فرایند تقطیر واکنشی به عنوان عمومی ترین و کاربردی ترین شکل جداسازی واکنشی اخیرا کاربرد گسترده ای در مهندسی شیمی پیدا کرده است. این فرایند به دلیل مجتمع کردن دو واحد عملیاتی واکنشگر و جداساز توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. در این میان فرایند تولید متیل استات به عنوان فرایند پایه وفرایندی که تقطیر واکنشی با این فرایند شکل تجاری گسترده ای به خود گرفت اهمیت خاص دارد. در تحقیقاتی که بر روی فرایند تقطیر واکنشی صورت گرفتهاست و بنای آنها بر روی مدلسازی این فرایند می باشد کمتر بر روی ترمودینامیک و سینتیک این فرایند تاکید شده است. اما در این تحقیق ترمو دینامیک و سیتیک فرایند تقطیر واکنشی تولید متیل استات با کاتالیست غیر همگن نیز مورد توجه قرار گرفته است و بحث و برری نسبتاکاملی بر روی ان شده است. در بخش ترمودیامیک نمودارهای x-t دو جزیی ترکیبات مختلف در فشاهای مختلف تولید شده است و آزیوتروپ برخی ترکیبات دو جزیی محاسبه شده است. با لحاظ کردن سینتیک تولید این ماده در یک محیط باکاتالیست غیر همگن نمودارای rcm مربوط به تولید متیل استات با لحاظ نمودن واکنش جانبی تولید دی متیل اتر از متانول نیز تولید شده است. نقش عدد دامکوهلر (da) که نشان دهنده رژیم کنترل کننده (ترمودینامیک یا ترمودینامیک-سینتیک) می باشد نیز مورد بررسی قرار گرفتهاست. در قسمت دیگر مدلسازی برج تقطیر سینی دار واکنشی دارای کاتالیست غیر همگن آمبر لیست 15 با استفاده از نرم افزار matlab ver.7 انجام گرفته است. این برج در دو حالت تعادلی و rate based مدلسازی شده است و نتایج آن در یک مورد با نتایج کار تجربی bessling و در یکسری دیگر با نتایج حاصل ازنرم افزار hysys ver.3.1. مقایسه شده است. پروفیلهای دما، فشار، ترکیب و جریانهای داخلی مایع و بخار نیز بدست آمده اد. به ازای یک مقدار معین مایع برگشتتیreflex یک max برای میزان خلوص متیل استات در جریان بالای برج بدست می اید که نشاندهنده رفتاری متفاوت نسبت به برج تقطیر معمولی می باشد. نتایج بدست آمده در تواق نزدیکی با نتایج تجربی ونتایج حاصل از نرم افزار می باشند.

در این تحقیق دیدگاه مختلف مدلسازی دیامیکی مبدلای حرارتی پوسته و لوله ای بررسی شده است. این مدلها قابلیت استفاده در کنترل دمای مبدل حرارتی را دارا می باشند. مدلسازی انجام شده مبتنی بر سه روش مختلف می باشد. این روش ها عبارتند از مدل فضای حالت، مدل تابع تبدیل پلاس و مدل عددی. مدلسای فضای حالت مبدل حرارتی براساس مموازنه انرژی بر روی هر نوداز مبدل انجام شد است. دراین مدل معادلات بصورت مدل شبکه ای بر روی مبدل حرارتی همسو و غیر همسو بدست آمده است. این مدل رفتار دینامیکی قابل قبولی را برای مبدل های حرارتی پوسته و لوله در حالت همسو وغیر همسو نشان داده است. توابع تبدیل لاپلاس در دو حالت مختلف مدلسازی ارایه شده اند. این دو مدل براساس تعریف پروفال دمای دو سیال در مبدلهای حرارتی متمایز می گردند. در مدل اول پروفال های دما علاوه بر جریان دو سیال شامل دیواره پوسته و لوله نیز می باشند در حالی که در مدل دوم پروفایل دما فقط شامل جریان های سیال بوده و از ظرفیت حرارتی پوسته و لوله صرف نظر می شود. در روش عددی مدلسازی براساس معادلات دیفرانسل لامپ در هر قسمت از مبدل انجام شده است. روش حل این معادلات از طریق عددی با شرایط اولیه می باشد. نتایج برای یک شرایط عملیاتی معین برای تمامی مدلها بدست آمده و با داده آزمایشگاهی مقایسه صورت گرفته است. خطای مدل همراه با اثر پوسته و لوله و بدون آن بدست آمده وتاثیر آن بررسی شد ه است . در پایان نرم افزاری ارایه شده که قابلت شبیه سازی دینامیکی مبدل حرارتی همسو و غیر همسو را دراد. این نرم افزار پروفایل دمای حالت پایا و گذارای سیستم را برای مدل های مختلف نشان می دهد.علاوه بر این قادر به پیش بینی دمای خروجی برحسب زمان را دارد.

