کک نفتی یکی از ترکیباتی است که در سال های اخیر به عنوان ماده اولیه در تولید کربن فعال مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که با توسعه فرآیند های پالایشی در کشور، میزان تولید کک نفتی به میزان قابل توجهی خواهد رسید در این تحقیق، تولید کربن فعال از کک نفتی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به مزیت های فعال سازی شیمیایی نسبت به فعال سازی فیزیکی در تولید کربن فعال از کک نفتی، در این طرح از روش فعال سازی شیمیایی برای تولید کربن فعال استفاده شده است. از ترکیب هیدروکسیدپتاسیم به عنوان عامل شیمیایی در مرحله اشباع سازی و جهت ایجاد اتمسفر خنثی در حین فعال سازی از گاز نیتروژن استفاده شده است. به منظور تعیین بهترین شرایط تولید کربن فعال، تاثیر سه پارامتر دمای فعال سازی، نسبت اشباع سازی و مدت زمان فعال سازی بر مشخصات نمونه های تولیدی مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی به وسیله انجام طراحی آزمایش با استفاده از یکی روش های استاندارد سطح پاسخ، با عنوان طراحی مرکب مرکزی انجام شده است. براساس آنالیز واریانس انجام شده برای بررسی تاثیر پارامترها، افزایش نسبت اشباع سازی بیشترین تاثیر را بر بهبود کیفیت کربن فعال تولیدی دارد. دمای فعال سازی و مدت زمان فعال سازی نیز به ترتیب از نظر میزان اهمیت در رتبه های بعدی قرار دارند. با عنایت به اهمیت پارامترهای اقتصادی در تولید کربن فعال، علاوه بر مشخصه سطح ویژه (که نشان دهنده ظرفیت جاذب تولیدی است) میزان راندمان تولید نیز در بهینه سازی پارامترهای مذکور در نظر گرفته شده است. بهینه سازی صورت گرفته نشان داد که مقادیر بهینه پارامترهای دمای فعال سازی، زمان فعال سازی و نسبت اشباع سازی به ترتیب c?789، 5/0 ساعت و 74/4 است. در این شرایط مقادیر اندازه گیری شده میزان سطح ویژه کربن فعال تولیدی m2/g2037 و میزان راندمان 34/51% است که با پیش بینی روش سطح پاسخ تطابق مناسب دارد.

در این پروژه از 100 آزمون رآکتوری انجام شده روی کاتالیست mn/na2wo4/sio2 در واکنش زوج شدن اکسایشی متان (ocm) ودر یک رآکتور بستر ثابت از جنس کوارتز، در فشار اتمسفریک و تحت شرایط عملیاتی متفاوت شامل دما، سرعت فضایی حجم گاز (ghsv)، نسبت متان به اکسیژن و درصد مولی گاز رقیق کننده (n2) استفاده گردید. با توجه به ویژگی شبکه های عصبی، از شبکه عصبی مصنوعی جهت توسعه مدل از داده های نمونه سیستم استفاده گردید. پارامترهای عملیاتی ذکر شده در بالا به عنوان پارامترهای ورودی و میزان تبدیل متان، گزینش پذیری محصولات دو کربنه، بازده محصولات دو کربنه و نسبت اتیلن به اتان به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شده است. جهت جلوگیری از پیچیدگی شبکه و شناخت متغیرهای موثر جهت ورود به شبکه از تکنیک آماری آنالیز مولفه های اصلی (pca) استفاده شد و تعداد متغیرهای خروجی از 4 به 2 کاهش داده شد. پس از تهیه مجموعه داده های ورودی- خروجی برای تهیه مدل از نرم افزار matlab 7.5.0 استفاده شد. در این پروژه از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه پیشرو با الگوریتم پس انتشار (bp) استفاده شد. برای آموزش شبکه نیز از الگوریتم لونبرگ مارکوات (lm) استفاده گردید. همچنین برای هر دو لایه میانی و خروجی از تابع انتقال tansig استفاده شده است. برای خروجی اول، شبکه بهینه با توپولوژی 4-9-1 (یک لایه میانی شامل 9 نرون) تحت عنوان شبکه اول و برای خروجی دوم شبکه بهینه با توپولوژی 4-6-1 (یک لایه میانی با 6 نرون) تحت عنوان شبکه دوم تهیه شد. پس از آموزش شبکه ها و تست آنها با داده های تست، با استفاده از وزن های شبکه و الگوریتم ژنتیک، اقدام به بهینه سازی پارامترهای عملیاتی فرایند ocm بر مبنای ماکسیمم بازدهی محصولات دو کربنه گردید. نتایج بدست آمده از تلفیق شبکه های عصبی مصنوعی تهیه شده با الگوریتم ژنتیک نشان می دهد که تحت شرایط عملیاتی دما c° 850 ، سرعت فضایی حجم گاز cm3g-1h-1 22464 ، نسبت متان به اکسیژن 4 و درصد مولی نیتروژن به عنوان گاز رقیق کننده 30 ، دارای حداکثر بازدهی محصولات دو کربنه به میزان %47/23 خواهیم بود. برای همین شرایط میزان تبدیل متان %03/33 ، گزینش پذیری محصولات دو کربنه % 07/71 و نسبت اتیلن به اتان 073/2 بدست آمده است. جهت حصول اطمینان از مدل تهیه شده و بهره گیری از نتایج آن اقدام به انجام آزمایش در شرایط بهینه گردید. بدین منظور، با همکاری پژوهشگاه صنعت نفت، کاتالیست mn/na2wo4/sio2 به روش تلقیح، تهیه گردید و دو آزمون رآکتوری روی کاتالیست ساخته شده انجام شد. متوسط خطای ناشی از مقایسه مدل با نتایج آزمایشگاهی برای میزان تبدیل متان و بازده محصولات c2+، به ترتیب %73/2 و %48/5 می باشد. اما برای گزینش پذیری محصولات c2+ و نسبت اتیلن به اتان متوسط خطای حاصل از مقایسه مدل با نتایج آزمایشگاهی کمی بیشتر شده وبه ترتیب برابر %66/10 و %28/10 بدست آمده است.

