برای این منظور، فرآیندهای کوپلینگ حرارتی متفاوتی طراحی و پیشنهاد شده است. مدل سازی این فرآیندها بر اساس موازنه های جرم و انرژی انجام شده و شبیه سازی این فرآیندهای مختلف با برنامه نویسی در محیط نرم افزار matlab انجام گرفته است. از اطلاعات یک تبدیل کننده متان با بخار آب در مقیاس صنعتی در پتروشیمی زاگرس منطقه ویژه اقتصادی پارس جنوبی استفاده گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که فرآیند کوپلینگ حلقه ی شیمیایی احتراق و تبدیل متان با بخار آب و دی اکسید کربن می تواند مانع انتشار دی اکسید کربن به جو شده و آن را جهت تولید هیدروژن و گاز سنتز مصرف کند.

زایلن ها هیدروکربن های آروماتیکی هستند؛ که به طور طبیعی در نفت خام وجود دارند. با توجه به این که تقاضای بازار برای زایلن ها بسیار زیاد است؛ محققین به دنبال راه های موثرتری برای تولید آن ها از تولوئن اضافی و آروماتیک ها ی کم کاربرد به وسیله ی واکنش های ترانس آلکیلاسیون و میسموتاسیون هستند. اولین قدم در مدلسازی چنین راکتوری با به کارگیری یک شبکه ی واکنشی مناسب؛ که بتواند داده های صنعتی را توجیه کند؛ در ارتباط است. در این تحقیق یک شبکه ی واکنشی کامل برای تبدیل صنعتی آروماتیک های سنگین به زایلن ها که ارزش بیش تری دارند؛ گسترش داده شده است. مدل سنتیکی پیشنهاد داده شده براساس 18 شبه اجزاء و 39 واکنش می باشد، که در آن 7 نوع واکنش در نظر گرفته شده است. برای پیش بینی برگشت پذیری واکنش ها از مفاهیم ترمودینامیکی استفاده شده است. به منظور تخمین ثوابت سرعت واکنش ها، با به کارگیری روش بهینه یابی de، مینیمم قدرمطلق خطا بین نتایج مدل سازی و داده های صنعتی به دست آمد. برای اثبات صحت مدل به دست آمده، نتایج شبیه سازی با داده های صنعتی مقایسه شدند و مشاهده شد که این دو دسته از داده ها با تقریب خوبی به هم نزدیک هستند. به علاوه، با توجه به افت فشار کم تر راکتور های جریان شعاعی نسبت به راکتور های جریان محوری، یک ساختار راکتوری جدید با جریان شعاعی پیشنهاد داده شده است. برای به دست آوردن یک مدل قابل اعتماد، در مدل سازی این راکتور از شبکه ی واکنشی پیشنهاد داده شده استفاده شده است. سپس، شرایط عملیاتی راکتور پیشنهاد داده شده بهینه یابی شده است و عملکرد آن با راکتور صنعتی بهینه یابی شده مقایسه شده است.

سنتز فیشر-تروپش نقش مهمی در تولید سوخت های مایع، مواد شیمیایی و سایر محصولات هیدروکربنی دارد. این کار، یک مدل جدید را برای رآکتور سنتز فیشر-تروپش ارائه می دهد که در آن زئولیت 4a با ترکیب na12(si12al12o48).27h2o به عنوان جاذب آب در نظر گرفته شده است. برای این منظور، یک رآکتور گاز-جامد متحرک-بستر ثابت به جای رآکتورهای مرسوم بستر ثابت مورد استفاده قرار گرفته است. مزیت اصلی این رآکتور گاز-جامد متحرک-بستر ثابت نسبت به سایر رآکتور های جذبی، پیوسته بودن فرآیند احیای جاذب های متحرک در رآکتور پیشنهادی است. نتایج حاصل از شبیه سازی رآکتور پیشنهادی با رآکتور مرسوم صنعتی مقایسه شده است. این نتایج بیانگر این موضوع است که جذب آب از فرآیند سنتز فیشر-تروپش در یک رآکتور گاز-جامد متحرک-بستر ثابت منجر به افزایش در تولید گزولین و کاهش در تولید کربن دی اکسید (در مقایسه با حالتی که دبی جاذب های متحرک صفر است) می شود. این پایان نامه نشان می دهد که چگونه مفهوم جذب آب از محیط واکنش در رآکتور سنتز فیشر-تروپش امکان پذیر و سودمند است.

استفاده از ویژگی های گرمازا بودن فرایند حلقه شیمیایی احتراق با کمک پتانسیل برنامه matlab برای تامین حرارت ناشی از افت دما در فرایند ریفرمینگ نفتا با محوریت حذف کوره می باشد.

