شکست حرارتی فراورده های نفتی در حضور بخار آب به منظور تولید اولفینها، روشی است متداول که در صنایع پتروشیمی به منظور تولید محصولات پرکاربردی نظیر اتیلن و پروپیلن به کار می رود. در سالهای اخیر با توجه به روند چشمگیر افزایش قیمت فراورده های سبک نفتی، و به کارگیری این فراورده ها در تولید حاملهای انرژی نظیر lpg، بنزین و گازوئیل، شاهد تغییر رویکرد کلی جهانی نسبت به جایگزینی خوراکهای سبک تر و مرسوم پیشین مانند اتان و نفتا با خوراکهای سنگین تر میان تقطیری و ته ماندهای اتمسفری و خلأ هستیم. در این پایان نامه، محصول مایع واحد شکست حرارتی باقیمانده خلأ به عنوان خوراک پروژه برگزیده شده است. ابتدا این محصول مایع به منظور مقایسه با سایر برشهای استاندارد نفتی مورد شناسایی و آنالیزهای گوناگون قرار گرفت و معلوم گردید که خوراک این تحقیق در بازه ای مابین برشهای استاندارد نفتا و گازوئیل قرار دارد که البته بیشتر متمایل به گازوئیل است. سپس رفتار این خوراک در قبال شکست حرارتی با بخار مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور آزمایش های مختلفی با هدف قرار دادن پارامترهای موثر و قابل کنترل دما، زمان اقامت و نسبت جرمی بخار به هیدروکربن طراحی و اجرا شد. در این آزمایش ها دما °c860-810، زمان اقامت s20/0-10/0 و نسبت جرمی بخار به هیدروکربن gr/gr0/1-7/ 0تغییر داده شد. بالاترین بازده اتیلن 42/13%، و بالاترین بازده پروپیلن 18/7% در دمای °c860، زمان اقامت 15/0 ثانیه و نسبت بخار به هیدروکربن 0/1 بدست آمد. در انتها نیز محصولات حاصل از شکست حرارتی این خوراک با محصولات ناشی از شکست حرارتی برشهای استاندارد نفتا و گازوئیل مقایسه شده، و نتایج بدست آمده حدس ما مبنی بر حالت بینابینی محصولات حاصل از این خوراک میان نفتا و گازوئیل استاندارد را البته با نزدیکی بیشتر به گازوئیل تأیید می کند.

جداسازی های الفین/پارافین، یکی از با اهمیت ترین نوع جداسازی ها در صنایع شیمیایی و پالایشگاهی می باشد که امروزه با استفاده از فرآیندهای پیچیده یا انرژی بر انجام می شود. به دلیل افزایش جهانی تقاضا و افزایش قیمت منابع انرژی، فرآیندهای جذب سطحی در حال تبدیل شدن به رقابت کننده های قوی در مقایسه با فرآیندهای جداسازی مرسوم در صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی هستند. داده های تعادلی جذب خالص و چند جزئی برای طراحی یک فرآیند جداسازی برپایه جذب سطحی، ضروری می باشند. به هرحال، بنظر می رسد با ارائه جاذب های جدید صنعتی، تعیین خواص آنها برای سیستم های جداسازی ضروری باشد. زئولیت 5a عموما برای جداسازی گازها توسط اختلاف در اندازه آنها، بکار می رود. در این پایان نامه، داده های تعادلی خالص و مخلوط اتان و اتیلن برروی زئولیت 5a (ساخت شرکت زئوکم) در دماهای مختلف(283-323 کلوین) و فشار بالای 10 بار با استفاده از روش حجم سنجی ارائه شده است. مقدار جذب کلی مخلوط اتان و اتیلن بطور مستقیم از آزمایش بدست آمد و مقدار جذب هر جز با استفاده از مدلسازی ترمودینامیکی پیش بینی گردید. چنین داده هایی تا کنون منتشر نشده است. تئوری محلول فضای خالی (vst) برای رگرسیون داده های خالص و نیز پیش بینی داده های مخلوط جذب استفاده گردید.کاربرد این تئوری در رگرسیون داده های خالصوپیش بینی داده های مخلوط سیستم اتیلن/اتان بررسی شد یک برنامه بهینه سازی برای رگرسیون داده های همدمای خالص استفاده شد و پارامترهای بدست آمده از جذب خالص، برای پیش بینی رفتار مخلوط جذب بکار رفت.با استفادهازنتایج مدل ترمو دینامیکی، گزینش پذیری توسط تئوری محلول فضای خالی پیش بینی گردیدو نتایج حاصل از تایید دوباره انتخاب پذیری خوب جاذب 5a برای جداسازی اتیلن و اتان از یکدیگر بود.

یکی از پارامترهای بسیار مهم در تخمین خواص فیزیکی و ترمودینامیکی مخلوط نفتی، تعیین ترکیب درصد برش هیدروکربنی می باشد. این پارامتر جهت شبیه سازی، کنترل و طراحی واحدهای شیمیایی مورد نیاز است. به همین منظور در این پروژه سعی شده است یک روش شناسایی ارائه شود که این مقادیر را با دقت خوبی تخمین می زند. در ابتدا تعدادی از روش های آزمایشگاهی جهت تعیین درصد اجزاء هیدروکربنی بحث شده است. شناسایی اجزاء نفتی تا حد زیادی به اطلاعات آزمایشگاهی در دسترس بستگی دارد. چندین روش آزمایشگاهی جهت تعیین اجزاء نفتی به صورت جزئی تر وجود دارد. از جمله این روش ها می توان به اندازه گیری خواص توده، تجزیه و تحلیل منحنی های تقطیر، روش های کروماتوگرافی گاز و طیف سنجی جرمی اشاره کرد. با توجه به وقت گیر و هزینه بر بودن و نیز محدودیت های روش های تجربی، در تعیین ترکیب مخلوط نمی توان از این روش ها استفاده کرد. لذا توسعه روش های محاسباتی صحیح جهت تخمین اجزاء مولکولی مختلف موجود در مخلوط نفتی ضروری می باشد. در این تحقیق، روشی جهت تعیین اجزاء هیدروکربن سبک با استفاده از خواص فیزیکی مانند وزن مولکولی متوسط، دانسیته مخصوص، نسبت هیدروژن به کربن، اجزاء وزنی پارافین، ایزوپارافین، الفین، نفتن، آروماتیک (piona) و مجموعه ای از دماهای جوش astm ارائه شده است. در این روش، اجزاء مولی خوراک نفتا با استفاده از بیشینه سازی تئوری انتروپی شانون همراه با محدودیت های خطی به دست می آید. ترکیب مولکولی اجزاء نفتا با استفاده از برنامه کامپیوتری طوری تعیین می شود که با همه شرایط مرزی حاصل از بکارگیری خواص فیزیکی در دسترس مطابقت می کند. در این روش مهم ترین ترکیبات موجود در اجزاء نفتا به عنوان ترکیبات ممکن خوراک، انتخاب می گردند. از آن جا که در روش بهینه یابی انتروپی شانون در این تحقیق، معادله غیر خطی در 37 جزء مولی به معادله غیر خطی در حداکثر 6 متغیر تبدیل می گردد، روش ارائه شده بسیار سریع و مورد توجه در صنایع پتروشیمیایی می باشد. در این تحقیق نتایج حاصل از شبیه سازی اجزاء وزنی 5 خوراک نفتا با نتایج تجربی مقایسه و تطابق خوبی بین دو روش مشاهده شده است. روش ارائه شده در این تحقیق را می توان با انتخاب بانک اطلاعاتی مناسب به ترکیبات سنگین تر تعمیم داد

