موضوع این تحقیق مطالعه آزمایشگاهی و تئوری تاثیر توالی زمان برعملکرد جداسازی نیتروژن از هوا با روش جذب سطحی با تناوب فشار است. توالی زمانی از پارامترهای تاثیرگذار در عملکرد این فرایند بوده که تا کنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. مطابق آزمایشات انجام شده و نتایج مدلسازی، انتخاب صحیح این آرایش می تواند تاثیر مطلوبی در عملکرد سیستم داشته باشد. به منظور تحقیق و مطالعه بیشتر یک واحد نیمه صنعتی شامل چهار بستر مجهز به سیستمهای کنترل و آنالیز در دانشگاه تربیت مدرس راه اندازی گردید. در این تحقیق، به منظور بررسی عملکرد واحد و بررسی توالیهای متفاوت، جداسازی نیتروژن از هوا با استفاده از جاذب غربال مولکولی کربنی در یک سیکل 6 مرحله ای در زمانها و توالی های زمانی مختلف، شدت جریانهای مختلف محصول و زدایش انجام پذیرفت. با انجام این آزمایش ها منحنی های کارائی سیستم در توالی های زمانی متفاوت بدست آمده و با یکدیگر مقایسه شده اند و اثر سایر پارامترهای موثر بر فرآیند نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مربوطه ارائه شد. به منظور بررسی بهتر نتایج تجربی، دینامیک فرایند نیز با استفاده از روش اورتوگونال کالوکیشن و نرم افزار matlab مدلسازی شده است. نتایج تئوری و تجربی ارائه شده مطابقت خوبی را با یکدیگر داشته و همچنین مطابقت خوبی را با نتایج موجود در منابع نشان داده است. در این تحقیق، آزمایش ها در سه دسته سیکلهای 120، 160و 200 ثانیه و سه نوع توالی زمانی a, b, c در فشار 8 بار و چهار مقدار محصول 25/1، 75/3،25/6و10 لیتر بر دقیقه و شش مقدار جریان زدایش 2،4،6،8،12،15 لیتر بر دقیقه انجام شده است. مطابق نتایج، فرایند در مراحل کوتاهتر جذب و طولانی تر تخلیه و فشار زنی با خوراک در سیکل نوع b عملکرد بهتری داشته است. بیشترین درصد خلوص53/98 در زمان سیکل 120 ثانیه با توالی زمانی نوع b با طول مرحله جذب s30 طول مرحله تخلیه s20 و خوراک زنی s 20 بدست آمد.

گاز سنتز از مواد واسط بسیار مهم در صنایع شیمیایی و پتروشیمی است. فرایند های مختلفی برای تهیه این گاز وجود دارد. از بررسی فرایندهای مختلف و امتیازات و معایب هر کدام فرایند جدیدی پیشنهاد شده است. هدف از ارائه این فرایند فشرده کردن واحد تولید گاز سنتز، کاهش آلودگی محیط زیست، استفاده بهتر از کربن های ورودی به کل فرایند، راحتی تنظیم نسبت h2/co و عدم نیاز به اکسیژن گران قیمت می باشد. در این راستا یک واحد آزمایشی طراحی و ساخته شده است. مدل های مختلفی برای راکتور بررسی و در نهایت مدلی که جوابگوی نیاز شبیه سازی باشد انتخاب شده است. داده های آزمایشی در جهت تائید مدل جمع آوری و صحت مدل اثبات شده است. در نهایت با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری، فرایند بررسی شده است. بدلیل استفاده از راکتور جی اچ آر، واحد فشرده و مصرف اکسیژن کاملا حذف شده است. با توجه به محاسبات، مقدار قابل توجهی از co2 تولیدی در کوره به عنوان واکنشگر قابل برگشت است که به اینصورت از آلودگی محیط زیست بطور قابل توجهی کاسته شده و از کربن های ورودی استفاده مناسبی می شود. برگشت co2 باعث می شود نسبت h2/co در خروجی برای کاربردهای مختلف براحتی قابل تنظیم باشد. در نتیجه تمامی اهداف حاصل شده است.