در پالایش گاز طبیعی، نم زدایی یکی از فرآیندهای مهم می باشد و به همین منظور روش های بسیاری برای نم زدایی وجود دارد، اما امروزه استفاده از روش جذب سطحی به عنوان یک فرآیند مناسب در نم زدایی از گاز طبیعی رو به گسترش است. در این رساله، مدل سازی و شبیه سازی جذب سطحی بستر نم زدایی از گاز طبیعی بر روی غربال مولکولی 3a و 5a انجام شده است. این فرآیند هم اکنون در پالایشگاه سوم پارس جنوبی مورد استفاده قرار می گیرد وغربال مولکولی مورد استفاده در این واحد 5a می باشد که مشکل آن جذب همزمان مرکاپتان است. در مدل سازی فرآیند جذب سطحی در بستر ، با در نظر گرفتن مدل پراکندگی محوری برای رژیم جریان گاز در بستر، معادلات موازنه جرم استخراج شده است. در این مدل برای غربال مولکولی 5a جذب آب و مرکاپتان با هم و برای غربال مولکولی 3a فقط جذب آب در نظر گرفته شده، چون مرکاپتان جذب این نوع غربال مولکولی نمی شود. برای هریک از اجزاء قابل جذب در بستر، یک معادله انتقال جرم جزئی و معادله موازنه جرم کلی برای سیستم نوشته شده است. رابطه بین غلظت فاز جامد و سیال نیز با مدل نیرو محرکه خطی تقریب زده شده است. برای برقراری ارتباط بین داده های تعادلی گاز-جامد از مدل لانگمویر و برای محاسبه افت فشار در بستر معادله ارگان استفاده شده است. شبیه سازی به صورت همدما انجام گرفته شده است. برای به دست آوردن تغییرات غلظت هر یک از اجزاء و تغییرات فشار، معادلات فوق الذکر بایستی در هر نقطه از بستر حل شوند. برای حل از روش عددی تفاضلات محدود استفاده شده که با حل همزمان این معادلات پروفایل تغییرات غلظت وفشار حاصل شده است. برای بررسی صحت شبیه سازی، نتایج مدل با داده های عملی واحد نم زدایی مقایسه شد که برای غربال مولکولی نوع 5a خطا برابر با36/2 % بود که نشان دهنده تطابق نزدیک مدل با داده های عملیاتی است. مقایسه نتایج دو نوع غربال مولکولی در شرایط عملیاتی نشان دهنده این است که غربال مولکولی 5a اگرچه تا حدودی میزان جذب بیشتری از غربال مولکولی 3a دارد ولی به علت جذب همزمان مرکاپتان برای نم زدایی مناسب نیست و بهتر است از غربال مولکولی 3a در این فرآیند استفاده شود. سپس برای مقایسه تاثیر پارامترهای مهم عملیاتی بر عملکرد سیستم، برای هر یک از غربال مولکولی ها 9 مورد مطالعاتی در نظر گرفته شد که با مقایسه نتایج ملاحظه می شود که تاثیر دما و فشار بر میزان جذب آب ناچیز است ولی با افزایش ارتفاعی از بستر که اندازه غربال مولکولی بزرگتری دارد، مخصوصا در حالتی که کل بستر با غربال مولکولی بزرگتر پر شده است میزان جذب به شدت کاهش می یابد مثلا برای غربال مولکولی 5a وقتی کل بستر با ذرات 6/1 میلیمتری پر شده است درصد اشباع 28/75 است و وقتی که بستر با ذرات 2/3 میلیمتری پر شده است درصد اشباع به 92/12 می رسد.