تقریباً در تمام دنیا به مرور زمان و با مصرف منابع نفت خام با کیفیت، پالایشگاه ها به مصرف ته ماند تقطیر خلأ و برش های سنگین دیگر روی آورده اند. این برش ها طی فرایندهای ارتقاء گوناگونی، تبدیل به برش های باکیفیت تر می شود. توان این گونه نفت های خام برای تولید محصولات باارزش بسیار کمتر از برش های معمول بوده و مشکلات فرایندی ناشی از تولید کک مانع استفاده گسترده از این برش ها شده است. یکی از مهم ترین مشکلات این برش ها مقادیر بالای گوگرد در محصولات آن ها می باشد. در این تحقیق شکست گرمایی ته ماند تقطیر خلأ پالایشگاه های تهران و بندرعباس مورد مطالعه قرار می گیرد. سه محصول مایع، گاز و باقی مانده شکست حاصل شده است. توزیع گوگرد در میان محصولات مورد مطالعه قرار گرفته است. تأثیر شرایط عملیاتی بر توزیع گوگرد بررسی شده است. با افزایش دمای فرایند، غلظت گوگرد در محصول مایع افزایش یافته است؛ این در حالی است که هرچه زمان ماند در آن دما افزایش یابد، غلظت گوگرد مایع کاهش می یابد. برای هر دو خوراک دمای 385 درجه سلسیوس فاز گاز و زمان اقامت 90 دقیقه به عنوان شرایط عملیاتی بهینه (از نظر افزایش تولید محصول مایع و کاهش مقدار گوگرد آن) شناخته شد. بسته به شدت شرایط عملیاتی، بین %25-5 از کل گوگرد خوراک وارد محصول مایع شده است. براساس مشاهدات انجام شده دانسیته، وزن مولکولی، ویسکوزیته و شاخص انکسار محصول مایع، ارتباط مستقیم با غلظت گوگرد آن دارند. غلظت گوگرد در محصول مایع ته ماند پالایشگاه بندرعباس به مراتب بیشتر از محصول مایع حاصل از ته ماند پالایشگاه تهران بوده است. مدلی بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی خوراک برای پیش بینی مقدار گوگرد محصول مایع ارائه شده است. مدل دیگری هم براساس خواص خوراک برای پیش بینی مقدار مایع تولیدی طی فرایند پیشنهاد شده است. دو مدل ارائه شده با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته و هم خوانی نسبتاً قابل قبولی مشاهده شد. مدل سازی سینتیکی واکنش های ترکیبات گوگردی طی فرایند شکست برای دو خوراک انجام شده است و ثابت های سینتیکی برای هر دما مشخص شده است.

به منظور شناسایی تأثیر شرایط عملیاتی بر بازده، خواص و ترکیب محصول مایع حاصل از شکست حرارتی تهماندههای خلأ پالایشگاههای تهران و بندرعباس، آزمایشات شکست حرارتی در درجهحرارتها و زمانهای واکنشی مختلف انجام شد. بر اساس نتایج آزمایشات، با افزایش شدت شکست حرارتی، بازده گاز و محصول مایع حاصل از شکست افزایش و بازده باقیمانده شکست کاهش یافت؛ اما در دماهای بالاتر، بازده محصول مایع در زمانهای کمتری به حالت تقریباً پایدار رسید. همچنین در کل، باقیمانده برج تقطیر خلأ پالایشگاه بندرعباس در مقایسه با باقیمانده برج تقطیر خلأ پالایشگاه تهران دارای بازده کمتری برای محصول مایع بود. 410 مقدار چگالی، °c 360 تا °c بر اساس نتایج آنالیزهای انجام شده، با افزایش درجه حرارت شکست از ضریب شکست، گرانروی و جرم ملکولی محصول مایع حاصل از شکست افزایش یافت. 360 با افزایش زمان ماند درصد پارافینها و آروماتیکها °c در درجه حرارت ،nmr بر اساس نتایج آنالیز 385 با افزایش زمان ماند تغییر ترکیب محصول °c کاهش و درصد نفتنها افزایش مییابد، ولی در دمای مایع حاصل از شکست باقیمانده خلأ پالایشگاه بندرعباس ناچیز بود درحالی که برای محصول مایع حاصل از شکست باقیمانده خلأ پالایشگاه تهران درصد نفتنها کاهش و درصد آروماتیکها افزایش و درصد پارافینها 410 با افزایش زمان ماند درصد آروماتیکها افزایش و درصد °c تغییر چندانی نکرد. در درجه حرارت نفتنها کاهش و درصد پارافینها تغییر چندانی نکرد. همچنین به طور کلی، با افزایش درجه حرارت شکست درصد آروماتیکهای محصول مایع افزایش یافت. با افزایش شدت شکست حرارتی درصد زنجیرهای جانبی یک یا دوکربنه تغییر قابل ملاحظهای نداشت اما درصد زنجیرهای پارافینی دارای 5 کربن یا بیشتر افزایش یافت. در مجموع میتوان چنین نتیجه گرفت که تغییرات ترکیب محصول مایع حاصل از شکست (از لحاظ نوع کربنهای مختلف) با تغییر شدت شکست حرارتی بر اساس آزمایشات انجام شده در این پروژه، قابل توجه نیست. 385 °c 360 و °c مقایسه خواص و ترکیب محصول مایع حاصل از شکست دو باقیمانده خلأ در دو دمای 410 اختلاف ترکیب درصد محصولات مایع شبیه اختلاف °c روند مشخصی را نشان نداد. اما در دمای ترکیب درصد باقیماندههای خلأ مربوطه بود. با توجه به این نتایج مشخص شد که کیفیت محصول مایع از نظر استفاده شدن به عنوان خوراک واحد اولفین و یا واحدهای شکست کاتالیستی با بیشتر شدن درجه حرارت شکست حرارتی کاهش مییابد.

ترموسیفون به نوع خاصی از مبدل حرارتی غیر فعال که بر مبنای چرخش طبیعی مایع بدون نیاز به پمپ مکانیکی کار می کند، اشاره دارد. ترموسیفون دستگاه بسیار موثری در انتقال حرارت است. ترموسیفون ها بر اساس کاربردهایشان به دوگروه ترموسیفون باز و بسته تقسیم بندی می شوند. در این پروژه، پس از مروری بر مطالعات تجربی و تئوری صورت پذیرفته در مورد ترموسیفون ها، یک ترموسیفون حلقوی تک فازی بسته غیر خورشیدی با داده های تجربی مشخص شبیه سازی شده است. پس از اعتبار سنجی نتایج بین داده های تجربی و شبیه سازی شده در ترموسیفون غیر خورشیدی، با تغییر در بخش گرم کننده یک ترموسیفون خورشیدی شبیه سازی شد. در پایان اثر قطر بر روی توزیع سرعت و دما در داخل ترموسیفون خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. خطای بدست آمده بین داده های تجربی و نتایج شبیه سازی در بخش نخست برای سرعت میانگین سیال تقریبا 20 درصد و برای دمای میانگین سیال تقریبا 0.11 درصد می باشد. با مقایسه بین داده های ترموسیفون خورشیدی با نوع غیرخورشیدی مشخص می شود که در یک مدت زمان اولیه مشخص ترموسیفون غیر خورشیدی از ناپایداری بیشتری برخوردار است. در بررسی اثر قطر بر تغییرات سرعت میانگین سیال با زمان مشخص گردید که با افزایش قطر ، سرعت میانگین کاهش می یابد و قطر 100 میلی متر بیش ترین کاهش را نشان می دهد. در نمودارهای دمایی با افزایش قطر، شیب نزولی دما کم تر شده است.

در طی شکست حرارتی هیدروکربن ها، معمولا کربن(کک) بر روی دیواره های راکتور یا در فاز گازی تشکیل می شود. تشکیل کک معمولا یک فرآیند غیرمطلوب و ناخواسته می باشد، از این رو معمولا از ترکیبات سولفوردار به عنوان یک اضافه کننده به منظور جلوگیری از تشکیل کک و تولید مونوکسیدکربن استفاده می شود. در این پروژه در ابتدا شکست حرارتی هیدروکربن ها و اثر ترکیبات سولفوردار بر روی شکست و تشکیل کک مورد بررسی قرار گرفته است. سپس مکانیسم های کک و مدل های سرعت کک پیشنهاد شده از گزارشات قبلی مورد مطالعه قرارگرفته اند. مهم ترین مکانیسم در تشکیل کک اولیه در شکست حرارتی هیدروکربن ها، مکانیسم کاتالیستی کک می باشد. در این تحقیق مکانیسم کاتالیستی تشکیل کک در حضور h_2 s در شکست حرارتی اتان مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تعیین مدل قابل قبول، از داده های آزمایشگاهی موجود در مقالات مربوط به خوراک اتان در حضور h_2 s استفاده شده است. دو مکانیسم و معادله ی سرعت به منظور بررسی تشکیل کک پیشنهاد شده است. مکانیسم اول شامل دو گام جذب شیمیایی و واکنش شیمیایی سطحی برای تشکیل کک از اتان و اما مکانیسم دوم شامل سه گام جذب شیمیایی، واکنش سطحی و دفع می باشد. هم چنین مکانیسم برای h_2 s در هر دو حالت یکسان است و شامل سه گام جذب شیمیایی، واکنش سطحی و دفع سولفور می باشد. ضرایب سرعت موجود در مدل ها با استفاده از روش بهینه سازی غیر خطی مارکوارت-لونبرگ تعیین شده اند. مجموع مربعات انحرافات بین داده های آزمایشگاهی و مدل به عنوان تابع هدف انتخاب شده است و به حداقل مقدار خود رسیده است. در آخر، برای هر مکانیسم، نتایج خروجی آزمایشگاهی و مدل با هم مقایسه شدند و بهترین مدل شناسائی شده است.