دو گروه از مواد پروسکایتی baxsr1-xco0.8fe0.2o3-? (x=0, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1) وba0.5sr0.5co0.8fe0.1m0.1o3-? (m=cr, ce, mn, fe, co, al, ni) با استفاده از روش کمپلکس edta و سیترات تهیه شدند. در این تحقیق، با روش ترکیب آنالیزهای xrd، o2-tpd، h2-tpr و tga-dta، اثر جانشینی جزئی استرانسیم با باریم در سایت a مواد پروسکایتی srco0.8fe0.2o3-?(scfo) بر ساختار کریستالی، میزان آزاد شدن اکسیژن از شبکه کریستالی مواد و پایداری فازی، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با دستگاه ساخته شده دما بالا، عبوردهی اکسیژن از این غشاء ها مطالعه شد. در بین این مواد ba0.5sr0.5co0.8fe0. 2o3-?، در تمامی دماها، عبوردهی نسبتا بالایی را نشان داد، به طوریکه در دمای oc950، میزان عبور دهی اکسیژن به cm3/cm2.min 25/2 رسید. ضمن اینکه هیچکدام از آنالیز های مورد استفاده، انتقال فازی در این نمونه را، حتی در دماهای بالا نیز نشان ندادند و الگوی پراش اشعه ایکس بعد از آنالیز o2-tpd نشان داد که ورود باریم در ساختار srco0.8fe0.2o3-? باعث تثبیت ساختار پروسکایتی این غشاها بعد از فرآیند عبوردهی اکسیژن می شود. اثر پارامترهای عملیاتی چون دما، فشارجزیی اکسیژن در جریان بالادستی،شدت جریان بالادستی و پایین دستی و ضخامت غشاء بر شار اکسیژن عبوری از غشاء ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-? مطالعه گردید. دمای عملیات بین oc 950- 700، شدت جریان هوا و هلیوم (به عنوان گاز حامل)، به ترتیب برابر cm3/min 125-17 و cm3/min200-13 و فشار جزئی اکسیژن برابر atm 1- 0 بود. مطالعه وابستگی شار اکسیژن به ضخامت، جهت بررسی مرحله کنترل کننده در عبور اکسیژن برای این غشاء مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که اگر در شرایط عملیاتی صنعتی با افزایش فشار هوا، فشار جزئی اکسیژن به (atm) 1 برسد، شار عبور اکسیژن غشاء به حدود (cc/min cm2) 5 می رسد که این مقدار بسیار به لحاظ اقتصادی در مقیاس صنعتی، مقبول می باشد. افزایش شدت جریان هلیوم و هوا به ترتیب بالاتر از حدود 50 و ml/min 100 ، تاثیری بر میزان عبور دهی اکسیژن ندارد. همچنین ملاحظه شد که با کاهش ضخامت غشاء از mm9/1 به mm65/1، انرژی فعالیت تغییر خیلی کمی کرده است و با کاهش بیشتر ضخامت غشاء از 65/1 تا mm84/0، انرژی فعالیت از 5/41 به kj/mol 89/55 افزایش می یابد. این مشاهده نشانگر آنست که در ضخامتهای بالای mm65/1، شار عبور اکسیژن توسط مرحله نفوذ از توده کنترل می شود و در مقادیر پایینتر ضخامت غشاء، مرحله تبادلی سطحی نیز تاثیرگذار بوده است. در مرحله بعد، اثر جانشینی جزئی آهن با سایر کاتیونهای al, co, cr, ce, ni, mn, fe در سایت b مواد پروسکایتی ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-? بر ساختار فازی، میزان عبور دهی اکسیژن، پایداری فازی و انحراف استوکیومتری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد زمانی که نیکل در سایت b کمپلکس اکسیدی bscfo، جانشین آهن می شود، میزان عبوردهی اکسیژن را از 2/2 تا cm3/cm2.min2/3 افزایش میدهد، ضمن اینکه روی خواص احیاء پذیری تاثیری منفی ندارد و همچنین ساختار فازی آن بعد از فرآیند دفع و جذب اکسیژن پایدار می ماند. لذا پروسکایتba0.5sr0.5co0.8fe0.1ni0.1o3-? برای فرآیند غشاء راکتور واکنش اکسیداسیون جزئی متان انتخاب شد و عملکرد آن با غشاء ba0.5sr0.5co0.8fe0.2o3-?مورد مقایسه قرار گرفت. دمای عملیات بین oc 950- 750، شدت جریان هوا و متان رقیق شده، به ترتیب برابر cm3/min 250-50 و cm3/min 60-15 و غلظت متان 70%-10% بود. زمان رسیدن به حالت پایدار غشاء bscfnio حدود 5 ساعت است که این مقدار یک سوم زمان حالت پایدار bscfo می باشد. غشاء راکتور bscfnio عملکرد خوبی نشان داد به طوریکه در دمای oc 850، میزان تبدیل متان ، گزینش پذیری co و شار عبور اکسیژن به ترتیب برابر98% ، 5/97% و cm3/cm2.min 7/11حاصل شد. میزان تبدیل متان و شار اکسیژن برای غشاء bscfnio ، به ترتیب به اندازه 5/22% و 8/25% بیشتر از غشاء bscfo است حال آنکه گزینش پذیریco چندان تغییر نکرده است. جهت بررسی پایداری غشاء بعد از واکنش ، آنالیزهای xrd و sem بر روی غشاء مصرف شده انجام شد و نتایج نشان داد که بعد از واکنش، برای دو سطح غشاء که در معرض هوا و در معرض محیط احیاء کننده قرار گرفته بودند، ساختار پروسکایتی حفظ شده است.

در این تحقیق با هدف حذف ایزوپروپیل مرکاپتان (ipm) از یک جریان گازی شامل نرمال هگزان، اکسیژن وهلیوم، توسط واکنش اکسیداسیون کاتالیستی در حضور اکسیژن و در مجاورت نانوکاتالیست تنگستن (w) بر پایه نانولوله های کربنی چند دیواره (mwcnts) ، 4 پارامتر دما، در صد بارگذاری فلز بر کاتالیست ، سرعت فضایی گاز (ghsv) ، و نسبت مولی ipm /اکسیژن به ترتیب در بازه °c(300-100)، %wt (15-7)، h-1(4000-2000) و 25-15 مورد بررسی واقع شده است جهت دستیابی به رابطه ای مناسب بین متغیرهای عملیاتی مذکور و اثر متقابل آنها، با غلظت مرکاپتان خروجی از راکتور و همچنین شرایط عملیاتی بهینه، از طراحی آزمایش به روش رویه پاسخ استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که دما بیشترین اثر و نسبت ipm /اکسیژن کمترین اثر را در تغییر غلظت مرکاپتان خروجی از راکتور به همراه دارند. در شرایط بهینهء دما: °c 246، در صد بارگذاری فلز: %wt 5/11، ghsv: h-12587، و نسبت ipm /اکسیژن: 21 میزان تبدیل مرکاپتان خروجی از راکتور تا دقیقه 220 ام پس از شروع آزمایش %100 گزارش شده است. در نهایت عملکرد کاتالیستهای mo، mo-co با نسبتهای مختلف; co/mo=1/1، 1/3، 1/5 و w بر پایه نانو لوله های کربنی چند دیواره، در حذف مرکاپتان از جریان گاز، در یکی از شرایط بهینه بدست آمده از مرحله قبل مورد مقایسه با یکدیگر واقع شد. بر اساس نتایج بدست آمده در این قسمت، افزایش درصد وزنی فلز کبالت در نانو کاتالیست mo-co، موجب کاهش فعالیت کاتالیست در حذف ipm از جریان گاز شده است. همچنین فلز تنگستن عملکرد نسبتا بهتری را در مقایسه با دیگر کاتالیستها در حذف مرکاپتان از جریان گاز به نمایش گذاشته است. به منظور ارزیابی مشخصات ساختاری و سطحی کاتالیستها آنالیزهای tem ,sem/edax ,xrd ,bet انجام گرفته است.

psa یا جذب سطحی با تناوب فشار، یک تکنولوژی جدید مرحله ای برای تولید بسیاری از گازهای صنعتی مانند اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن و دی اکسید کربن می باشد. با هدف بومی سازی و توسعه فن آوری جذب سطحی با تناوب فشار، یک واحد آزمایشگاهی برای جداسازی گازها در آزمایشگاه اولفین دانشگاه تربیت مدرس طراحی و ساخته شده است. این واحد آزمایشگاهی دارای چهار بستر جذب به طول یک متر و قطر خارجی 5/3 سانتی متر و با قابلیت استفاده از انواع جاذب های جذب سطحی می باشد. این واحد مجهز به سیستم کنترل و آنالیز است. آزمایشات این پایان نامه در چهار فشار 6، 7، 8 و 9 بار بر روی این پایلوت انجام شدند. در هر فشار عملیاتی سه زمان سیکل (200،160،120 ثانیه ای) و شدت جریان های محصول (25/1 ،75/3 ،25/6 و 10 لیتر بر دقیقه) و پاکسازی (15،12،8،6،4،2 لیتر بر دقیقه) انتخاب شدند. در این پروژه هدف اصلی، بررسی تاثیر فشار، در کنار دیگر پارامترهای طراحی و عملیاتی، روی تولید نیتروژن از هوا است. بیشترین درصد خلوص نیتروژن در محصول خروجی 4/98 درصد با میزان بازیابی 7/3 درصد در فشار عملیاتی 9 بار و بیشترین میزان بازیابی نیتروژن به میزان 54 درصد با خلوص محصول 6/92 درصد در فشار عملیاتی 9 بار بدست آمدند. بعد از انجام آزمایشات طراحی شده، مدل سازی فرایند انجام گرفت. در حل معادلات دیفرانسیل جزئی، از روش اورتوگونال کالوکیشن استفاده شد. در نهایت کل فرایند با نرم افزار مطلب شبیه سازی گردید و نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. نتایج حاصل از مدل سازی فرایند مطابقت خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشتند.