روش های برداشت حرارتی، بهترین گزینه برای افزایش برداشت از مخازن نفت سنگین می باشند. کاهش گرانروی نفت سنگین و افزایش قدرت حرکت آن برای دستیابی به برداشت اقتصادی از مخازن نفت سنگین لازم می باشد. موثرترین شیوه برداشت برای پایین آوردن گرانروی نفت، وارد کردن گرما در مخازن نفت سنگین می باشد. به علت پایین بودن درجه api نفت و گرانروی بالای آن، چنین مخازنی به وسیله شیوه های برداشت اولیه قابل رسیدن به مرحله تولید نیستند. تزریق بخار آب به عنوان یک شیوه برداشت نفت سنگین به صورت اقتصادی می تواند به کار گرفته شود. در این تحقیق، کل فرآیند تزریق بخار به دو بخش تزریق بخار به درون چاه تزریق و تزریق درون مخزن تقسیم شده است. یک مدل عددی غیر همدما و دو فازی برای شبیه سازی جریان رو به پایین بخار و آب در طول چاه تزریق بخار ارائه شد. این مدل به طور همزمان معادلات موازنه جرم و ممنتم را در داخل چاه تزریق با معادله انرژی برای مایعات داخل لوله و محیط اطراف چاه حل نمود. با استفاده از داده های چاه های تزریق بخار موجود دو میدان نفتی، تغییرات فشار بخار، دما، و کیفیت برحسب عمق پیش بینی شد و با نتایج تجربی مقایسه گردید. سرانجام پس از اطمینان از صحت مدل، تغییرات فشار بخار، دما، و کیفیت در یکی از مخازن نفت سنگین ایران در طول عمق چاه پیش بینی شد. همچنین مدلی سه بعدی برای فرآیند تزریق بخار به داخل مخزن ارائه شد. این مدل جریان همزمان سه فازی را در سه بعد توصیف می کند. مدل شامل اثرات سه فازی تراوایی نسبی، فشار مویینگی، و خواص سیال وابسته دما و فشار می باشد. انتقال جرم از فاز آب به بخار نیز در نظر گرفته شده است. معادلات موازنه جرم سه فاز و تعادل انرژی به طور همزمان با استفاده از روش تفاضل محدود حل شد. داده های آزمایشگاهی منتشر شده برای فرآیند تزریق بخار جهت بررسی دقت مدل عددی استفاده شد. مطالعه مقایسه ای و جامع به همراه مطالعه موارد مهم تاثیر گذار انجام گرفت تا خواص عملیات تزریق بخار بر روی کارایی برداشت نفت آشکار شود. مطالعات نشان داد که بخار با عبور از چاه تزریق دچار افت فشار می شود و دما و کیفیت آن کاهش می یابد. همچنین تزریق بخار می تواند برداشت نفت را از تقریبا صفر به 60% در یک مدت زمان مشخص برساند. به علاوه نشان داد که تنها 30% نفت درجای اولیه را می توان به وسیله تزریق آب داغ برداشت نمود. همچنین نتایج نشان داد که یک زمان بهینه برای تولید نفت وجود دارد که با توجه به دبی تولید نفت و نسبت بخار به نفت تولیدی تعیین می گردد.

افزایش برداشت از مخازن نفتی به خصوص مخازنی با نفت های سنگین تر، به علت نیاز جوامع صنعتی به این ماده گران بها، باعث گردیده صنایع پالایش در جهان دائما در مسیر پیشرفت قرار گیرند. یکی از معضلات استفاده از نفت هایی با درجه api کمتر، تولید ترکیبات آلاینده گوگردی بیشتر در ضمن پالایش است. ترکیباتی که ضمن پایین آوردن کیفیت محصول از نظر به سوزی، سبب ساز مشکلات زیست محیطی بیشماری گشته است. وضع قوانین سخت گیرانه زیست محیطی برای کاهش خطرات سوخت های آلوده باعث شده که بحث شیرین سازی فرآورده های نفتی در اولویت شرکت های طراح فعال در حوزه صنایع نفت گردد. یکی از ترکیبات آلاینده گوگردی، مرکاپتان ها می باشند. ترکیباتی که ضمن بوی بد و سمیت، از خاصیت خورندگی بالای برخوردارند. عدم حذف مرکاپتان ها در فرآیندهای معمول شیرین سازی باعث شده که توجه ویژه ای به این ترکیب گردد. اکسیداسیون کاتالیستی مرکاپتان ها در حضور مشتقات کبالت فتالوسیانین و محلول سود، مهمترین روش پالایش فرآورده های نفتی از مرکاپتان می باشد. لذا شناخت سینتیک واکنش اکسیداسیون کاتالیستی مرکاپتان ها و بررسی تاثیر عوامل مختلف بر فرآیند، از مهمترین ملزومات طراحی واحدهای حذف مرکاپتان است. در این پروژه با توجه به ناکافی بودن تلاش های صورت گرفته در راستای تعیین سینتیک واکنش اکسیداسیون کاتالیستی مرکاپتان های سبک موجود در برش های سبک تا متوسط نفتی آزمایشاتی صورت گرفت. انجام بیش از ?? آزمایش و بررسی پارامترهای موثر بر واکنش، باعث ایجاد داده های سینتیکی مناسبی جهت شبیه سازی و طراحی واحدهای حذف مرکاپتان گردیده است. در این آزمایشات پارامترهای مختلفی از جمله دما، نسبت دو فاز، غلظت سود و نوع حلال بررسی شده و اثر آنها بر سرعت واکنش اکسیداسیون کاتالیستی مرکاپتان به صورت داده های کمی گزارش شده است. آزمایشات در یک راکتور نیمه پیوسته ستون حباب و در حضور مراکس به عنوان پرکاربردترین کاتالیست واکنش، انجام شد. پس از تهیه داده های سینتیکی، مدل سازی راکتور واحد شیرین سازی بسترثابت در دستور کار قرار گرفت. امکان تغییر در پارامترهای تاثیرگذار بستر، قابلیت حل تحلیلی در حالت پایا، قابلیت تغییر در مشخصات خوراک، دقت بالا و سادگی از محاسن مدل سازی انجام گرفته می باشد. استفاده از داده های سینتیکی و حل مدل باعث دستیابی به شبیه سازی مناسبی برای فرآیند شیرین سازی بستر ثابت مراکس گردید. نتایج حاصله انطباق مناسبی با نتایج گزارش شده و داده های واحدهای فعال فرآیند مذکور داشت. در نهایت با کمک برنامه نوشته شده در نرم افزار متلب، تاثیر پارامترهایی چون دبی خوراک، نوع مرکاپتان موجود در خوراک، غلظت سود و دمای واحد، بر فرآیند شیرین سازی سنجیده شد.