: در این تحقیق نشست کک و تولید منوکسیدکربن در فرآیند شکست حرارتی اتان، در حضور گاز سولفیدهیدروژن و برروی نمونه های فلزی از جنس کروم، آهن و استیل مورد بررسی قرار گرفت، این کار به دو شیوه پیش سولفیده کردن سطح فلز قبل از شروع شکست حرارتی و استفاده پیوسته از سولفیدهیدروژن در حین شکست حرارتی صورت پذیرفت، در شکست حرارتی از نیتروژن و بخار آب به عنوان رقیق ساز استفاده شد. در آزمایش هایی که از نیتروژن به عنوان رقیق ساز استفاده شد، با پیش-سولفیده کردن سطح نمونه های فلزی، در تمامی شرایط عملیاتی و برای تمامی نمونه ها سرعت نشست کک نسبت به حالت اولیه کاهش یافت بطوریکه برای کروم تا 70% ، آهن 30% و برای استیل تا60% کاهش در سرعت نشست کک مشاهده شد. ولی در آزمایش هایی که از سولفیدهیدروژن بطور پیوسته استفاده شد نتایج بدست آمده نشان داد که در دماهای پایین وجود مقادیر کم از سولفیدهیدروژن باعث کاهش 20% در سرعت نشست کک می شود در حالی که با افزایش دما و یا غلظت سولفیدهیدروژن سرعت نشست کک تا 120% افزایش می یابد. در آزمایش هایی که از بخار آب به عنوان رقیق ساز استفاده شد با پیش سولفیده کردن سطح نمونه های فلزی سرعت نشست کک کاهش یافت، برای کروم 20%، آهن 45% و استیل30% کاهش مشاهده گردید. ولی باز هم مانند حالت قبل استفاده پیوسته از سولفیدهیدروژن در بعضی شرایط باعث تا 20% کاهش و در بعضی دیگر موجب افزایش سرعت نشست کک به میزان سه برابر شد. به عنوان نتیجه کلی می توان گفت که هرچه دما و غلظت سولفیدهیدروژن کمتر باشد میزان کاهش سرعت نشست کک کمتر خواهد بود، در این پژوهش بیشترین میزان کاهش در سرعت نشست کک در دمای 825 درجه سانتیگراد و غلظت ppmw 25 از سولفیدهیدروژن مشاهده گردید. برای بررسی روند تغییرات سرعت نشست کک و محصولات تولیدی نسبت به پارامترهای عملیاتی، بخصوص غلظت سولفیدهیدروژن، همچنین آنالیز نتایج حاصل، از روش های طراحی آزمایش استفاده شد، از میان روشهای مختلف دو روش طراحی آزمایش فاکتوریل کامل در سه سطح و روش طراحی آزمایش ترکیب مرکزی برای این کار انتخاب شده اند. همچنین در این تحقیق برای بررسی بهتر و پیش بینی سرعت نشست کک، یک مدل برای نشست کک بر مبنای واکنش های سطحی ارائه شد که این مدل بخوبی نشست کک را پیش بینی می نماید، همچنین یک مدل تجربی برای نشست کک در حالتی که سولفیدهیدروژن بطور پیوسته در محیط واکنش حضور دارد ارائه گردید. در مدل تجربی ارائه شده اثرات کاهشی و افزایشی سولفیدهیدروژن برروی سرعت نشست کک در نظر گرفته شد، در ادامه صحت و میزان همپوشانی این مدل ها با استفاده از داده های تجربی مورد بررسی قرار گرفت که در نتیجه مدل جزئی برای نشست کک و مدل تجربی برای بیان اثر سولفیدهیدروژن بخوبی رفتارهای پیچیده و متناقض نشست کک را پیش بینی نمودند. در انتها پارامترهای هرکدام از این مدل ها نیز با استفاده از نتایج آزمایشگاهی محاسبه شدند. در این تحقیق علاوه بر بررسی سرعت نشست کک، میزان منوکسیدکربن تولیدی در حالاتی که از بخارآب به عنوان رقیق ساز استفاده مورد بررسی قرار گرفت، در تمامی آزمایش هایی که از سولفیدهیدروژن چه برای پیش سولفیده کردن و چه بصورت پیوسته استفاده شد، مقدار منوکسیدکربن تولیدی بشدت کاهش یافت. بطوریکه با پیش سولفیده کردن سطح مقدار منوکسیدکربن برای کروم 95% ، آهن 95%و استیل90% کاهش یافت، همچنین با اضافه کردن پیوسته سولفیدهیدروژن مقدار منوکسیدکربن تولید برای کروم تا 90% ، آهن 95% استیل 90% کاهش یافت

شکست کاتالیستی هیدروکربن های سبک یکی از راه های موثر برای تولید اولفین ها به عنوان سنگ بنای صنایع پتروشیمی است که بارزترین مزیت آن کاهش مصرف انرژی و دمای عملیاتی فرایند است. همچنین با توجه به سخت تر شدن قوانین زیست محیطی در جهت جلوگیری از تولید گازهای گلخانه ای، فرایند شکست کاتالیستی توجه زیادی را به خود جلب نموده است. از طرفی در بین کاتالیست های مورد استفاده جهت تولید اولفین های سبک، کاتالیست zsm-5 به دلیل گزینش پذیری بالا نسبت به اولفین های سبک، پایداری در طول انجام واکنش و نیز مقبولیت صنعتی، کاتالیست مناسبی برای انجام تحقیقات کاربردی محسوب می شود. گاز مایع سوخت مناسبی برای تولید انرژی است. با توجه به اینکه ترکیب این خوراک عمدتاً از پروپان و بوتان تشکیل شده است، می تواند منبع مهمی برای تولید اولفین های سبک باشد. در این پروژه، پس از انجام تبادل یون، ساخت کاتالیست، و تعیین مشخصات کاتالیست، شکست کاتالیستی گاز مایع بر روی کاتالیست های زئولیتی nazsm-5، hzsm-5 و fehzsm-5 جهت تولید اولفین ها مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت روند تولید درصد تبدیل خوراک، بازده اولفین های سبک و بازده آروماتیک ها برای سه کاتالیست فوق بر حسب زمان عملیات مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که کاتالیست هیدروژنی با بازده متوسط اتیلن و پروپیلن به ترتیب 25/13 و 28/10 درصد جرمی در دمای °c625 بالاترین بازده اولفین های دو و سه کربنه را در طی 280 دقیقه زمان انجام واکنش نشان داده است. در عین حال، کاتالیست حاوی آهن راندمان بالاتری در هیدروژن زدایی و تولید اولفین های چهارکربنه داشت. همچنین، علیرغم میزان تبدیل پایین تر در بین کاتالیست های مورد مطالعه، گزینش پذیری کاتالیست حاوی آهن به سمت اولفین های سبک در حدود 92 درصد بود. هرچند، میزان کل اولفین های تولیدی برای هر سه کاتالیست تقریباً یکسان بود.