در این پایان نامه به منظور بررسی شکست کاتالیستی حرارتی نفتا، از نانو لوله های کربنی چند دیواره به عنوان پایه کاتالیست استفاده شد. به دلیل مقاومت حرارتی کم نانو لوله های کربنی، افزایش مقاومت حرارتی با استفاده از پوشش 10% اکسید سیلیس مورد مطالعه قرار گرفت. علاوه بر این، به منظور افزایش فعالیت، نانو لوله های کربنی توسط سریم اصلاح شدند. ترتیب اولویت پوشش نانو لوله ها توسط سیلیس و سریم و همچنین تاثیر شستشو بر خواص کاتالیست و عملکرد آن در شکست کاتالیستی حرارتی نفتا، در این تحقیق بررسی شد. نتایج نشان داد که کاتالیست با پوشش ابتدایی توسط سیلیس، سپس شستشوی نمونه و در نهایت اصلاح با 10% اکسید سریم بیشترین نقاط فعال را دارا می باشد که موجب افزایش بازده اولفین های سبک در دمای عملیاتی oc680، زمان اقامتs 5/0 و نسبت بخار به هیدروکربن g/g 5/0، تا 43% شد. در ضمن بازده اتیلن و پروپیلن این نمونه به طور مجزا به ترتیب برابر 18% و 25% بدست آمد. این بازده حاصل از شکست کاتالیستی حرارتی افزایش 280% نسبت به بازده شکست حرارتی با بخار آب راتحت شرایط عملیاتی یکسان نشان می دهد. از طرف دیگر نانو لوله های با پوشش اولیه سریم و سپس سیلیس و در نهایت شستشو، در شرایط بارگذاری یکسان نسبت به سایر نمونه ها، دارای حدود oc 140 تاخیر در شروع تخریب در حضور هوا نسبت به حالت نانو لوله های بدون پوشش است. همچنین نتایج نشان می دهد که در این نمونه سوختن با شیب ملایم تری اتفاق می افتد واین به معنای افزایش چشمگیر در پایداری حرارتی نانو لوله های کربنی است.

در این تحقیق سنتز نانوذرات سیلیکون کارباید به منظور به کارگیری در فرایند اکسیداسیون کاتالیستی h2s مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور روش کاهش کربوترمالی قالب های سیلیکایی 41mcm- به کار گرفته شده است. در فرایند سنتز با تغییر نسبت های وزنی کربن به سیلیکا تاثیر آن بر مورفولوژی محصول بررسی شد. آزمایش ها بدون حضور کاتالیست در دمای oc1300 و به مدت hr20 انجام شد. تاثیر کاتالیست منیزیوم بر کاهش زمان و دمای واکنش بررسی شد. از ویژگی های به کارگیری این روش استفاده از مواد اولیه ی ارزان و در دسترس می باشد که امکان صنعتی شدن آن را افزایش می دهد، و هم چنین هیچ اثری از محصولات جانبی گازی سمی یا خورنده در طول واکنش دیده نشده است. آنالیزهای sem، xrd، edax و asap جهت تعیین مشخصات نمونه ی تولیدی انجام شد. از این آنالیزها مشاهده شد سیلیکون کارباید با خلوص 59/97 درصد وزنی و با سطح ویژه ی /g2m100 تولید شد. اما نتایج sem بیانگر ترکیبی از مورفولوژی های نانومواد در این نمونه می باشد. در این پژوهش حذف سولفید هیدروژن از جریان گازی با استفاده از نانوذرات کروی سیلیکون کارباید نیز مورد بررسی قرارگرفته است. برای این منظور اکسیداسیون کاتالیستی h2s بر روی کاتالیست های اکسید کادمیوم و سیلیکات سدیم انجام گرفته است. کاتالیست های فلزی شامل سدیم و کادمیوم با نسبت های وزنی مختلف بر روی پایه بارگذاری شده اند. آنالیزهای sem از پایه و xrd و asap از کاتالیست های سنتز شده به منظور تعیین مشخصات آنها انجام شد. سپس اکسیداسیون کاتالیستی h2s روی کاتالیست های فلزی در حضور اکسیژن بررسی شد و مشخص شد که کاتالیست سیلیکات سدیم بر پایه ی نانوذرات کروی sic در شرایط عملیاتی 1-h3000ghsv= و oc200t= و کاتالیست ترکیبی این دو فلز با نسبت 5na/cd = در شرایط عملیاتی 1-h3000ghsv= و oc250t= با تبدیل 99/99 درصد بیشترین تبدیل h2s در آزمایشات را به خود اختصاص دادند. به منظور بررسی تاثیر عوامل مختلف عملیاتی و هم چنین به دست آوردن شرایط بهینه در واکنش کاتالیستی، متغیرهای دما، ghsv و نسبت بارگذاری فلزات سدیم به کادمیوم، با بارگذاری کلی 10درصد، بر روی پایه انتخاب شدند. با طراحی آزمایش به کمک نرم افزار design expert و انجام آزمایش های مختلف، تاثیر تک تک عوامل نام برده به همراه برهم کنش آنها در حذف h2s به دقت مورد بررسی قرارگرفت و مقادیر بهینه ی آنها ارائه شد. بر این اساس مشخص گردید که با قرار دادن دو پارامتر دما و نسبت na/cd در بیشترین مقدار خود و با قراردادن ghsv در مقدار کمینه، در بازه های تعیین شده برای هر پارامتر می توان به بیشترین میزان حذف h2s دست یافت.