استفاده از مدل شبکه- حفره در شبیه سازی فرایندهای شامل جامد و سیال از جمله فرایندهای کاتالیستی، فیلتراسیون و جذب سطحی رو به گسترش است. مدل های گسسته و پیوسته برای بدست آوردن اطلاعاتی از مکانیسم انتقال جرم در محیط های متخلخل به کار برده می شوند. در مدل های پیوسته محیط متخلخل به عنوان یک ماده پیوسته به حجم v در نظر گرفته می شود، که از حجم حفره ها بسیار بزرگتر بوده اما در مقایسه با حجم کل جسم کوچک می باشد. خصوصیات موثر چنین محیط پیوسته ای با متوسط گیری از در کل محیط جسم بدست می آید. مهمترین محدودیت این روش، در نظر نگرفتن ارتباط بین حفره ها و همچنین تغییر حجم حفره در طی فرایند می باشد. یک تابع چگالی احتمال (pdf) برای بدست آوردن توزیع اندازه حفره ها با شعاع متوسط ra مورد استفاده قرار گرفت. در این نوع شبیه سازی ها برخلاف روش های پیوسته، اطلاعات دقیقی از ضریب نفوذ موثر و ضریب پیچش به دست می آید. در مدل شبکه حفره، ساختار جامد متخلخل به صورت یک شبکه منظم سه بعدی است، که از گره هایی تشکیل شده و این گره ها توسط حفره هایی به یکدیگر متصل شده اند. در این رساله جذب مرکاپتان های سبک روی کربن فعال در یک شبکه سه بعدی، از ضریب نفوذ و ضریب پیچش در شرایط نفوذ نودسن، نفوذ جریان ویسکوز و نفوذ سطحی به دست می آید. در فرایند جذب سطحی، با جذب مولکول های جذب شونده در داخل حفره های جاذب، حفره های ریزجاذب مسدود می گردد و در نتیجه بر نفوذپذیری ذرات در داخل جاذب تاثیر می گذارد. بنابراین در این مدل سازی تاثیر مولکول های جذب شده (متیل مرکاپتان) بر سطح مقطع حفره ها بررسی شده است. از یک گاز بی اثر (هلیوم) برای بدست آوردن مشخصات جاذب استفاده گردید. همچنین نفوذپذیری برای گاز هلیوم که شامل نفوذپذیری نودسن و جریان ویسکوز می باشد، بر حسب فشار بدست آمد و ملاحظه گردید که نفوذپذیری گاز هلیوم نسبت به فشار بصورت خطی بدست می آید. همچنین ملاحظه گردید که نتایج پیش بینی شده نسبت به مدل یک بعدی، تطابق بهتری با داده های تجربی نشان داد. نتایج نشان دهنده آن است که چنانچه کسر جذب شده کوچک باشد، می توان از تغییرات ضریب نفوذ موثر (تا زمان اشباع) با زمان و مکان صرف نظر کرد. همچنین نتایج شبیه سازی گازهای غیرقابل جذب نسبت به گازهای قابل جذب تطابق بهتری با داده های آزمایشگاهی نشان دادند که به دلیل تاثیر فرایند جذب بر کاهش حجم حفره ها می باشد.