چکیده در این رساله جذب متان بر روی کربن فعال به صورت تئوری و تجربی بررسی شد. مدلسازی سینتیک جذب متان بر روی کربن فعال از طریق حل همزمان معادله های پیوستگی، انرژی و نفوذ در ذرات جاذب انجام گرفت. در یک مخزن استوانه ای برای بررسی اثر مقاومت نفوذ در میکروحفره ذرات جاذب، اثر شکل ذرات جاذب، اثر اندازه ذرات جاذب و نیز تاثیر جهت توزیع گاز در بستر چهار مدل ارائه گردید. در مدل a از معادله پیوستگی و انرژی در جهت محور مخزن، در مدل b از معادله پیوستگی و انرژی در جهت محور و نفوذ در ذرات کروی، در مدل c از معادله پیوستگی و انرژی در جهت محور و نفوذ در ذرات استوانه ای و در مدل d از معادله پیوستگی و انرژی در جهت شعاع و نفوذ در ذرات کروی به کار برده شد. رابطه تعادلی لانگمیر برای تعادل بین غلظت فاز گاز و میزان جذب در جاذب استفاده شد. معادله حالت پنگ- رابینسون برای محاسبه ضریب تراکم پذیری مورد استفاده قرار گرفت. خروجی مدل به سرعت میزان جذب گاز بدون بعد و نیز تغییرات دمای متوسط بستر بر حسب زمان ارائه شده است. روشی برای تعیین ضریب نفوذ موثر گاز در جاذب با استفاده از داده های سینتیکی ارائه شد. با استفاده از نتایج مدل مشاهده شد که مقاومت نفوذ در حفره تاثیر زیادی در سینتیک جذب در مواد میکروحفره دارد و در مدلسازی سیستم جذب نباید از آن صرفنظر شود. برای تعیین برخی پارامترهای مورد نیاز در مدل از قبیل ثوابت لانگمیر و نیز ضریب نفوذ موثر و همچنین برای تائید نتایج مدلسازی، دستگاه جذب متان طراحی و ساخته شد. این سیستم آزمایشگاهی قادر به اندازه گیری و ثبت اطلاعات دما و فشار مخزن جذب و مخزن بارگیری با دقت بسیار بالایی است. 6 نمونه کربن فعال در شکل های کروی و استوانه ای و نیز در اندازه های مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. برای هر نمونه اطلاعات تعادلی و سینتیکی جذب نظیر ضریب نفوذ موثر و ثوابت لانگمیر تعیین گردید. از این مقادیر به عنوان اطلاعات ورودی مدل استفاده شد و نتایج حاصل از مدل و داده های تجربی با هم مقایسه شده و تطبیق بسیار خوبی مشاهده گردید. با استفاده از نتایج مدل و آزمایش مشاهده شد که ذرات کروی و استوانه ای با قطر کوچکتر دارای سرعت جذب بیشتر و نیز تغییر دمای بیشتری در بستر هستند. طول ذرات استوانه ای تاثیر زیادی در سینتیک جذب ندارد. ذرات کروی نسبت به استوانه ای دارای سرعت جذب بیشتری هستند. با مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی و آزمایش های توزیع محوری و شعاعی گاز در بستر مشاهده شد که اگر گاز در مرکز مخزن و در جهت شعاع توزیع یابد موجب بهبود رفتار سینتیکی جذب می گردد بطوریکه زمان پر شدن و تغییر دمای سیستم که یکی از مشکلات سیستم های ذخیره سازی گاز به روش جذب بر روی محیط متخلخل است را تا 50 % کاهش می دهد.

شکست حرارتی ال پی جی (عمدتا شامل 70% وزنی پروپان و 28% وزنی نرمال بوتان)، به همراه افزودنی های هیدروژن سولفید و دی ام دی اس به طور جداگانه(که در حین فرآیند افزوده می شوند) در یک راکتور همزده کوارتز در مقیاس آزمایشگاهی در فشار یک اتمسفر مورد بررسی قرار گرفت. محدوده تغییرات دمایی 825 تا 875 درجه سانتی گراد و محدوده تغییرات زمان اقامت 4/0 تا 6/0 ثانیه می باشد، نسبت بخار به هیدروکربن در 7/0 ثابت نگه داشته شد و غلظت گوگرد در محیط واکنش از 0 تا 50 پی پی ام تغییر داده شد. اثر دما، زمان اقامت، غلظت و نوع ماده افزودنی و نوع نمونه فلزی شامل اینکلوی و فولاد ضدزنگ با شکل و سطح مشابه(که در درون راکتور قرار داده می شود) مورد بررسی قرار گرفت و طراحی آزمایشات به روش ccd انجام شد. افزایش دما، زمان اقامت و غلظت گوگرد، میزان تشکیل کک را شدت می بخشد. افزایش دما، تولید اتیلن و مونوکسید کربن را افزایش می دهد اما تولید پروپیلن را کاهش می دهد. افزایش زمان اقامت بر تولید مونوکسید کربن اثری ندارد اما میزان پروپیلن تولیدی را کاهش می دهد و در مورد اتیلن ابتدا مقدار تولید آن را افزایش داده و سپس کاهش می دهد. افزودن هیدروژن سولفید، میزان اتیلن و مونوکسید کربن تولیدی را کاهش می دهد اما تولید پروپیلن را ابتدا افزایش داده و سپس کاهش می دهد. مشاهده شد که هیدروژن سولفید اثر قابل توجهی بر روی کاهش بازده تولید مونوکسید کربن در غلظت های زیر 10 پی پی ام از افزودنی هیدروژن سولفید دارد. مشاهده شد که دی ام دی اس و هیدروژن سولفید اثر مشابهی در افزایش سرعت تشکیل کک و افزایش و کاهش بازده محصولات دارند اما بازده اتیلن، پروپیلن و مونوکسید کربن در فرآیندهای با دی ام دی اس بالاتر از فرآیندهای با هیدروژن سولفید است و میزان افزایش سرعت های تشکیل کک در فرآیندهای با افزودنی دی ام دی اس پایین تر از فرآیندهای با افزودنی هیدروژن سولفید است. سرانجام آنالیز آماری نتایج سرعت های تشکیل کک و بازده محصولات از طریق روش anova انجام شد و مقادیر r2 بالای 9/0 حاصل از آنالیز anova، نشان از همپوشانی خوب داده های تجربی با مدل درجه دو anova داشت. واژگان کلیدی: شکست حرارتی، ال پی جی، کک، هیدروژن سولفید، اتیلن، پروپیلن، مونوکسید کربن، دی متیل دی سولفید.

مطالعه و توصیف ویژگی های اجسام متخلخل به خاطر نقش آنها در فرآیندهای جذب سطحی یکی از مباحث مورد توجه در علوم مهندسی شیمی و شیمی فیزیک می باشد. تعیین توزیع اندازه حفرات که به کمک اندازه گیری ایزوترم های آزمایشگاهی صورت می گیرد، یکی از مهمترین مشخصه های یک جاذب است که نقش مهمی در شناسایی و پیش بینی سینتیک فرآیند جذب سطحی دارد. روش های زیادی برای تحلیل ایزوترم های جذب موجود است که برخی از آنها قادر به ارائه توزیع اندازه حفرات نیستند و فقط حجم کلی حفرات جاذب را به دست می دهند. برخی دیگر از روش های موجود نیز تنها برای محدوده خاصی از حفرات مثل محدوده میکرو یا مزو ارائه شده اند. در میان روش های تحلیل حفرات میکرو، روش های دوبینن استوکلی و هرواث کاوازو از پرکاربردترین روش های تحلیلی هستند که قادر به ارائه نمودار توزیعی اندازه حفرات می باشند. در حال حاضر دقیق ترین و جامع ترین روش تحلیل اندازه حفرات، روش نظریه تابعی چگالی است که تئوری مولکولی بسیار قوی داشته و فرآیند جذب را در مقیاس مولکولی به تصویر می کشد. یکی از دلایل موفقیت این روش این است که محدودیتی از نظر محدوده پیش بینی اندازه حفرات ندارد . بر اساس مطالعات صورت گرفته در این تحقیق، استفاده از نظریه تابعی چگالی در تعیین اندازه حفرات و روش حل آن در هیچ یک از منابع و مراجع قابل دسترسی به صورت کاربردی و قابل حل ارائه نشده است، بنابراین در این رساله علاوه بر تعیین توزیع اندازه حفرات به کمک دو روش دوبینن استوکلی و هرواث کاوازو که جزئیات حل آنها به صورت کامل بیان شده است، الگوریتم حل روش نظریه تابعی چگالی نیز به تفصیل ارائه و نمودار توزیعی حفرات جاذب به کمک آن به دست آمده است. در انتها نتایج سه روش فوق برای نمونه هایی از کربن فعال محاسبه و با یکدیگر مقایسه شده اند.