در این پروژه از پایه زئولیتی sapo-34 برای تولید اولفین های سبک در شکست کاتالیستی حرارتی نفتا استفاده شد. همچنین به منظور اصلاح خاصیت اسیدی و قلیایی و عملکرد بهتر آنها در شکست کاتالیستی از فلزهای سریم و زیرکونیوم استفاده شد. نتایج آزمایش های شکست کاتالیستی حرارتی افزایش بازده اولفین های سبک بر روی کاتالیست اصلاح شده را در مقایسه با فرایند شکست حرارتی و همچنین فرایند شکست کاتالیستی حرارتی با کاتالیست اصلاح نشده نشان داد. مقدار اولفین های سبک بر روی کاتالیست ها با مقدار اسیدیته قوی کاتالیست ها نسبت مستقیم داشت و با افزایش اسیدیته قوی بازده اتیلن و پروپیلن نیز افزایش یافت. به منظور بررسی برهمکنش سریم و زیرکونیوم و همچنین یافتن بهترین کاتالیست برای تولید اتیلن و پروپیلن در محدوده غلظت %8-2 وزنی سریم و محدوده غلظت %5-2 وزنی زیرکونیوم بارگذاری شده، از طراحی آزمایش central composite design استفاده شد. با استفاده از نتایج طراحی آزمایش مشخص شد کاتالیستی که دارای 92/2 درصد وزنی سریم و 98/2 درصد وزنی زیرکونیوم بود، بیشینه بازده اتیلن و پروپیلن را داشت. در پاپان عملکرد کاتالیستی sapo-34، با پایه کاتالیستی hzsm-5 که به عنوان کاتالیستی مرجع در فرایند شکست حرارتی کاتالیستی شناخته می شود، مقایسه شد. نتایج نشان داد که اتیلن تولیدی sapo-34 بیشتر بود ولی پروپیلن و مجموع اولفین تولیدی بر روی کاتالیست hzsm-5 بالاتر بود. به منظور بررسی پایداری دو پایه کاتالیستی، آزمایش هایی بر روی کاتالیست های sapo-34، 2%ce-2%zr/sapo-34، hzsm-5 و 2%ce-2%zr/hzsm-5 در مدت زمان 8 ساعت صورت گرفت. نتایج آزمایش پایداری عملکرد بهتر کاتالیست hzsm-5 را در مقابل sapo-34 نشان می داد. همچنین نتایج نشان داد که عملکرد هر دو پایه کاتالیستی sapo-34 و hzsm-5 بعد از اصلاح با سریم و زیرکونیوم بهبود می یابد.

معمولا یکی از مراحل پرهزینه در صنایع شیمیایی و پتروشیمی، جداسازی است. فرآیند جذب سطحی با تناوب فشار در جداسازی و خالص سازی گازها کاربرد وسیعی دارد. به منظور توسعه این فرآیند یک طرح نیمه صنعتی شامل 4 بستر به طول یک متر و به قطر خارجی 5/3 سانتی متر، مجهز به پمپ خلأ، سامانه های کنترل و آنالیز، در دانشگاه تربیتمدرس راه اندازی شد. در کار حاضرپس از ساخت و نصب دستگاه، به منظور آزمایش پایلوت فرآیندجداسازی 2coاز مخلوط گازی معرفی خواهد شد و سپس دلایل استفاده از این واحد آزمایشگاهی برای جداسازی 2coاز مخلوط گازی 2n/2co توسط جاذب زئولیت x13 و کربن غربال مولکولی به روش جذب سطحی با تناوب خلأ مورد بررسی قرار گرفت. برای این جداسازی، یک سیکل 8 مرحله ای شامل مراحل فشاردهی با خوراک، جذب، تعادل فشار به فشار کمتر، پاک سازی در فشار متوسط، تخلیه، تخلیه تحت خلأ، تعادل فشار به فشار بیشتر و بارگذاری اولیه استفاده شد. مطالعات در محدوده فشار 7/2 تا 7/4 بار و زمان سیکل های مختلف 360 تا 600 ثانیه ای و شدت جریان های محصول مختلف (1 تا 3 لیتر در دقیقه) انجام گرفت. تاثیر پارامترهای نوع جاذب، فشار، زمان سیکل، شدت جریان محصول و زدایش بر روی خلوص و بازیابی مطالعه شد.بیشترین درصد خلوص به دست آمده 6/97 با مقدار بازیابی 12/27 و بیشترین درصد بازیابی 93/39 برای درصد خلوص1/59 می باشد. مقایسه انجام یافته بین دو جاذب،کارآیی بهتر جاذب زئولیت x13 نسبت به کربن غربال مولکولی را نشان می دهد.

با آغاز هزاره سوم، بررسی فرایند تبدیل خشک متان در روند تولید گاز سنتز (هیدروژن و کربن مونوکسید) مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. مصرف گازهای گلخانه ای متان و کربن دی اکسید به عنوان خوراک واکنش و تولید گاز سنتز با نسبت مناسب به منظور تولید سوخت های مایع و مواد شیمیایی مورد نیاز صنعت از مهمترین مزیت های فرایند تبدیل خشک متان است. مصرف انرژی بالا و تولید کک، اصلی ترین مانع ها در مسیر صنعتی سازی این فرایند محسوب می شوند. انتخاب کاتالیست مناسب و افزودن اکسیژن در خوراک از جمله راه های موثر به منظور غلبه بر مشکلات یادشده هستند. در چند سال اخیر استفاده از نانو کاتالیست های پروسکایتی (abo3) در فرایند تبدیل متان به خاطر پایداری قابل توجه در برابر تشکیل کک، فعالیت کاتالیتیکی بالا،پایداری گرمایی در دماهای بالا،حضور کلیه اجزای ساختار کاتالیست در فرایند و نقش دو کاره کاتالیست های پروسکایتی هم در نقش پایه و هم فاز فعال از اهمیت قابل توجه ای برخوردار گردیده است. در این پژوهش سعی شده است از نانو کاتالیست های پروسکایتی جدید در فرایند ترکیبی تبدیل خشک و اکسایشی جزیی متان استفاده شود تا افزون بر تولید کک کمتر در راکتور, با تنظیم نسبت خوراک و شرایط عملیاتی نسبت دلخواه h2/co تولید شود. برای این منظور، در ابتدا کاتالیست های پروسکایتی جدید شامل عناصر laو sm در موقعیت a و عناصر انتقالی ni، co، fe و عنصر قلیایی خاکی mg در موقعیت b با روش بهبود یافته سل-ژل ساخته شد. در ادامه، سامانه میکرو راکتوری طراحی و ساخته شد و فعالیت کاتالیتیکی تمامی نمونه ها بر حسب درجه جانشانی، دما و زمان واکنش بررسی شدند و بهترین آن ها در شرایط متفاوت عملیاتی و نسبت های متفاوت خوراک انتخاب شدند. مشخصات فیزیکی و شیمیایی نمونه های ساخته شده پیش و پس از آزمون راکتوری با روش های تجزیه عنصری، پراش پرتو ایکس (xrd)، تجزیه گرماوزنی (tga)، کاهش برنامه ریزی شده گرمایی (tpr) تعیین شد. هم چنین مساحت سطح نمونه ها با روش bet اندازه گیری و ریخت شناسی آن ها با میکروسکوپ های الکترونی روبشی و عبوری (sem و tem) بررسی شد. نتیجه های به دست آمده نشان می دهند که روش بهبود یافته سل-ژل ، روشی مناسب به منظور ساخت نمونه های یادشده در مقیاس نانومتر و البته با سطح فعال پایین است و تغییر در روش ساخت به منظور افزایش سطح فعال باعث تغییر محسوسی در فعالیت کاتالیتیکی نمونه ها نخواهد شد. بررسی الگوهای پراش نمونه های lani1-xcoxo3، lani1-xfexo3 نشان می دهند همه نمونه ها، دارای ساختار پروسکایتی بلوری بدون هر گونه فاز آلوده کننده هستند. درحالی که الگوهای پراش نمونه های la1-xsmxnio3-? و lani1-xmgxo3 نشان می دهند که عناصر sm و mg را حداکثر به میزان 1/0 می توان در ساختار پروسکایتی lanio3 جانشانی کرد. بررسی آزمون های tpr نمونه ها نشان می دهند جانشانی عناصر co، fe و mg با ni و عنصر sm با la در ساختار lanio3 ، موجب افزایش پایداری گرمایی نمونه های ساخته شده می شود. در نمونه های lani1-xcoxo3، با افزایش میزان کبالت فعالیت کاتالیتیکی کاهش پیدا می کند. در نمونه های lani1-xfexo3، میزان فعالیت کاتالیتیکی نمونه ها به ترتیب زیر است: lanio3 > lani0.4fe0.6o3 > lani0.6fe0.4o3 > lani0.8fe0.2o3> lani0.2fe0.8o3 > lafeo3 برای نمونه های lani1-xmgxo3، فعالیت کاتالیتیکی نمونه ها به ترتیب زیر است: lanio3 > lani0.4mg0.6o3 > lani0.6mg0.4o3 > lani0.9mg0.1o3 > lani0.8mg0.2o3 > lamgo3 نمونه های la1-xsmxnio3-? به ازای جانشانی های 1/0، 9/0 و 1، بهترین عملکرد را نسبت به سایر نمونه ها از خود نشان می دهند.