تقطیر اتمسفر یک نخستین عمل مهمی است که در پالایشگاه بر روی نفت خام انجام می شود. طی این عمل نفت خام به فرآورده های مختلف نفتی تفکیک می شود. تحقیق حاضر مشتمل بر سه بخش می باشد. بخش اول در مورد شبه اجزا و نحوه تعیین خواص برشهای نفتی است. بخش دوم شبیه سازی برج تقطیر اتمسفر یک است که خود شامل سه فصل می باشد. در ابتدا روابط ترمودینامیکی مورد استفاده در شبیه سازی معرفی شده و در ادامه مروری بر تاریخچه مدل های ارائه شده برای برج تقطیر و انواع روشهای حل ریاضی برج تقطیر انجام شده و در نهایت نرم افزار برج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بخش سوم در رابطه با کنترل برج می باشد در این فصل با استفاده از متد آرایه بهره نسبی استراتژی کنترل برای برج تقطیر مشخص شده است. در پایان مقایسه ای بر روی نتایج بدست آمده از نرم افزار و hysysانجام گرفته و نتایج پیشنهادات ارائه شده است.

در این تحقیق با مدلسازی کریستالایزر پیوسته نیترات پتاسیم، رفتار توزیع دانه بندی و طول متوسط ذرات در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به اهمیت رفتار دینامیکی کریستالایزرها و مسائل کنترلی آن ها، شرایط عملیاتی در رفتار دینامیکی سیستم در فضای لاپلاس ارزیابی شده و روش های کنترلی متفاوتی به منظور بهبود توزیع دانه بندی ذرات ارائه گردیده است. به منظور حل معادلات حاکم، از دو روش حل مستقیم عددی معادلات حاکم و حل معادلات توسط روش ممنتوم استفاده شده است. نتایج حاصل از دو روش بر اساس طول متوسط ذرات مورد مقایسه قرار گرفته است. با بررسی رفتار دینامیکی جزء جرمی جرمی تجمعی در فضای لاپلاس نشان داده شده است که کریستالایزر پیوسته نیترات پتاسیم دارای رفتار سیستم های توزیع شده شبه گویا می باشد. این رفتار نسبت به متغیر دمای سیال خنک کننده، نرخ حجمی خوراک ورودی و نرخ دانه دهی به سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. در کنترل کریستالیزر از دو نوع کنترل کننده pi و پیشگو استفاده شده است. با بررسی عملکرد این دو نوع کنترل کننده نشان داده شده است. که کنترل پیشگو توانایی بالایی در کنترل رفتار سیستم نسبت به تغییرات اعمال شده در سیستم دارد. همچنین در این تحقیق به بررسی کنترل بهینه کریستالایزر توسط روش الگوریتم ژنتیک (ga) و بازپخت شبیه سازی شده (sa) بر مبنای کنترل دمای ژاکت و غلظت نیترات پتاسیم به منظور افزایش طول متوسط ذرات پرداخته شده است.