افزایش میزان مصرف نفت، افزایش قیمت جهانی نفت و کاهش منابع عظیم نفتی در چند سال اخیر باعث توجه روزافزون به روشهای تولید از مخازن نفت سنگین و بسیار سنگین شده است. از آنجا که میزان قابل توجهی از این مخازن از نوع شکافدار است وهمچنین برداشت از این مخازن با استفاده از تکنولوژی های متداول به آسانی قابل بهره برداری نمی باشند ونیازمند صرف انرژی،زمان و هزینه ی بالاست، از این رو، شناخت هر چه بیشتر روشهای ازدیاد برداشت از مخازن شکافدار ودست یافتن به جزئیات مربوط به هر کدام از روشها و خصوصا" درک صحیح مکانیسم های موثر در تولید نفت، در انتخاب یک روش مناسب و اقتصادی بسیار موثر است. بنابراین در این پژوهش مدلسازی عددی سه بعدی فرآیند تزریق بخار در یکی از مخازن کربناته شکافدار نفت سنگین انجام شده است. ابتدا مدلسازی مخزن غیر شکافدارانجام شده است سپس صحت مدل بررسی شده است. این مدل اثرات موئینگی و گرانش را در معادله ی انرژی وتخلخل متغیر را در نظر گرفته است. نتایج نشان داد که تزریق بخار میزان برداشت در مخزن غیر شکافدار را تا 70% افزایش می دهد. در مرحله بعد ،مدلسازی مخزن شکافدار انجام شدو میزان برداشت این مخزن به 40% رسید. سپس آنالیز حساسیت برای شناخت و بررسی فرآیند تزریق بخار در مخازن شکافدار و غیر شکافدار انجام شده است. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان می دهد که پارامترهایی مانند فشار و کیفیت بخار تزریقی، پیش گرمایش و تراوایی و موقعیت شکاف برروی میزان برداشت از این مخازن اثر داشته و در مخازن کربناته ی شکافدار زمان میان شکنی نسبت به مخازن غیر شکافدار زودتر اتفاق می افتد و نفت کمتری نیز تولید می کنند. خصوصیات مخزن شکافدار کوه موند مورد ارزیابی قرار گرفته است و روش تزریق بخار، پیش گرمایش تزریق بخار و همچنین روش تزریق بخار متناوب در مورد این مخزن به کمک مدل بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که پیش گرمایش و تزریق منجر به افزایش بازده تولید از این مخزن می گردد. سپس نتایج حاصل از مدل با نتایج شبیه ساز cmg، مقایسه شده است. میزان برداشت در مخزن شکافدار افقی با استفاده از مدل ارائه شده در اینکار، با خطای 67/1%در مقایسه با شبیه ساز cmg، برآورد شده است . همچنین، مکانسیم تقطیر بخاردر طی فرآیند تزریق بخار مطالعه شده است و بازده مکانیسم تقطیر بخار به عنوان یکی از مکانیسم های موثر در تولید نفت با استفاده از شبکه عصبی برآورد شده است . شبکه عصبی بررسی شده، از نوع چند لایه پرسپترون انتخاب شده است. بهترین نوع شبکه عصبی با کمترین مقدار خطای نسبی در مقایسه با سایر مدل ها انتخاب شده است. بررسی ها نشان داد که شبکه عصبی تک لایه کمترین خطا را داراست . خطای نسبی مدل در برآورد بازده تقطیر بخار 2% تخمین زده شد.

یکی از روشهای ازدیاد برداشت از مخازن نفت سنگین، روش احتراق درجا می باشد. این فرآیند در عین پیچیدگی، دارای راندمان بالایی نسبت به دیگر فرآیندهای بازیابی نفت سنگین بوده و در گستره وسیعی از مخازن می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. از طرف دیگر به علت اینکه این فرآیند در مخازن عمیق می تواند مورد استفاده قرار بگیرد، جهت اجرا در مخازن ایران مناسب می باشد. از این رو تحقیق و بررسی این فرآیند به ویژه در سالهای اخیر، به علت افزایش نیاز جهانی به نفت، اهمیت بیشتری یافته است. در این تحقیق برای مدلسازی فرآیند احتراق درجا یک مدل در سه بعد با سه فاز نفت، آب و گاز در نظر گرفته شد. برای اجزایی که در دو یا چند فاز توزیع می شوند، رابطه تعادلی بین فازها نیز لحاظ شده است. در این مدل معادلات انرژی، جرم کلی و جرم جزئی برای همه اجزا شامل اکسیژن، گاز بی اثر (غیر قابل کندانس)، هیدروکربن سبک نفتی، هیدروکربن سنگین نفتی، آب و کک نوشته شد. به علاوه معادلات کمکی جهت محاسبه تغییرات تراوایی، فشارهای مویینه، تخلخل مخزن، خواص pvt سیالات، ویسکوزیته، آنتالپی و غیره ارائه گردید. در نهایت معادلات محدود کننده شامل جزء مولی در دو فاز گاز و نفت، و همچنین درصد اشباع فازها به معادلات مدل اضافه گردید. پس از نوشتن معادلات و گسسته سازی آنها، از روش تفاضل محدود با اعمال شرایط مرزی و شرایط اولیه مخزن جهت حل، استفاده شده است. برنامه مربوطه در محیط نرم افزار matlab نوشته شده است در مرحله ی بعد با مقایسه نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی و سایر مدل ها، صحت مدل حاضر بررسی گردید و پس از اطمینان از دقت آن، مدل فوق جهت بررسی فرآیند احتراق درجا در یکی از مخازن نفت سنگین استفاده گردید و بررسی پارامترهای مختلف و داده های حاصل شده از مدلسازی در فصل نتایج گردآوری شده است. نتایج حاصل از مدلسازی مخزن در حالت یک بعدی نشان می دهد بیش از 90 درصد نفت درجای مخرن پس از 150 روز از آغاز شبیه سازی فرآیند، بازیابی شده است که از این میزان 30 درصد مربوط به تولید نفت سبک به واسطه ی واکنش کراکینگ بوده است. در ضمن در این حالت میزان بازیابی آب از 100 درصد بیشتر بوده که علت آن تولید آب در اثر واکنش های اکسیداسیون می باشد. این نتایج نشان می دهد در مدلسازی مخزن به صورت سه بعدی محل چاه تزریقی روی پارامترهای مختلفی چون اشباع نفت و آب به شدت تاثیرگذار بوده و بلوک های نزدیک چاه تزریق زودتر به تزریق هوا واکنش نشان می دهند. شبیه سازی فرآیند در این حالت پس از 150 روز از آغاز فرآیند نشان می دهد با عبور جبهه ی احتراق از بلوک های مخزن، دما در این بلوک ها به حداکثر مقدار خود می رسد که این میزان در بیشترین حالت حدود 870 درجه ی فارنهایت می باشد. در پایان پیشنهاداتی برای ادامه این تحقیق که می تواند زمینه های جالبی را در مدلسازی مخزن فراهم کند، ارائه شده است.