در این رساله برای ریفورمینگ خشک و ترکیبی متان، کاتالیستی معرفی شده که با وارد کردن مقدار بخار آب کمتر از آنچه امروزه در صنعت متداول است، علاوه بر تولید کک کمتر، با تنظیم ترکیب خوراک و شرایط عملیاتی نسبت دلخواه h2/co را که یک است، به دست می آید. در این پژوهش اثر پایه های آلومینا و آلومینات منیزیم و بهبود دهنده های سریا-زیرکونیا با مقادیر (10،5و 15 درصد وزنی) در حضور فاز فعال نیکل (10 درصد وزنی) بررسی شده و اثر دبی جریان خوراک، دمای واکنش، بهبوددهنده ها و مقادیر آن ها و همچنین ترکیب خوراک ورودی با وارد کردن آب، بر عملکرد کاتالیست های نیکل بهبود داده شده در این سامانه بررسی شده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که کاتالیستni/cezro2(5%wt)-mgal2o4 با درصد تبدیل متان 3/75 و نسبت h2/co 82/0 و کاتالیست ni/alumina با درصد تبدیل متان 9/74 و نسبت h2/co 95/0 از میان تمام کاتالیست ها عملکرد بهتری در فرآیند ریفورمینگ خشک متان داشته اند؛ برای بهبود فعالیت این دو کاتالیست و کاهش اثر واکنش جابجایی آب-گاز و تنظیم نسبت h2/co آب با نسبت 5/0-1/0 =h2o/(ch4+co2) وارد خوراک شده است. تبدیل متان با اضافه کردن نسبت آب به کربن 2/0 در حضورکاتالیست ni/cezro2(5%wt.)-mgal2o4 به 85 درصد و نسبت h2/co به 2/1 افزایش یافته و در کاتالیست ni/alumina با وارد کردن آب به نسبت 5/0 تبدیل متان به 81 درصد و نسبت h2/co به 1/1 افزایش یافته است. با توجه به عملکرد بهتر کاتالیست ni/cezro2(5%wt.)-mgal2o4 در حضور آب، برای آزمون بلند مدت با حضور و بدون حضور آب، این کاتالیست انتخاب گردید. آزمون پایداری30 ساعته نشان داد در حضور آب، کاتالیست، پایدار و کربن تولیدی کمتر از 3 درصد وزنی کاتالیست است؛ در صورتی که بدون حضور آب با وجود پایداری،13 درصد وزنی کاتالیست را کربن های رشته ای تشکیل داده-اند. واژگان کلیدی: ریفورمینگ خشک متان، ریفورمینگ ترکیبی، بهبوددهنده سریا-زیرکونیا، آلومینا، آلومینات منیزیم

گوگردزدایی اکسایشی به عنوان یکی از مهمترین گزینه¬های مطلوب برای تهیه سوخت دیزل با محتوای بسیار کم گوگرد (کمتر از µg/g 15-10) مطابق آخرین استانداردهای زیست¬محیطی در سراسر جهان است. در این رساله، تابش امواج فراصوت با فرکانس khz 20، همراه با کاتالیست جامد moox/al2o3 برای گوگردزدایی اکسایشی مهمترین مدل ترکیبات گوگرددار مقاوم باقیمانده در سوخت دیزل بعد از گوگردزدایی هیدروژنی بکار رفته و اثرات آن در بهبود بازده فرآیند بررسی شده است. گوگردزدایی بدون استفاده از حلال استخراج سولفون و در فشار محیط انجام شده است. مقدار بهینه درصد مولیبدن در کاتالیست تهیه شده با روش تلقیح خشک، 10 درصد وزنی بوده که منجر به تشکیل ساختار اکسید مولیبدن تتراهدرال ایزوله شده است. بررسی¬های اولیه روی اثر زمان تابش فراصوت نشان داده که %55 اکسایش دی¬بنزوتیوفن در خوراک با غلظت µg/g 1000 گوگرد در 30 دقیقه واکنش بدون تابش فراصوت، به %98 با تابش فراصوت و در شرایط عملیاتی مشابه، رشد یافته است. مقدار اثر تابش فراصوت در رشد بازده، تابع متغیرهای عملیاتی است. ثابت سرعت کلی واکنش شبه مرتبه اول بنزوتیوفن، دی-بنزوتیوفن و 4و6-دی¬متیل¬دی¬بنزوتیوفن در سطوح مرکزی متغیرها (دمای 308 کلوین، غلظت µg/g 575 گوگرد و نسبت مولی 3/8 اکسنده به گوگرد خوراک) با تابش فراصوت نسبت به شرایط مشابه بدون تابش، به¬ ترتیب 2/2، 1/3 و 1/2 برابر شده است. اثر مقدار گوگرد خوراک، نسبت اکسنده به گوگرد و دما، به عنوان سه متغیر اصلی فرآیند، اثر تابش فراصوت و نیز تأثیر متقابل متغیرها، با طراحی آزمایش با روش ترکیب مرکزی به صورت سامانمند تشریح شده است. اثرات مثبت حفره¬زایی ناشی از تابش فراصوت، کاهش تجمع ذرات کاتالیست آبدوست و اکسنده در فاز نفت و افزایش انتقال جرم بین فازها، افزایش مساحت سطح کاتالیست (حدود %23، بعد از 3 ساعت تابش فراصوت بر اساس bet)، کاهش اندازه ذرات (%70 درصد کاهش متوسط اندازه ذرات بعد از 3 ساعت) و حذف ناخالصی¬های سولفون¬های محصول، آب و اکسنده مازاد از سطح کاتالیست بوده که همواره غالب بر اثر منفی احتمالی آن در رشد تجزیه حرارتی ناخواسته اکسنده، بوده است. تابش فراصوت، مشکل ناپایداری کاتالیست در اثر جذب قوی ناخالصی¬های قطبی را بدون نیاز به حلال استخراج، برطرف کرده و گزینش¬پذیری فرآیند را نیز در برابر حذف مدل¬های آروماتیکی، بهبود داده است.