هیدروژن زدایی از اتان با استفاده از کاتالیست های غربال مولکولی مختلف در حضور یا غیاب دی اکسید کربن مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از کاتالیست های اسیدی و حاوی فلزات قلیایی با نتایج حاصل از اکسیدهای کروم و آهن مورد مقایسه قرار گرفت. مکانیزم واقعی فعال سازی بر روی سایت های اسیدی با حذف مداخله ی ماده ی اکسیدان مورد بررسی قرار گرفته است. تمام کاتالیست های اسیدی در هیدروژن زدایی از اتان تأثیر منفی داشتند. حتی حضور اکسیژن نیز به عنوان یک اکسیدکننده ی قوی نتوانست مکانیزم غالب را تغییر دهد. اطلاعات تجربی ارائه شده ثابت کردند که یک مکانیزم فعال سازی اسید برونشتد- باز لوئیس نمی تواند در این حالت موثر باشد. در نتیجه، یک مکانیزم اسید لوئیس- یون هیدرید به عنوان مسیر مناسب از اتان به اتیلن شناخته شد. اثر سایت های آلومینیوم در ساختار سیلیکونی در فعال سازی اتان نیز مورد بررسی قرار گرفت. در بخش تئوری این رساله، به ارزیابی ویژگی های ساختاری کاتالیست های زئولیتی پرداخته شده است. سه نقطه ی عطف اصلی در خصوص کاربرد نظریه ی هورواث و کاوازوئه برای محاسبه ی توزیع اندازه ی حفرات در ساختار استوانه ای شناسایی و معرفی شده و کاستی ها و نقاط قوت این مدل ها به تفکیک شرح داده شده است. نقایص مدل های قدیمی در فرمولاسیون ارائه شده در این رساله برطرف شده و در عین حال از تمام نقاط قوت مدل های قبلی نیز بهره گرفته شده است. انرژی های پتانسیل محاسبه شده توسط ریگ و ینگ به نحوی تعمیم داده شد که تمام برهمکنش های بین لایه ای و درون لایه ای را در بر گرفته و بطور همزمان فواصل انرژی بوجود آمده در فرمولاسیون ناپیوسته ی جدید با ترجمه ی مدل گسسته به معادله ی انتگرالی از نوع معادله ای که توسط سیتو و فولی ارائه شد حذف گردید. عبارت تصحیح پر شدن حفره که توسط چنگ و ینگ معرفی شده بود نیز در مدل جدید در نظر گرفته شد، اما بجای فرض اصلی بکار رفته مبنی بر برازش معادله ی لانگموئر بر داده های منحنی ایزوترم ارزیابی مستقیم این عبارت از طریق حل عددی پیشنهاد شده است. صحت مدل پیشنهادی در کاربرد آن برای چندین غربال مولکولی مورد آزمون قرار گرفته است. اندازه ی مجرای حفره ی محاسبه شده با مدل جدید با مقادیر متناظر از آنالیز بلورشناسی نمونه ها تطابق عالی داشتند.

در این تحقیق هیدرودینامیک، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی در راکتور بستر ثابت استفاده شده در فرآیند سنتز فیشر- تروپش با نسبت قطر لوله به قطر ذره (n) برابر 6/4 با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) بررسی شدند. برای اولین بار هندسه راکتور در این فرآیند با استفاده از روش پرکن گسسته (dpm) مدل شد. شبیه سازی های cfd در گستره وسیعی از عدد رینولدز، 79/611-85/3، در رژیم جریان آرام و آشفته با استفاده از نرم افزار تجاری cfd انجام شدند. در رژیم جریان آشفته از مدل آشفتگی rng k-? استفاده شد. اثرات سیال در ورودی راکتور مورد بررسی قرار گرفتند. مشخص شد، با در نظر گرفتن فاصله بستر ثابت از ابتدا و انتهای راکتور برابر 75/0 سانتیمتر جریان در ابتدای راکتور توسعه یافته می شود. نتایج cfd هیدرودینامیک و انتقال حرارت با روابط تجربی موجود در مراجع مقایسه شدند. مقادیر افت فشار پیش بینی شده در رژیم جریان آرام بدلیل اثرات دیوار بیشتر از رابطه ergun و در رژیم جریان آشفته بدلیل راه گزینی جریان در بستر کمتر از رابطه ergun تخمین زده شدند. نتایج cfd افت فشار همخوانی خوب با روابط zhavoronkov و همکارانش و reichelt نشان دادند. زیرا اثرات دیوار در این روابط در نظر گرفته شده است. مقادیر ضریب انتقال حرارت بی بعد با چند رابطه تجربی مقایسه شدند. مشاهده شد که ضریب انتقال حرارت بی بعد پیش بینی شده همخوانی بهتر با رابطه dixon و labua نشان می دهد. زیرا این رابطه تابعی از اندازه و شکل ذرات درون بستر می باشد. برای بررسی واکنش شیمیایی درون راکتور، یک مدل سینتیکی بر اساس قانون توانی برای تولید اولفین های سبک به روش سنتز فیشر- تروپش روی کاتالیست کبالت بیان شد. شبیه سازی های cfd واکنش شیمیایی با این مدل انجام شدند. اثرات دمای واکنش، شدت جریان جرمی خوراک و نسبت هیدروژن به منوکسید کربن(h2/co) روی تبدیل منوکسید کربن و گزینش پذیری محصولات در گستره دمایی k 15/523-15/463، شدت جریان جرمی kg/s 6-10×5/6-6-10×9/1 و نسبت 3-1 h2/co = بررسی شدند. همچنین کسر جرمی محصولات در نسبت های مختلف h2/co با استفاده از مدل cfd پیش بینی شدند. مشاهده شد که تبدیل منوکسید کربن با افزایش دما افزایش یافت در حالیکه با افزایش شدت جریان جرمی خوراک کاهش یافت. همچنین گزینش پذیری و کسر جرمی محصولات با افزایش دما و نسبت h2/co افزایش یافتند. با توجه به نتایج ارائه شده مشاهده شد که با افزایش مقدار هیدروژن به 6/0 و کاهش مقدار منوکسید کربن به 13/0 در دمای k 15/523 و شدت جریان جرمی kg/s 6-10 × 9/1 مقدار اولفین های سبک، اتیلن و پروپیلن، حداکثر مقدار را خواهند داشت.

فرایند دو مرحله ای ارتقای باقیمانده برج خلاء در این تحقیق مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. اولین مرحله شامل یک ارتقا از نوع شکست حرارتی بر روی خوراک خام می باشد. محصول شکسته شده در مرحله اول، وارد مرحله دوم شده و شکست کاتالیستی در فاز مایع بر روی آن انجام می گیرد. عملکرد کاتالیستی چهار کاتالیست نانو حفره مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین بررسی اثر دمای واکنش و نسبت کاتالیست به خوراک بر روی بهترین کاتالیست زئولیتی صورت گرفته است. محصولات مایع از منظر کیفیت کلی تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند و همه آن ها در محدوده قابل قبول سوخت دیزل می باشند. بهترین کیفیت در حضور کاتالیست h-sapo-34 بدست آمده است. فعالیت کاتالیستی که با مقدار گاز شکسته شده تولیدی نمایش داده شده است به ترتیب na-zsm-5 ? al-mcm-41 ? na-y ? h-sapo-34 افزایش می یابد. ترتیب فعالیت کاتالیستی برای تولید مواد با ارزش اولفین های سبک تقریبا مشابه گاز های شکسته شده می باشد به جز این که کاتالیستal-mcm-41 از کاتالیست na-zsm-5 پیشی گرفته است. به طور کلی کاتالیست al-mcm-41 به عنوان مناسب ترین کاتالیست شناخته شده است. بررسی نتایج تغییر دما در دماهای 400، 420 و 440 درجه سانتیگراد و در حضور کاتالیست al-mcm-41 نشان می دهد که کمترین میزان تبدیل و بیشترین کیفیت در دمای °c 400 بدست آمده است. مقدار گاز تولیدی در دمای °c 420 و °c 440 برابر است ولی درصد اولفین بدست آمده در دمای واکنش °c 420 بیش تر از °c 440 است. افزایش نسبت کاتالیست به خوراک از 0 به 7 و سپس 12 درصد باعث می شود که حجم گاز شکسته شده در حضور al-mcm-41 نیز با همین نسبت افزایش یابد ولی شدت افزایش تولید اولفین ها کاهش یابد.