در سرتاسر جهان،روند های دراز مدت نشان می دهند که با وجود افزایش مصرف نفت، اکتشاف میادین نفتی در حال کاهش است.روش های ازدیاد برداشت (eor)یک اصطلاح برای بیان روش های مورد استفاده در بهبود برداشت نفت از مخازن نفتیبعد از دوران تولید طبیعی مخزن است.یک قدم بسیار مهم در مطالعه جامع مخزن قبل از تخمین سیال درجا و استفاده از شبیه سازهای مخزنی و برنامه ریزی برای توسعه ی مخزن،بررسی دقیق پراکندگی فضایی اجزای سیال در جهت عمودی و افقی است.در بسیاری از مخازن، ترکیب سیال با عمق تغییر میکند و این پدیده تحت عنوان تغییر ترکیب سیال با عمق شناخته شده است.مطالعات زیادی پیرامون تغییر ترکیب نفت با عمق انجام گرفته است و اکثر این پژوهش ها به این نکته که تغییر ترکیب باعث تغییر شرایط امتزاجپذیرمیشود اشاره کرده اند. در تمامی این مطالعات تلاش برای فرمول کردن این پدیده بر اساس داده های ترمودینامیکیجهت رسیدن به یک مدل مناسب برای پیش بینی ترکیب و دیگر خصوصیات سیال مخزن بر اساس عمق ستون نفتیبوده است ولی فقدان مطالعه برای بررسی این اثر بر تزریق گاز به چشم می خورد.در این مطالعه، یک مخزن نفتی در جنوب غربی ایران دارای نفت با کاهش حجم کم و تحت اشباعبا شاخص سنگینی نفت 30 درجهapi انتخاب شده است.به دلیل نزدیکی نیروگاه برق،این مخزن نامزد خوبی برای روش تزریق گاز دی اکسید کربن است.ابتدا یک مدل جامع شبیه ساز ترکیبیشامل 3 لایه با اطلاعات کامل پتروفیزیکی، زمین شناسی و خصوصیات ترکیب سیال در عمق های مختلف نسبت به عمق مبنای انتخاب شده با استفاده از مدل همدمای تغییر ترکیب برای این مخزن تهیه شد و برای شبیه سازی پدیده تغییر ترکیب و مدل سازی آن مورد استفاده قرار گرفت.مدلسازی با استفاده از پارامترهای شبیه ساز انجام شد و نتایج بدست آمده از تطابق تاریخچه به ما نشان داد که در دبی تولید نفت 1500 بشکه در روز ، نرخ تزریق 8 میلیون فوت مکعب استاندارد در روز به همه ی لایه ها دارای بیشترین تاثیربر ضریب بازیافت نفت و افزایش فشار متوسطه مخزن است.همچنین در دبی تولید نفت 2500 بشکه در روز، نرخ تزریق 10 میلیون فوت مکعب استاندارد به لایه بالایی دارای بیشترین تاثیر بر ضریب بازیافت و افزایش فشار متوسطه مخزن دارد.با شبیه سازی این فرآیند ،ازدیاد برداشتی در حدود 30-55درصد برای این روش ازدیاد برداشت پیش بینی شد.