با توجه به مزایای فرآیند های گوگردزدایی اکسایشی (ods) و گوگردزدایی اکسیداسونی همراه با تابش امواج فراصوت (uaod) برای صنعتی کردن این فرآیند ها نیاز است تا سینتیک آنها مورد بررسی قرار گرفته و مدل سازی شود، تا بتوان آنها را در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی شبیه سازی و طراحی کرد. از این رو مدل سازی سینتیکی واکنش گوگرد زدایی اکسایشی bt، dbt و 4,6-dmdbt بر روی کاتالیست مولیبدن با پایه آلومینا مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. جهت توصیف معادلات سینتیک واکنش، مکانیسم های لانگمویر هینشلوود ( با فرض جذب مواد آلی و هیدروژن پراکسید بر روی مکان های فعال بر روی سطح کاتالیست) و الی ریدل (که در آن یک جزء از فاز مایع مستقیماً با یک جزء واسطه ای که قبلاً جذب شده وارد واکنش می شود.) استفاده شده است. مدل سازی به کمک نرم افزار متلب انجام شد و الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به نتایج مدل لانگمویر، در غیاب تابش امواج فراصوت، برای مواد گوگردی dbt و 4,6-dmdbt، مرحله ی تعیین کننده ی سرعت، مرحله ی دفع ترکیبات گوگردی اکسید شده (سولفون)، پیش بینی گردید و برای ماده ی گوگردی bt، مرحله ی تعیین کننده ی سرعت، مرحله ی واکنش روی سطح کاتالیست، پیش-بینی شد. در حضور تابش امواج فراصوت، برای مواد گوگردی dbt و 4,6-dmdbt، مرحله ی تعیین کننده ی سرعت، مرحله ی واکنش روی سطح کاتالیست پیش بینی شد و برای ماده ی گوگردی bt، مرحله ی تعیین کننده ی سرعت، مرحله ی دفع آب تولیدی از سطح کاتالیست گردید. همچنین با استفاده از روش های بهینه سازی، توابع تضعیف کاتالیست در هر دو حالت ods و uaod پیش بینی شد و با توجه به نتایج مدل، مشخص شد کاتالیست در حالت ods نسبت به uaod سریعتر غیرفعال می شود

چکیده ندارد.

در این تحقیق با استفاده از روش بهینه سازی به مدلسازی شکست حرارتی و همچنین شکست حرارتی-کاتالیستی نفتا در حضور کاتالیست 34-sapo پرداخته شده است. . مدل سینتیکی مورد استفاده در این مطالعه از نوع مولکولی و شامل 22 واکنش و 18 جزء است.در این مدل 44 پارامتر وجود دارد و برای تنظیم پارامترها یک تابع هدف تعریف گردید و با استفاده از فرایند بهینه سازی در محیط matlab به مدلسازی فرایند پرداخته شده است. به منظور تنظیم ضرایب باید یک تابع هدف تعریف گردد که با به حداقل رساندن مقدار این تابع، جواب های مدل به نتایج آزمایشگاهی همگرا شود. از مزایای این روش می توان به سرعت بالا و دقت خوب آن اشاره کرد. در فرایند شکست حرارتی در دمای واکنش k 1023، درصد وزنی اتیلن و پروپیلن تولیدی به ترتیب 5/14 و 8/12بدست آمد. در شکست حرارتی- کاتالیستی نفتا به بررسی پارامترهایی مثل دما و نسبت بخار به خوراک هیدروکربنی روی بازده محصولات پرداخته شد. در دمای k 1023مقدار اتیلن تولید شده 16/20درصد وزنی و در دمای 973 مقدار اتیلن تولیدی 03/18 درصد وزنی بدست آمد. نتایج حاصل از مدل در تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی بوده که این امر نشانگر صحت مدل سینتیکی ارائه شده می باشد نتایج نشان می دهد که افزایش دما و نسبت بخار به خوراک هیدروکربنی باعث افزایش بازده اتیلن و پروپیلن می شود.