استوانه دوار دستگاهی است که در آن شرایط مناسب برای تماس دو فاز گاز و جامد و نیز انتقال جرم و حرارت بین دو فاز به وجود می آید. از مهمترین مشکلات کنترل این دستگاه وجود تاخیر انتقال در فاز جامد است. در این پژوهش کوشش شده است که سیستم کنترلی طراحی شود که طی آن تاخیر زمانی از سیستم کنترل حذف شود. به این منظور خشک کن دوار به عنوان یکی از پرکاربردترین استوانه های دوار انتخاب شده است. از آنجایی که برای طراحی و ارزیابی سیستم کنترل نیاز به یک مدل فرایند است، خشک کن دوار ابتدا مدلسازی شده و سپس با استفاده از نرم افزارmatlab simulink toolbox شبیه سازی شده است. با ارزیابی سیستم های کنترلی مختلف مشخص شد که سیستم کنترل cascade توانایی خذف تاخیر زمانی را دارا ست. برای تنظیم کنترل گرهای این سیستم کنترل از روش های خطی سازی بسط تیلور و شناسایی سیستم برای خطی کردن مدل فرایند استفاده شده است. همچنین در پژوهشی مستقل کنترل گر فازی برای کنترل حلقه بیرونی این سیستم کنترلی طراحی و تنظیم شده است.نتایج آزمایش های انجام شده نشان می دهد که انتگرال خطای مطلق (iae) باری سیستم کنترل cascade به مقدار 25 برابر کمتر از میزان این خطا برای سیستم کنترل تک حلقه با کنترلگر pid می باشد.

قلب واحدهای تولید سیمان، کوره های دوار است که در آن کلینکر ایجاد می گردد. البته استفاده از کوره های دوار خاص کارخانه سیمان نیست و در بسیاری از صنایع شیمیایی از جمله پخت آهک ، کلسیناسیون کک نفت خام و خاکسترسازی زباله و ... مورد استفاده قرار می گیرد. در همه موارد استفاده از کوره دوار سعی در کنترل کوره در حالت بهینه است و این ممکن نیست مگر اینکه با شناختی دقیق از پدیده هایی که در کوره اتفاق می افتد، بتوان روابط بین متغیرهای سیستم را به طور ریاضی بیان نمود. در پی این هدف ، از معادلات مربوط به موازانه جرم و انرژی، انتقال مواد، سرعت واکنشها و رابط مربوط به پارامترهای متغیر در کوره نظیر سطح مقطع و سرعت جامد و گاز در کوره، ضرایب انتقال حرارت تشعشعی و ... برای مدلسازی دینامیکی کوره دوار استفاده شد و مدل نسبتا جامعی برای کوره ارائه شد و از آنجائیکه کوره دوار در ارتباط مستقیم با پیش گرمکن و کولر می باشد اثرات این دو سیستم نیز در مدل در نظر گرفته شده است . نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دادند که مدل ارائه شده قادر است بطور دینامیکی پدیده های مختلف موجود در سیستم را بخوبی توجیه کند. در نهایت نیز دو پارامتر مهم درجه حرارت ناحیه پخت و گاز خروجی با استفاده از متغیرهای دستکاری شونده جرمی جامد و سوخت ورودی با استفاده از کنترلرها پس خور کنترل شد، البته با توجه به پیچیدگی بسیار زیاد سیستم پخت سیمان بهتر است از کنترلرهای هوشمند برای کنترل استفاده نمود که از حوصله این پروژه خارج است .