در این تحقیق تاثیر نوع گروه عاملی اکسیژن دار، نوع ترکیب اکسید فلزی و ساختار فیزیکی کربن فعال به طور مجزا بر روی جذب ترکیب های گوگرددار تیوفنی یعنی بنزوتیوفن، دی بنزوتیوفن، 4و6-دی متیل دی بنزوتیوفن از سوخت مدل مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور از دو نوع کربن فعال یکی مزو حفره و دیگری میکرو حفره با توزیع اندازه حفرات و سطح ویژه مشخص و معین استفاده شده است. با حرارت دهی تحت گاز هیدروژن تمام گروه های عاملی اکسیژن دار موجود بر روی سطح کربن فعال های اولیه حذف شدند. سپس برای قراردادن گروه ها/ گونه های عاملی اکسیژن دار و فلزی بر روی سطح کربن از روش های اکسیداسیون با اسید نیتریک، تلقیح خشک با محلول های آبی نیترات مس و نیکل و سپس حرارت دهی برنامه ریزی شده استفاده شده است. قرار دادن نیکل و مس بر روی سطح نمونه ها، باعث افزایش ظرفیت جذب ترکیب های تیوفنی از سوخت مدل بین 40 تا 53 درصد شده است. به دلیل تشکیل کمپلکس پی و برهمکنش اسید- باز بین یون های cu+ و ni2+ و مولکول تیوفنی، جاذب هایی که توسط ترکیبات cu2o و nio پوشیده شده اند بیشترین ظرفیت جذب را از خود نشان داده اند. نتایج نشان داد که میزان تغییر ساختار فیزیکی نمونه های کربن فعال پس از اکسیداسیون به دمای اکسیداسیون و ماده اولیه کربن وابسته است. ظرفیت جذب نمونه هایی که در دمای پایین یعنی 25 درجه سانتی گراد اکسید شده اند، نسبت به نمونه اولیه به دلیل ایجاد برهمکنش اسید-باز بین گروه های عاملی اکسیژن دار و ترکیب تیوفنی افزایش می یابد. با کاهش میزان گروه های عاملی بر اثر حرارت دهی، ظرفیت جذب نسبت به نمونه اکسید شده حرارت داده نشده کاهش می یابد.

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.

واکنش هیدروژن زدایی اتان از جمله واکنش های مهم در صنعت می باشد که محصولات آن یعنی اتیلن و هیدروژن موارد مصرف بالایی دارند و استفاده از راکتورهای غشائی روشی برای غلبه بر محدودیت ترمودینامیکی این واکنش می باشد. در این پژوهش به توصیف و مدلسازی راکتور غشائی برای واکنش هیدروژن زدایی از اتان پرداخته شده است. راکتور غشایی مورد نظر شامل سه بخش لوله، سرامیک و پوسته می باشد که واکنش در بخش لوله که از کاتالیست پالادیمی پر شده است، انجام می گیرد. هیدروژن تولیدی توسط واکنش، از طریق غشاء متراکم پالادیمی که حول پایه سرامیکی قرار دارد و 100% نسبت به نفوذ هیدروژن تراواست؛ به درون پوسته نفوذ می کند. معادلات دیفرانسیل حاصل از انجام موازنه جرم و انرژی درون هر سه بخش راکتور توسط روش حجم محدود حل شده و نتایج مدل دو بعدی راکتور غشائی با نتایج حاصل از داده های موجود در مقالات مقایسه شده است و مشاهده شد هر چه زمان تماس بیشتر باشد مشابهت بیشتری بین نتایج مدل و داده های آزمایشگاهی برقرار است و در دمای 873 کلوین بالاترین میزان گزینش پذیری برای اتیلن در حدود 91/7% بدست می آید.

یکی از مهمترین فرایندها در پالایش گاز جداسازی کربن دی اکسید از گاز طبیعی می باشد. یکی از روش های جدید انجام این فرایند استفاده از فرایندهای جداسازی جذب سطحی است. طراحی فرایندهای جداسازی جذب سطحی نیازمند پیش بینی تعادلی دقیق جذب مخلوط ها در محدوده دما و فشار و درصد ترکیب بر اساس داده های آزمایشگاهی می باشد. در این پایان نامه ابتدا اندازه-گیری داده های جذب سطحی برای متان و کربن دی اکسید خالص در دماهای k343،323،303،283،273 و در محدوده فشارهای bar10-0 به روش حجم سنجی بر روی زئولیت های 5a و 13x انجام شده است. در ادامه این آزمایش ها برای مخلوط های مختلف این دو گاز نیز در دماهای k323و303 انجام گردیده است. داده های آزمایشگاهی با استفاده از سه مدل محلول جذب شده ایده آل، مدل محلول فضای خالی و مدل محلول جذب شده واقعی مدلسازی و بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد مدل محلول جذب شده واقعی به دلیل استفاده از داده های آزمایشگاهی مخلوط، پیش بینی بهتری از ترکیب فاز جذب شده ارائه می دهد ولی دقت مدل محلول فضای خالی برای پیش بینی مقدار کل جذب شده بیشتر از دو مدل دیگر است. در انتها نیز مقایسه ای بین زئولیت های 5a و 13x انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد هر دو جاذب گزینش پذیری بالایی برای جداسازی کربن دی اکسید از گاز طبیعی دارند ولی مقدار جذب و همچنین گزینش پذیری زئولیت 13x برای این جداسازی بیشتر از زئولیت 5a می باشد.

با توجه به معایب شکست حرارتی، فرآیند اصلی تولید اولفین های سبک، در دهه ی اخیر تلاش های بسیاری به منظور تولید اتیلن و پروپیلن به روش شکست کاتالیزوری در مجاورت کاتالیزورzsm-5 صورت پذیرفته است. گازهای مایع پالایشگاهی (ال.پی.جی) سوخت مناسبی برای تولید انرژی محسوب می شود و با توجه به این که ترکیب این خوراک عمدتاً از پروپان و بوتان تشکیل شده است، می تواند منبع مهمی برای تولید اولفین های سبک باشد. یکی از اقدامات عمده در راستای صنعتی شدن این فرآیند، بررسی مکانیسم و سینتیک شکست کاتالیزوری در مجاورت زئولیت های اصلاح شده می باشد. در این رساله، ابتدا فعالیت کاتالیزوریla/hzsm-5 درشکست بوتان و پروپان مورد بررسی قرار گرفته و شرایط مناسب برای واکنش های شکست کاتالیزوری تعیین گردیده است. بازده تولید الفین های سبک در مجاورت la/hzsm-5 به حدود 48% جرمی رسیده است. سپس، مکانیسم کامل شکست کاتالیزوری بوتان و پروپان در مجاورت la/hzsm-5، شامل مراحل شکست (پروتولیتیک، شکست ?)، انتقال هیدرید، الیگومرشدن، جذب و دفع اولفین ها و ایزومرشدن به صورت واکنش های ابتدایی بر روی سطح کاتالیزور پیشنهاد شده است. با توجه به مکانیسم پیچیده شکست کاتالیزوری، یک روش ریاضی برای مشخص نمودن سرعت های واکنشگرها و محصولات مولکولی توسعه داده شده است، که برای تعیین معادلات سرعت بکار گرفته شد. در این تحقیق ارتباط بین درصد وزنی تمامی ترکیبات خروجی از راکتور، با متغیرهای دما، نسبت رقیق ساز و شدت جریان (متغیرهای مستقل)، با استفاده از معادلات ریاضی حاصل از نتایج تجربی و با بکارگیری روش برازش خطی، تعیین گردیده است. در ادامه، با روش حداقل سازی مجموع مربعات خطا بین سرعت های آزمایشگاهی و سرعت ها تئوری پارامترهای سرعت محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد در مجاورت la/hzsm-5 برای هر دو نوع خوراک بوتان و پروپان، مکانیسم شکست پروتولیتیک حاکم است که سرعت واکنش های شکست در حدود دو برابر هیدروژن زدایی است. هم چنین، سرعت واکنش های شکست و هیدروژن زدایی بوتان، حدود 6 برابر از سرعت واکنش های شکست و هیدروژن زدایی پروپان بالاتر است.