تقاضای روز افزون جهانی برای نفت و فراورده های آن و کاهش تولید طبیعی از مخازن نفتی و افزایش قیمت نفت در چند سال اخیر باعث توجه روزافزون به روشهای تولید از مخازن نفت سنگین شده است. از آنجا که علت اصلی کاهش تولید و برداشت از مخازن نفت سنگین گرانروی بالای آن است، با افزایش اندکی دردرجه حرارت مخزن می توان بر این مشکل غلبه کرد. در این میان روش احتراق درجا به عنون یکی از روشهای متداول حرارتی ازدیاد برداشت در مخازن نفت سنگین کاربرد فراوان دارد. و به علت آنکه سنگهای کربناته مقاوت کمی در برابر حرارت دارند و در حین احتراق درجا ممکن است مشکلات مضاعفی ایجاد کنند بررسی این فرآیند در مخازن کربناته که تعدادشان درکشور های خاورمیانه قابل توجه است، اهمیت یافته است. در این پروژه سعی شده است با استفاده از مدلسازی، تاثیر پارامتر های موثر بر این فرآیند بررسی شود. مدلسازی به صورت سه بعدی با در نظر گرفتن 3 فاز نفت، آب و گاز و6 جز اکسیژن، گازهای بی اثر، هیدروکربن سبک، هیدروکربن سنگین، آب و کک انجم شده است. معادلات مربوط به تعادلات فازی، معادلات جرم جزئی برای تک تک اجزا و معادله انرژی به عنوان معادلات اصلی بکار برده شدند. در کنار این معادلات، معادلات کمکی که مربوط به تغییرات تراوایی، تعادل بخار-مایع، محاسبه ویسکوزیته، تخلخل مخزن، خواص pvt و... نیز بکار برده شدند. هیچ کدام از خصوصیات سنگ و سیال ثابت در نظر گرفته نشده، تا تاثیر همه ی موارد هر چند ناچیز روی بازیابی نفت دیده شود. در این مدلسازی چهار واکنش تولید کک از هیدروکربن سنگین نفتی( کراکینگ)، اکسیداسیون کک و اکسیداسیون هر دو جزء هیدروکربن سبک و سنگین با لحاظ نمودن محدوده دمایی، در مدل اعمال گردیده است. پس از نهایی شدن مدل، نتایج حاصل با مطالعات تجربی و نتایج حاصل از سایر مدل ها مقایسه و پس از اطمینان از صحت مدل، نتایج بطور کامل بیان شده، و اثر پارامتر های مختلف چون غلظت اکسیژن ورودی بر دمای فرآیند بررسی گردید. سپس شرایط برای حالت دو بعدی گسترش داده شد.

در این تحقیق، مطالعه در زمینه حذف دی اکسید کربن با استفاده از جاذب کربنات پتاسیم برپایه آلومینا در شرایط گوناگون انجام شده است. مطالعه تاثیر شرایط ساخت جاذب بر ظرفیت جاذب نهایی و یافتن شرایط بهینه برای ساخت جاذب در مقای های بزرگ یکی از بخش های این تحقیق است. پیش از این در تحقیقات گذشته، شرایط ثابتی برای ساخت جاذب در نظر گرفته شده و مطالعه ای در زمینه بررسی تاثیر شرایط ساخت بر ظرفیت جاذب به عنوان مهمترین مشخصه جاذب انجام نشده است. ساخت جاذب ارزان قیمت و با ظرفیت بالا با استفاده از آلومینا با گرید صنعتی و نشان دادن مناسب بودن آن از جنبه های فنی و اقتصادی جهت کاربرد در حذف co2، یکی دیگر از بخش های این تحقیق است. همچنین تاثیر وجود سایر ترکیبات آلاینده (از قبیل اکسیژن و دی اکسیدگوگرد) در گاز دودکش در شرایط واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی سینتیکی و فرآیند جذب در بستر ساکن برای فراهم کردن ابزار مناسب برای طراحی فرآیند در مقیاس های بزرگتر از دیگر اقدامات انجام شده در این طرح است. براساس نتایج بدست آمده، غلظت محلول اولیه بیشترین تاثیر را بر ظرفیت جاذب دارد. همچنین مدت زمان نشاندن و مدت زمان کلسینه کردن بر میزان ماده فعال و ساختار جاذب نهایی کمترین تاثیر را دارند. نتایج حاصل از بهینه سازی پارامترهای ساخت جاذب نشان داد که مقدار غلظت محلول اولیه wt%3/32، مدت زمان نشاندن hr4/13، دمای کلسینه کردن °c367 و مدت زمان کلسینه کردن hr1/4 باید در نظر گرفته شود تا حداکثر ظرفیت جاذب قابل پیش بینی (mg/g66/78) حاصل گردد. تحلیل آماری تاثیر دو پارامتر عملیاتی فرآیند حذف co2 شامل دمای مرحله جذب و احیا بر ظرفیت جاذب در جذب co2 نشان داد بالاترین ظرفیت جاذب در دمای مرحله جذب °c4/64 و دمای مرحله احیا °c 6/162 حاصل می شود و در این شرایط ظرفیت جاذب پس از پنج سیکل mg/g68/56 پیش بینی می شود. جاذب ارزان قیمت ساخته شده در این تحقیق با استفاده از خوراک حاوی 1% co2 و 9% آب در دمای °c60 ظرفیت mg/g3/66 را نشان داد. همچنین پایداری بالاتر جاذب نسبت به جاذب مرجع معرفی شده مشخص گردید. این جاذب قابلیت استفاده در مقیاس صنعتی برای انجام عملیات در راکتور بستر ساکن را دارا می باشد. مدل سازی جذب co2 توسط جاذب در دو بخش مدل سازی سینتیک واکنش (جذب تک ذره) و جذب در بستر ساکن حاوی ذرات جاذب انجام شده است. برای بخش مدل سازی تک ذره، مدل هسته واکنش نداده برای این منظور استفاده شده است. سه عامل واکنش شیمیایی، نفوذ در لایه محصول و نفوذ در فیلم گازی اطراف ذره جاذب به عنوان عوامل موثر در سرعت نفوذ اجزا و نتیجه غلظت در نظر گرفته شده اند. به منظور بررسی صحت مدل سازی انجام شده در این بخش، نتایج حاصل از مدل سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و دقت بالای مدل در پیش بینی نتایج آزمایشگاهی تایید گردید. در مجموع مدل سازی انجام شده امکان پیش بینی مناسبی از عملکرد فرآیند جذب را دارا می باشد و امکان استفاده از ابزار ایجاد شده برای اهداف مختلف از جمله طراحی فرآیند حذف co2 از گاز دودکش در مقیاس های بزرگ و صنعتی وجود دارد.