اولفین ها به دلیل واکنش پذیری زیاد، سنگ بنای تولید مواد بسیاری از جمله بسپارها هستند. پروپیلن یکی از محصولات پتروشیمیایی است که به عنوان خوراک برای تولید مواد گوناگون به کار می رود. فرایندهای معمول تولید پروپیلن شکست حرارتی، fcc و هیدروژن زدایی کاتالیستی همگی گرماگیر هستند، اما هیدروژن زدایی اکسایشی به دلیل گرمازا بودن حتی در دماهای پایین می تواند به تبدیل بالایی دست یابد. در این رساله برای تولید پروپیلن از پروپان از فرایند هیدروژن زدایی اکسایشی استفاده شده است که از اکسیژن به عنوان اکسنده استفاده شد. دو دسته کاتالیست تهیه شدند که برای اولین بار در فرایند مذکور به کار رفته اند. کاتالیست وانادیا با درصدهای وزنی 5، 10 و 15 از اکسید وانادیم بر پایه ی نانولوله های تیتانیت تهیه شدند. کاتالیست های وانادیا با درصد وزنی برابر 5 از اکسید وانادیم با یا بدون حضور پتاسیم بر روی نانوذرات اکسید تیتانیم تهیه شده به روش میکروامولسیون ساخته شدند. کاتالیست وانادیا بر پایه ی تیتانیای صنعتی نیز تهیه شد تا برای مقایسه به کار برده شود. از روش تلقیح برای ساخت کاتالیست ها استفاده شد. همه ی کاتالیست ها در دمای oc500 در هوا کلسینه شدند. نتایج نشان می دهد که روش آب گرمایی روشی ساده برای تولید نانولوله های تیتانیت از تیتانیای صنعتی با مساحتی در حدود m2 g-1 50 است که دارای مساحتی در حدود m2 g-1 400 است. بررسی های xrd حضور فاز h2ti2o5.h2o را تأیید می کند. در تحلیل رامان نانولوله های تهیه شده اثری از باند na-o-ti مشاهده نشد. همچنین مقادیر ناچیزی آناتاز مشاهده شد. پیوند ti-o-h توسط رامان مشخص شد که برای وجود این فاز مورد نیاز است. تحلیل sem رشته های نانولوله های تهیه شده و تحلیل hrtem ساختار لایه ای دیواره را نشان می دهند. تحلیل های ftir و xps وجود شاخصه های اصلی نانولوله های تیتانیت را به اثبات می رساند. کاتالیست های وانادیا بر نانولوله های تیتانیت پس از کلسینه شدن تغییر فاز داده و فاز آناتاز در همه ی آن ها مشاهده شد. اما در کاتالیست وانادیا بر پایه ی tio2 p25 فاز روتایل در کنار فاز آناتاز مشاهده می شود. کلسینه کردن باعث کاهش مساحت bet می شود. در درصدهای بالاتر از وانادیا، اکسید وانادیم نیز ظاهر می شود. افزایش مقدار بارگذاری وانادیا باعث جابجایی پیک بیشینه ی احیا در تحلیل h2-tpr می شود. فعالیت بالاتر به احیاپذیری بیشتر قابل ارتباط است. طیف های رامان نشان دهنده ی وجود فاز آناتاز به صورت غالب است. این طیف ها نشان می دهند که با افزایش مقدار وانادیا، احتمال حضور اکسید وانادیم بلوری بیشتر می شود. در درصدهای کم از وانادیا، مونووانادیت ها در کنار پلی وانادیت ها حضور دارند. درصد مشابهی از وانادیا بر پایه ی تیتانیای صنعتی و بر پایه ی نانولوله ی تیتانیت حاکی از برتری نانولوله ی تیتانیت هم از نظر کارایی کاتالیستی و هم طول عمر آن است. افزایش مقدار وانادیا بر پایه ی نانولوله ی تیتانیت سبب مشاهده ی افت فعالیت شد. در قسمت دیگر این رساله اثر افزودن پتاسیم به کاتالیست وانادیا بر پایه ی تیتانیا بررسی شد. حضور پتاسیم سبب کاهش افت مساحت پس از کلسینه شدن شد. از تحلیل xrd نتیجه شد که فاز آناتاز به صورت غالب حضور دارد. وجود پتاسیم سبب پخش بالاتر وانادیا بر سطح تیتانیا می شود. همچنین حضور پتاسیم سبب جابجایی پیک دمای احیای بیشینه تا oc520 می شود که با کاهش فعالیت کاتالیست همخوانی دارد. البته حضور پتاسیم سبب افزایش گزینش پذیری می شود. در مقایسه ی افت فعالیت دو کاتالیست با یا بدون حضور پتاسیم مشاهده شد که پتاسیم سبب حفظ فعالیت کاتالیستی می شود. پس از آزمون غیرفعال شدن مساحت کاتالیست حاوی پتاسیم افت کم تری دارد که از m2 g-1 52 به m2 g-1 49 رسید. قطر ذرات کاتالیستی پس از آزمون غیرفعال شدن برای کاتالیست بدون پتاسیم از nm 24 به nm 26 و کاتالیست حاوی پتاسیم از nm 5/22 به nm 5/23 رسید. همچنین پس از آزمون غیرفعال شدن از میزان مونووانادیت کاسته و بر میزان پلی وانادیت افزوده شد.

به دلیل افزایش قیمت نفت خام و همچنین تقاضا برای الفین¬های سبک نظیر اتیلن و پروپیلن، تلاشهای بسیاری برای پیدا کردن روشهای جایگزین برای تولید الفینهای سبک از منابع دیگر از قبیل زغال سنگ و گاز طبیعی صورت گرفته است. همچنین با توجه به مصرف بازار، رشد تقاضا برای پروپیلن کمی سریع تر از اتیلن است. بنابراین تولید حاضر پاسخگوی نیاز آینده نیست. تبدیل متانول به الفین یک فرایند بدیع برای این منظور است. متانول، به دلیل فراوانی و در دسترس پذیری تکنولوژی تولید آن از گاز طبیعی و زغال سنگ، یک منبع جایگزین برای تولید الفین¬های سبک می¬باشد. در این رساله، تاثیر پارامترهای تاثیر گذار نظیر دما، زمان اقامت و نسبت مولی مورفولین به آلومینا بر روی کاتالیست¬های sapo-34 در فرایند تبدیل متانول به الفین و پایداری کاتالیست¬ها بحث شده است. به منظور بررسی دقیق و قانون¬مند این پارامترها و برهم¬کنش آن¬ها، روش پاسخ سطح به همراه طراحی ترکیب مرکزی استفاده شد. تحلیل آزمایش¬ها نشان داد که دما و زمان اقامت عوامل اصلی در بازده اولیه الفین¬های سبک هستند، درحالیکه نسبت مولی مورفولین به آلومینا مهمترین نقش را در پایداری کاتالیست دارد. افزایش دما و زمان اقامت منجر به افزایش اتیلن می¬شوند در حالیکه مقدار بهینه دما برای بازده اولیه پروپیلن در حدودoc 438 به دست می¬آید. طراحی آزمایش منجر به سنتز ترکیبات مختلف مورفولین و تترااتیل آمونیوم هیدروکسید شد. خواص فیزیکی و شیمیایی کاتالیست¬ها توسط روش¬های مختلف نظیر xrd، sem، bet، icp، ft-ir، 29si mas nmr و nh3-tpd تعیین شد. در بخش دیگری از این پژوهش غربال¬های مولکولی sapo-34 و meapso-34 (me= fe, co, ni, la, ce) سنتز شدند و به عنوان کاتالیست در فرایند تبدیل متانول به الفین¬های سبک مورد استفاده قرار گرفتند. مشارکت فلزات باعث افزایش زمان عمر کاتالیست¬ می¬شوند و اتیلن و پروپیلن بیشتری را تولید می¬کند. کاتالیست niapso-34 بالاترین اتیلن ( wt.%15/18) و ceapso-34 (wt.%22/17) و laapso-34 (wt.%2/15) بالاترین بازده پروپیلن را تولید می¬کنند. افزایش زمان عملکرد به ترتیب برای کاتالیست¬ها عبارت است از: ce-> la-> co-> ni-> fe-> sapo-34.. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که کاتالیست¬های اصلاح شده با فلزات خاکی کمیاب در مقایسه با دیگر فلزات بازده متان کمتری تولید می¬کنند. همچنین، کاتالیست¬های ceapso-34 با مقادیر مختلف سریوم سنتز شدند و توسط تکنیک¬های مختلف مشخصه¬یابی شدند. طیف nh3-tpd نشان داد که مقدار سایت¬های اسیدی، به خصوص سایت¬های اسیدی قوی با افزایش مشارکت سریوم کاهش می¬یابد. مشارکت یون¬های فلزی منجر به تشکیل جزایر بیشتر سیلیسیوم در شبکه ceapso-34 می¬شود. مشارکت سریوم زمان عمر کاتالیست را افزایش می¬دهد و به نفع تولید اتیلن و پروپیلن است. به هر حال، مقدار زیاد سریوم منجر به اخلال در عملکرد کاتالیستی و پایداری کاتالیست می¬شود. بنابراین، یک مقدار بهینه برابر 05/0 برای مقدار سریوم در غربال مولکولی sapo-34 وجود دارد. در بخش پایانی این پژوهش مدل سینتیکی و واکنش¬های ابتدایی برای تبدیل متانول به الفین¬های سبک بر روی کاتالیست sapo-34 بسط داده شد. مدل سازی با در نظر گرفتن مکانیسم قابل قبول تئوری هاگن- واتسون انجام شد. مدل سینتیکی به خوبی داده¬های آزمایشگاهی را برازش کرد. نتایج نشان داد که افزایش زمان اقامت به نفع بازده الفین-های سبک است درحالیکه دمای بهینه¬ای برای تولید ماکزیمم الفین¬های سبک وجود دارد. sapo-34، meapso-34، مشخصه یابی، الفین¬های سبک، بازده، پایداری، مطالعه سینتیکی