شناخت رفتار دینامیکی سیستم گاز طبیعی جذب شده به منظور عملی ساختن این تکنولوژی بسیار مهم است. در این تحقیق با مطالعه منابع موجود، یک مخزن استوانه ای شکل با حجم تقریبی 50 لیتر که یک پخش کننده گاز در مرکز آن قرار دارد، برای ذخیره سازی گاز طبیعی انتخاب شده و پس از آن معادلات بقای جرم و انرژی حاکم بر آن استخراج شده اند. در مرحله بعد، دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی غیرخطی حاصل با روش عددی تفاضل محدود ضمنی به همراه روش تکرار نیوتون رافسون حل شده و پس از اعتبارسنجی با نتایج مدل سازی و آزمایشگاهی موجود در منابع، رفتار دمایی و فشاری سیستم در طول فرایندهای پرکردن و تخلیه مخزن مورد بحث و بررسی قرار گرفته و مشاهده شد که نوسانات دمایی ایجادشده به علت گرمای جذب در طول پرکردن و تخلیه مخزن باعث کاهش شدید بازده دینامیکی می شود که وجود پخش کننده تا حدی باعث بهبود این نوسانات می شود. پس از آن تأثیر پارامترهای مختلف ازجمله شدت جریان ورود و خروج گاز، مقاومت نفوذی بستر، رسانایی گرمایی جاذب، ضریب جابه جایی گرمایی، ظرفیت اشباع جاذب و پارامترهای بدون بعد بر روی ظرفیت ذخیره سازی و تخلیه سیستم مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شد که افزایش اعداد بدون بعد بایوت و فوریه منجر به افزایش بازده دینامیکی ذخیره سازی سیستم می شود.

شکست کاتالیستی پارافین ها در راکتورهای بستر ثابت به دلیل دستاوردهایی چون مصرف کمتر انرژی، انعطاف پذیری بیشتر در مورد طیف محصولات تولیدی و انتشار کمتر دی اکسید کربن می تواند به عنوان جایگزینی مناسب برای دیگر فرآیندهای رایج تولید الفین مطرح شود. در واقع هنگامی که مواد واکنش دهنده درون راکتور با بستر فعّال قرار می گیرند، پدیده های فیزیکی و شیمیایی پیچیده ای در ابعاد مختلف رخ می دهد. در ابعاد کوچکتر میان ذره ای واکنش دهنده ها بر روی سطوح فعال نفوذ می کنند، جذب می شوند، و سپس واکنش می دهند. پس از این مرحله از سطح جدا شده و مجدداً به توده سیال نفوذ می کنند. پیچیدگی فرآیندهای واقعی که درون راکتور رخ می دهد، منجر به بروز مشکلات و ایراداتی در توصیف دقیق فرآیند می شود. از این رو مدل های ساده شده ریاضی برای توصیف و پیش بینی عملکرد راکتور مورد استفاده قرار می گیرد. در تحقیق پیش رو یک راکتور بستر ثابت که با کاتالیست hzsm-5 پر شده است و معادلات سرعت در آن به وسیله مدل سنتیکی یکپارچه ای شامل شش مرحله و پنج ترکیب یکپارچه بدست آمده است، با استفاده از مدل شبه همگن در شرایط پایا و عدم ایجاد کک، مدلسازی شده است و سپس شبیه سازی به با استفاده از نرم افزار matlab®انجام شده است. علاوه بر این، مدول تیل به منظور تخمین بازده ذرات کاتالیست به کار گرفته شده است. نتایج بدست آمده بیانگر افزایش جزء مولی الفین تولیدی در محصول نهایی به واسطه افزایش زمان ماند می باشد به طوریکه در گسترًٌٌٌٌٍٍٍََُُِّ? دمایی مورد بررسی که بین 500 تا 620 درجه سانتیگراد می باشد، جزء مولی 4/0 برای الفین درghsv=1 و فشار جزئی 20 کیلو پاسکال برای گاز بوتان ورودی حاصل شده است. دیگر بررسی های انجام شده بیانگر نتایج حاصل از تأثیر سایر پارامترهای موثر در روند مطالعه رفتار راکتور می باشد که راستی آزمایی نتایج بدست آمده از مدل، نشان دهنده توافق خوب با نتایج بدست آمده تجربی می باشد.

در این پایان نامه از مدلی شبه همگن برای مدلسازی استفاده شده است که علاوه بر فاز گاز برخی از خصوصیات فاز جامد که همان کاتالیست است را لحاظ می کند. این مدل می تواند پارامتر های مهم از جمله جزء مولی محصولات? مقدار کک کاتالیست و سایر پارامتر های فرایندی در یک راکتور کاتالیستی لوله ای را تحلیل کند. متانول به عنوان خوراک ورودی به الفین های سبک همچون پروپیلن و اتیلن تبدیل می شود. معادله سرعت واکنش بر مبنای تئوری لامپ در نظر گرفته شده است که بر مبنای تحقیقات ya-qing zhuangو همکاران [1] می باشد. دما? فشار، مشخصات کاتالیست، جزء مولی محصولات و مقدار کک کاتالیست پارامتر هایی هستند که به تفضیل در شکل ها وجداول مورد بحث قرار گرفته اند. در این پایان نامه برای حل مسائل و مدلسازی از نرم افزار ®matlab استفاده شده است. نتایج به دست آمده سپس با داده های تجربی و محاسباتی ya-qing zhuang [1] مقایسه شده اند. مقدار اتیلن تولیدی ??/?? ، پروپیلن??/??، بوتن ?/?? و c5= ???/ ?درصد وزنی محاسبه شده که این مقادیر بر طبق تحقیقات ya-qing zhuagو همکاران [1] بر حسب مقادیر تجربی به ترتیب ??? ??? ?? و ? در صد وزنی می باشد. علاوه بر آن نشست کک کاتالیست تابعی بر مبنای دمای ورودی خوراک در راکتور بستر ثابت در نظر گرفته شده است.

ارائه ی یک مدل با فرضیات و شرایط عملیاتی مناسب دربرگیرنده ی عوامل موثر و کلیدی در خصوص پدیده های انتقال و نفوذ اجزاء در طول فرآیند، می تواند جهت بهینه کردن فرآیند و سیستم های عملیاتی آن و همچنین عیب یابی عملکرد راکتورهای ریفرمر نقش بسزایی ایفا کند. در این پژوهش یک مدل ریاضی به منظور تولید گاز سنتز به وسیله ی فرآیند باز آرایی متان با بخار در یک راکتور کاتالیستی بستر ثابت، پر شده با ذرات کروی کاتالیست، ارائه شده است. مدل ارائه شده یک مدل شبه همگن یک بعدی شامل معادله ی انتقال جرم، انرژی و معادله ی ارگان (ergun)جهت بررسی افت فشار سیستم و همچنینسینتیک هایغیرخطیواکنش هامی باشد.شبیه سازی با کمک نرم افزار matlab انجام شده و به منظور ارزش گذاری و اطمینان از مدل، نتایج حاصل از این مدلسازی با نتایج بدست آمده از مدلی با شرایط عملیاتی و فرضیات مشابه، مقایسه شده است که نتایج از هم گرایی بالا و خطای ناچیزی نسبت به هم برخوردارند.بر اساس این نتایج،با توجه به شرایط عملیاتی تعریفی (دمای873 درجه ی کلوین وفشار 1.2 بار خوراک در ورودی راکتوری با طول 40 سانتی متر ، قطر 4 سانتی متر و دبی خوراک ورودی معادل با mol/h 240) ،افزایش دمای سطح راکتور در بازه ی1173-973 در مقیاس کلوین و همچنین کاهش نسبت بخار به متان در خوراک ورودی در بازه ی 2 تا 6 (با توجه به قیدهای بهینه سازی ارائه شده در پژوهش های پیشین)، می تواند در میزان تولید بالاتر گاز سنتز با ترکیب درصد هیدروژن بیشتر به عنوان محصول باارزش فرآیند موثر باشند. بطوری که در دمایk1173 دیواره ی راکتور وبا نسبت بخار به متان برابر 2، در خوراک ورودی میزان تبدیل متان و تولید هیدروژن در بیشترین میزان خود به ترتیب در حدود 100% تبدیل متان و تولید68% هیدروژن از مخلوط گاز حاصل از فرآیند،گزارش شده است.