امروزه با توجه به نیاز روزافزون به هیدروژن در صنایع نفت و پتروشیمی ، افزایش میزان تولید این ماده از جمله موضوعات مهم مطالعاتی است. در این تحقیق، فرآیند تبدیل متان با بخارآب که در حال حاضر روش اصلی تولید گاز هیدروژن می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است . مفهوم فرآیند جذب-ارتقای واکنش، ایده ی جدیدی است که در این تحقیق به کار رفته است و در آن فاز جامدی از جاذب های متحرک با خاصیت انتخابی جذب کربن د ی اکسید، به محیط واکنش اضافه می شود. ذرات ریز جاذب همراه با جریان گاز به طور همسو از میان بستر کاتالیستی عبور کرده و با جذب کربن د ی اکسید و حذف آن از محصول گازی به محض تشکیل، واکنش های تعادلی موجود را طبق اصل لوشاتولیه به سمت تبدیل بیشتر متان و در نتیجه تولید بیشتر هیدروژن خالص همراه اندکی کربن مونوکسید پیش می برند. بدین طریق می توان بر محدودیت های ترمودینامیکی فرآیند غلبه کرد. لذا با درنظرگرفتن واکنش های روی داده در راکتور تبدیل متان با بخارآب و حل همزمان معادلات جرم و انرژی به کمک فرضیات، مدلسازی درحضور جاذب کربن دی اکسید و در محیط نرم افزار متلب انجام می گیرد. نتایج مدلسازی نشان می دهد که علاوه بر تطابق خوب مدل با داده های صنعتی، تبدیل متان و تولید هیدروژن افزایش، و هزینه های مربوط به جداسازی کربن دی اکسید از محصول نهایی کاهش می یابد.

جهان در آینده با بحران انرژی مواجه خواهد بود . افزایش تقاضا برای سوخت های فسیلی و اتمام قریب الوقوع این منابع و به دنبال آن پیش بینی افزایش قیمت جهانی انرژی به دلیل محدودیت منابع فسیلی، جهان را با بحران انرژی روبرو خواهد ساخت. از این رو اهمیت و ضرورت تغییر سیستم فعلی تولید و مصرف انرژی و جایگزینی آن با منابع انرژی های تجدیدپذیر برای پاسخگویی به نیاز انرژی جهانی در آینده، برای بقا، تکامل و توسعه نمایان می شود.

چکیده ندارد.

انتقال همزمان حرارت و جرم در بسترهای سیالی نامتجانس مورد مطالعه قرار گرفت و یک مدل ریاضی برای شبیه سازی انتقال همزمان حرارت و جرم از گاز به ذرات جا در بسترهای سیالی نامتجانس ارائه گردیده است . معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی بدست آمده از مدل فوق الذکر با روش عددی اختلاف محدود بطور ضمنی توسط برنامه کامپیوتری حل گردیده و توزیع غلظت و درجه حرارت در طول بستر در زمانهای مختلف بدست آمده است . بمنظور بررسی کارائی مدل، آزمایشات انجام شده در یک بستر سیالی آزمایشی در مقیاس نیمه صنعتی بمنظور جذب رطوبت هوا توسط ذرات سیلکاژل توسط برنا کامپیوتری شبیه سازی و توافق خوبی بین جوابهای این دو بدست آمده است . تاثیر انتقال جرم بر انتقال حرارت و نیز اثر عوامل نظیر سرعت ، غلظت و درجه حرارت گاز ورودی و اندازه ذرات بر روی انتقال جرم و انتقال حرارت از گاز به ذرات بررسی شده است . مدل فوق الذکر قادر به بررسی انتقال حرارت و انتقال جر به تنهائی در بسترهای سیالی نیز میباشد .

دو مدل سینتیکی برای واکنش هیدرولیز حرارتی اوره پیشنهاد شده است. مدل سینتیکی 1 به صورت مراحل معکوس واکنش تولید اوره در نظر گرفته شده است. مدل سینتکی 2 واکنش بازگشت ناپذیری است که گازهای دی اکسید کربن و آمونیاک محصولات آن می باشند. صحت مدل های سینتیکی در نظر گرفته شده با مقایسه نتایج شبیه سازی و داده های واحد بررسی شده اند. مدل سینتیکی 1 به خوبی میزان تبدیل اوره را پیش بینی می کند اما مدل خوبی برای پیش بینی غلظت گازهای دی اکسید کربن و آمونیاک تولید شده نمی باشد. مدل سینتیکی 2 نسبت به مدل سینتیکی 1 نتایج بسیار بهتری بدست می دهد. مدل سینتیکی دوم برای پیش بینی و بررسی رفتار حالت یکنواخت راکتور صنعتی هیدرولیز حرارتی استفاده شده است. مدل فوق الذکر شامل یک دستگاه معادلات دیفرانسیل معمولی و معادلات جبری غیر خطی است. برنامه شبیه سازی بوسیله نرم افزار ‏‎matlab 5.3‎‏ نوشته شده است. صحت مدل پیشنهادی با مقایسه داده های واحد دفع اوره مجتمع پتروشیمی شیراز و نتایج شبیه سازی بررسی شده و خطای مدل در حد قابل قبولی می باشد. نتایج شبیه سازی راکتور مورد نظر نشان می دهد که میزان تبدیل اوره و غلظت گارهای دی اکسید کربن و آمونیاک در طول راکتور افزایش می یابد. همچنین دمای سیال در حال گذر از راکتور به میزان ناچیزی کاهش می یابد. با استفاده از مدل مورد نظر، تاثیر پارامترهای عملیاتی بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با تغییر شرایط عملیاتی می توان میزان دفع اوره با به مقدار قابل توجهی افزایش داد.