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

شکست حرارتی هیدروکربن ها در حضور بخار آب یک روش متداول و کارامد برای تولید اتیلن و پروپیلن محسوب می شود. در این پایان نامه شکست حرارتی خوراک مجتمع الفین 12(در دست طراحی) بررسی شده است. خوراک الفین 12 مورد استفاده در این پایان نامه، حاوی 26/65% نرمال پارافین، 28/28% ایزوپارافین، 17/84% نفتن و 19/3% آروماتیک می باشد. برای انجام آزمایشات، از طراحی آزمایش ccd به دلیل دقت بالا و تعداد کم آزمایشات، استفاده شده است. ورودی طراحی آزمایش، دمای خروجی راکتور (cot) ، نسبت بخار به هیدروکربن و شدت جریان خوراک انتخاب شده است. بیشترین بازده اتیلن، 34/3 درصد وزنی می باشد که در دمای 0c 900 و نسبت بخار به هیدروکربن (gr/gr) 1/4 و زمان اقامت 0/226 ثانیه، به دست می آید. بیشترین درصد پروپیلن، 15/37% می باشد که در دمای 0c 825 و نسبت بخار به هیدروکربن (gr/gr) 0/95 و زمان اقامت 0/147 ثانیه، به دست آمده است. بیشترین مقدار الفین (مجموع اتیلن و پروپیلن) در دمای 0c 59/842 و نسبت بخار به هیدروکربن (gr/gr) 1/24 و زمان اقامت 0/17 ثانیه، حاصل می شود. مقدار اتیلن و پروپیلن در این شرایط عملیاتی به ترتیب 27/28 و 13/65درصد وزنی می باشد. از جمله سیستم های غیر خطی در صنایع شیمیایی، شکست حرارتی هیدروکربن ها می باشد. مهم ترین دلیل استفاده از شبکه های عصبی این است که این سیستم ها این توانایی را دارند که رویکرد کلی نسبت به مدل سازی و و کنترل سیستم های غیر خطی را داشته باشند. در این پروژه از شبکه عصبی برای مدل سازی فرآیند شکست حرارتی استفاده شده است. دمای خروجی از راکتور، نسبت بخار به هیدروکربن و دبی جرمی خوراک به عنوان ورودی شبکه عصبی در نظر گرفته شده است. داده های مورد نیاز برای آموزش شبکه عصبی، از مدل های مناسب به دست آمده و در نهایت با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. شبکه عصبی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی levenberg marquardt آموزش داده می شود و تابع عملکرد، میانگین مربعات خطا (mse) می باشد. تعداد نرون های پنهان بهینه 10 تا می باشد و تابع تبدیل، تابع تانژانت هیپربولیک سیگموئید به دست می آید. داده های خروجی شبکه عصبی مربوط به مجموعه تست تطابق خوبی با داده های تجربی دارد.

در این پروژه روش تولید کاتالیستی اتیلن مورد تحقیق قرار گرفته است و در نهایت یک نوع راکتور جدید برای شکست حرارتی نفتا پیشنهاد گردیده است .

در این پایان نامه مدل جدیدی برای پیش بینی میزان تولید کک در رآکتورهای شکست حرارتی ارائه شده است. با توجه به نقش حیاتی واحدهای اولفین در صنایع پتروشیمی، در دست داشتن ابزاری که بتوان شرایط عملیاتی کوره های واحد اولفین را پیش بینی کرده از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از مشکلات عدیده ای که در کوره های واحد اولفین روی می دهد، تولید کک در داخل کویل های کوره می باشد که به تدریج موجب افزایش مقاومت حرارتی دیواره گردیده، و منجر به افت دما در داخل کویل می شود. در نتیجه برای جبران این افت حرارتی، فلاکس گرمای ورودی به کویل باید افزایش داده شود. مجموعه این عوامل، موجب افزایش دمای سطح بیرونی کویل می شود و بالاخره کوره باید در زمانهای معین از چرخه فرآیند خارج شده و کک زدائی شود. برای شبیه سازی شرایط داخل کوره، باید مدل سینتیکی شکست حرارتی به همراه معادلات بقای جرم، انرژی و مومنتوم، با مدل کک تلفیق شود. مدل سینتیکی شکست حرارتی که در این پایان نامه از آن استفاده شده است، یک مدل رادیکالی است و حاصل تحقیقات چندین ساله ای است که در گروه الفین دانشکده مهندسی شیمی، صورت گرفته است. این مدل بیش از 1000 واکنش و 91 جز مولکولی را شامل می شود. مدل تولید کک ارائه شده، هفت ماده را بعنوان عوامل پیشتاز کک در نظر می گیرد که عبارتند از: اتیلن، پروپیلن، بوتادین و چهار ترکیب آروماتیک شامل: بنزن، تولوئن، زایلن و استایرن با تلفیق مدلهای فوق، نتایج قابل قبولی برای توزیع ضخامت کک و دمای سطح بیرونی کویل و نیز توزیع محصولات بدست می آید که نشانگر صحیح بودن فرض های انجام شده است. در نهایت نتایج مدل با نتایج گزارش شده توسط ‏‎froment‎‏ و نتایج ‏‎spyro‎‏ مقایسه شده است.