چکیده فایکوسیانین یک رنگدانه فایکوبیلی پروتئینی است که استفاده زیادی را در صنایع دارویی،آرایشی و بهداشتی و غذایی دارد.در این پایان نامه استخراج فایکوسیانین از سیانوباکتری اسپیرولینا مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است.روش به کار گرفته شده برپایه جذب ناخالصی ها با استفاده از زغال فعال شده و رزین تبادلگر یونی می باشد.رنگدانه فایکوسیانین از پودر خشک(بیومس) ریزجلبک اسپیرولینا با استفاده از حلال سدیم فسفات بافر استخراج شد و خلوص ابتدایی آن 0.85 بدست آمد. تاثیر پارامترهایی از قبیل نسبت حلال-بیومس و دما برروی خلوص و غلظت فایکوسیانین بررسی شد. فایکوسیانین استخراج شده بیشترین خلوص را دمایc 25 از خود نشان داد. با استفاده از نسبت بیومس –حلال 2g:50mlکیفیت و خلوص رنگدانه فایکوسیانین به خوبی نسبت بیومس-حلال 2g:75ml شد. هم چنین تاثیر حلال های مختلف بر روی استخراج این ماده نشان دادکه سدیم فسفات بافر بهترین حلال مورد استفاده می باشد. از میان دو نوع رزین مورد مطالعه در این کار رزین نوع sephadex qae a-50 از کارایی بهتری در جذب و استخراج رنگدانه برخوردار است. خلوص آنالیتی5/4 برای رنگدانه فایکوسیانین که در مقایسه با نتایج حداکثر خلوص فایکوسیانین ممکن در آزمایش می باشد،ازخالص سازی توسط جاذب های مورد استفاده بدست آمده است .در عملیات خالص سازی ph بهینه و مقدار رزین بهینه برای بدست آمدن بالاترین خلوص فایکوسیانین شناسایی شد.پایداری فایکوسیانین در ph های مختلف مورد بررسی قرار گرفت

در سال¬های اخیر کاربرد فرآیند¬های جذب سطحی چرخه¬ای در تولید اکسیژن و نیتروژن از هوا به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است و توسط محققان دنبال می¬شود. فرایند جذب سطحی تناوب فشار (psa) امروزه در حوزه¬ی وسیعی از فرآیند¬ها کاملاً شناخته¬ شده است و در مقایسه با سایر روش¬های متداول جداسازی به خصوص برای مقدار محصول پایین¬تر و درجه خلوص بالا¬تر ترجیح داده می¬شود، لذا تلاش¬های زیادی در جهت رشد و توسعه آن در دست اقدام می¬باشد. در این پایان نامه، مطالعه آزمایشگاهی و شبیه سازی تولید اکسیژن از هوا به وسیله¬ی روش جذب سطحی تناوب فشار با استفاده از جاذب زئولیت 5a، ارائه شده است. تأثیر فشار جذب، زمان جذب، دبی محصول و دبی جریان زدایش بر خلوص و بازیابی و بهره وری بررسی شده است. در این مطالعه جهت حل معادلات حاکم شبیه سازی فرآیند از روش عددی تفاضل محدود ضمنی استفاده شده است. به منظور تحقق بخش آزمایشگاهی، یک واحد نیمه صنعتی شامل دو بستر جذب به طول 76 سانتی¬متر، قطر داخلی 274/4 سانتی¬متر و قطر خارجی 83/4 سانتی¬متر و همچنین مجهز به سیستم¬های کنترل و آنالیز جریان¬های خوراک و محصول در دانشگاه خلیج فارس بوشهر به طراحی دکتر مسعود مفرحی استفاده گردید. در بازه پارامترهای آزمایشگاهی، در نسبت زدایش و زمان جذب یکسان، افزایش دبی محصول باعث کاهش خلوص و افزایش بازیابی محصول می گردد. همچنین در زمان جذب و دبی محصول ثابت، افزایش نسبت زدایش ابتدا باعث افزایش خلوص و سپس باعث کاهش خلوص اکسیژن می گردد اما بازیابی محصول کاهش می یابد. در دبی خوراک و زمان جذب ثابت، بهره وری و خلوص نسبت عکس باهم دارند. همچنین افزایش فشار در دبی محصول و زمان جذب ثابت باعث افزایش خلوص و کاهش بازیابی می گردد. همچنین در این مطالعه با تغییر شرایط آزمایشگاهی، بیشینه خلوص اکسیژن در جریان محصول 8/91% می شود.

یکی از دغدغه های جوامع بشری در تمامی زمان ها مربوط به انرژی است. امروزه در تمامی نقاط دنیا، بررسی های فراوانی برای کاهش انرژی مصرفی و افزایش بهره وری در فرایند های مختلف صورت گرفته است. یک نمونه از چنین تلاشهایی، انجام فرایند متاناسیون کاتالیستی برای تبدیل گاز سنتز به متان است. در این تحقیق، یک راکتور کاتالیستی بستر سیال برای انجام این فرایند شبیه سازی شده است. در ابتدا بستر بدون واکنش شبیه سازی شده و عملکرد بستر سیاله از نظر هیدرودینامیکی مشاهده شده است. در این شبیه سازی تنها پارامترهای هیدرولیکی نظیر افت فشار و سرعت گاز درون بستر بررسی شده اند. برای انجام شبیه سازی در شرایط انجام واکنش، ویژگی های گاز خوراک در طول شبیه سازی ثابت بوده اما ویژگی های هیدرودینامیکی بستر تغییر کرده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

اتیلن و پروپیلن به عنوان خوراک اصلی پتروشیمی از فرایند شکست حرارتی در حضور بخار آب حاصل می شوند. مهم ترین خوراک نفتی مورد استفاده در واحدهای الفین نفتا می باشد. استفاده از برش های سنگین تر نفتی (مانند گازوئیل و برش های سنگین تر از آن) باعث کاهش هزینه خوراک مصرفی نسبت به نفتا خواهد شد. اما استفاده مستقیم از برش های سنگین نیز به علت مشکلاتی چون بازده کم اتیلن و پروپیلن تولیدی، تولید مقدار زیادی محصول مایع سنگین و کک و ایجاد مشکلات فرایندی دیگر با موانعی مواجه است. یکی از مهم ترین عوامل بروز این مشکلات وجود درصد تقریباً بالای هیدروکربن های آروماتیکی در ترکیب این برش های سنگین است. در این پایان نامه یک برش سنگین (شبیه گازوئیل) با ترکیب (28/8% آروماتیک،53/4% پارافین و 17/8% نفتن) طی یک عملیات استخراج و با استفاده از حلال ان-متیل پیرولیدن تحت عملیات آروماتیک زدائی قرار گرفته و فاز رافینیت حاصل از آن به عنوان خوراک فرایند شکست حرارتی استفاده شده است و بازده محصولات شکست حرارتی فاز رافینیت و برش ابتدائی (آروماتیک زدائی نشده) با یکدیگر مقایسه شده اند. عملیات استخراج، با نسبت های حلال به خوراک مختلف و در دماهای متفاوت انجام شده است که در نهایت مناسب ترین فاز رافینیت از لحاظ داشتن کمترین مقدار آروماتیک در دمای 25 درجه سانتی گراد و با نسبت حلال به خوراک 1 حاصل شد. ترکیب این رافینیت شامل17/7% آروماتیک، 54% پارافین و 28/3% نفتن می باشد که به عنوان خوراک فرایند شکست حرارتی انتخاب شد. فاز رافینیت انتخابی و برش آروماتیک زدائی نشده به طور جداگانه و در شرایط مشابه، تحت فرایند شکست قرار گرفته و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است.به منظور بررسی اثر پارامترهای عملیاتی فرایند شکست حرارتی (دما، شدت جریان، نسبت بخار) از روش طراحی آزمایش مرکزی(ccd) به واسطه دقت بالا، بررسی اثر متقابل پارامترها، ارائه مدل غیر خطی و تعداد کم آزمایش ها استفاده شده است. همچنین با استفاده از نرم افزار spss نتایج شکست حرارتی آنالیز و مدل های آماری ارائه شده است. آزمایش های شکست در فشار اتمسفری، دمای 780 تا 870 درجه سانتی گراد، شدت جریان 1 تا 2 گرم بر دقیقه و نسبت بخار 0/75 تا 1/2 انجام شده است. در تمامی آزمایش های انجام شده مقادیر اتیلن، پروپیلن و بوتن تولیدی رافینیت بیشتر از خوراک دیگر می باشد. بیشترین مقدار افزایش این محصولات به ترتیب 13/9، 56/5 و 107/7% می باشد. میزان c5+ تولیدی رافینیت نیز در تمامی آزمایش ها کمتر از خوراک آروماتیک زدائی نشده می باشد. در بین محصولات مهم تولیدی تنها بوتادین تولیدی رافینیت کمتر از خوراک آروماتیک زدائی نشده می باشد.

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 .