سیکلونها از اواخر قرن 18 میلادی در صنایع مختلف بکار گرفته شده اند. در حال حاضر با توجه به کاربرد وسیع سیکلونها در صنعت و فزونی سختگیری های قوانین محیط زیست نیاز به افزایش بازده سیکلونها شدیدا" احساس می شود. در این پروژه سعی شده است که با یک بررسی کلی بر روی سیکلونها مطلبی کلی جهت آشنایی شخص مطالعه کننده با سیکلون ها ارائه شود. در فصول مختلف این پروژه چگونگی الگوی جریان در داخل سیکلون، طراحی سیکلون، افت فشار سیکلون، ارائه مدلهای تحلیلی جهت تخمین بازده سیکلون و مسائل جانبی مختلف مرور شده است . در آخر نیز با توجه به توضیحات آمده در فصول مقدماتی پروژه یک طرح جدید با عنوان سیکلون دو جداره مشبک با جریان برگشتی ارائه و مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است .

در این تحقیق سه روش بصورت آزمایشگاهی برای افزایش بازده یک جداکننده سیکلونی مورد بررسی قرار گرفت. 1- ایجاد جریان برگشتی2- تزریق هوای فشرده3- ایجاد جریان برگشتی و هوای فشردههمچنین در راستای انجام این تحقیق یک سیکلون نیمه صنعتی به قطر ‏‎45/6cm‎‏ به همراه کانالهای سیستم، سیستم تزریق هوای فشرده و اندازه گیری های شدت جریان و نتوری واریفیس ساخته شدند. در این تحقیق مشخص شد هر سه روش بصورت قابل توجهی بازده سیکلون را افزایش می دهد.

با توجه به اهمیتی که کنترلر های قابل برنامه ریزی در صنعت امروز دارند، در این پروژه به عنوان نمونه دمای خروجی از سیستم ساده مبدل حرارتی صفحه ای با استفاده از کامپیوتر کنترل شده است.در آغاز مداراهای رابط بین کامپیوتر و فرآیند ساخته شده و نرم افزاری نیز برای ارتباط نوشته شده است. سپس برنامه های مختلف با استفاده از زبان ‏‎c++‎‏ برای اجرای الگوریتم های مختلف طراحی و اجرا شده است.مبدل حرارتی شبیه سازی شده و با استفاده از آن پاسخ حلقه باز مدل بدست آمده و با مبدل مقایسه شده است. در این راستا با توجه به پاسخ سیستم واقعی قدم به قدم مدل اصلاح شده است. تا به مدلی حقیقی و قابل قبول برای مبدل حرارتی صفحه ای دست یافته ایم. سپس از این مدل بجای سیستم واقعی در محیط شبیه سازی استفاده شده است.کنترلرهای مختلف در این محیط آزمایش، طراحی و اجرا گردیده است. با استفاده از این قابلیت بدون صرف هزینه ای و با زمان کمتری شرایط مختلف شبیه سازی و آزمایش می شود.روی دستگاه مبدل حرارتی سیستم های حلقه باز و حلقه بسته مختلف طراحی، برنامه نویسی و اجرا شده اند. دو حلقه کنترل با الگوریتم ‏‎pid‎‏ بطور همزمان طراحی و اجرا شده است. همچنین با استفاده از برنامه پذیر بودن کنترلر براحتی برنامه هائی برای از بین بردن و یا کاهش برهمکنش بین حلقه های کنترل نوشته، طراحی و اجرا گردیده است. تئوری پیشرفته کنترلر ‏‎gmc‎‏ که از مدل غیرخطی فرایند برای کنترل استفاده می کند تحلیل، بررسی و اجرا شده است و با کنترلر ‏‎pi‎‏ مقایسه شده است.در گذشته برای کنترل سیستم های مختلف از کنترلر پس خورنیوماتیکی و الکترونیکی استفاده می شده است. این کنترلرها دارای قابلیتهائی ثابت می باشند. امروزه که از کنترلرهای قابل برنامه ریزی استفاده می شود. علاوه بر اینکه تنها با استفاده از یک کامپیوتر الگوریتم های مختلف کنترل را براحتی می توانیم طراحی و اجرا نمائیم، هزینه ای را برای کنترلرهای مختلف صرف نمی کنیم.