در این رساله مدل سازی و شبیه سازی فرآیند جذب سطحی سیکلی مورد استفاده در مرکاپتان زدایی از گاز طبیعی با استفاده از جاذب غربال مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. این فرایند هم اکنون در واحد مرکاپتان زدایی پالایشگاه گاز فاز یک پارس جنوبی مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرآیند شش بستر ساکن جذب سطحی حاوی جاذب غربال مولکولی از نوع زیولیت 13x برای جذب انتخابی مرکاپتان وجود دارد. در فرآیند مذکور در هر زمان سه بستر در حال جذب سه بستر دگر در حال احیا هستند. سیکل احیا شامل دو مرحه گرمایش و یک مرحله خنک کردن است. در مدل سازی این فرآیند با در نظر گرفتن مدل پراکندگی محوری باری رژیم جریان گاز در داخل بستر معادلات موازنه جرم استخراج شده است. از آنجا که جذب اجزاء در سیستم به غیر از آب و مرکاپتان ناچیز است فرآیند به صورت یک سیستم سه جزیی در نظر گرفته شده است. تقریب نیرومحرکه خطی نیز برای محاسبه سرعت جذب سطحی بین فاز سیال و فاز جامد مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به تک لایه بودن جذب بر روی زیولیتها مدل لانگمیر برای بیان رابطه تعادلی بین غلظت فازهای سیال و جذب شده مورد استفاده قرار گرفته است. معادله موازنه انرژی نیز با فرض پراکندگی حرارتی محوری و همچنین در نظر گرفتن تبادل حرارتی با محیط استخراج شده است. دستگاه معدلات دیفرانسیل جزیی حاصل از مجموعه این معادلات با استفاده از روش عددی تفاضلات محدود غیرصریح در مراحل مختلف به طور همزمان حل شده است. با توجه به اینکه در عملکرد این سیستم از محصول مراحل مختلف به عنوان خوراک مراحل دیگر استفاده می شود محاسبات به صورت سیکلی انجام گرفته و حالت یکنواخت سیکلی حاصل شده است. با استفاده از نتایج این محاسبات تغییرات غلظت و دما در طول بستر و در زمان های مختلف ارایه شده است. برای بررسی صحت شبیه سازی نتایج حاصل با داده های عملی واحد مرکاپتان زدایی پارس جنوبی مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی مشاهده گردید. در نهایت اثر پارامتر مهم عملیاتی نیز بر علمکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفته است و مقادیر بهینه آنها برای بهترین عملکرد سیستم مورد بحث قرار گرفته است.

گاز طبیعی عمدتاً شامل متان، به طور معمول (80 تا 95?) و مقادیر متغیری از هیدروکربن های سنگین تر مانند اتان، پروپان، ایزوبوتان، نرمال بوتان و نیز نیتروژن و دی اکسیدکربن به عنوان ناخالصی های اصلی می باشد. برای انتقال متان و نیز جلوگیری از خوردگی تجهیزات و خطوط لوله، مقدار حداکثر دی اکسیدکربن نمی تواند بیش از 2 درصد باشد. جذب سطحی یکی از روش های جداسازی co2 از گاز طبیعی می باشد. در این تحقیق، فرآیند جذب سطحی گاز co2 جهت خالص سازی متان بر روی پودر و قرص cu-btc که جاذبی نانومتخلخل با شبکه آلی- فلزی می باشد، به صورت آزمایشگاهی و تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بررسی ابتدا ایزوترم جذب گازهای خالص متان و دی-اکسیدکربن بر روی پودر و نیز قرص های نانوجاذب آلی- فلزی cu-btc در محدوده فشار صفر تا 7 بار و در دماهای 308، 343 و 373 کلوین با استفاده از یک ترازوی معلق مغناطیسی اندازه گیری شدند. ظرفیت جذب قرص های cu-btc برای جذب دی اکسیدکربن و متان در فشار 1 بار و دمای 308 کلوین به ترتیب 07/3 و 63/0 مول به ازای یک کیلوگرم از جاذب به دست آمد، در حالیکه این مقادیر در شرایط مشابه برای پودر cu-btc به ترتیب 90/3 و 77/0 مول به ازای یک کیلوگرم از جاذب، بدست آمدند. سپس داده های تجربی با معادله لانگمویر تطبیق داده شدند که نزدیکی قابل قبولی بین آن ها مشاهده گردید. گرمای ایزوستریک جذب co2 و ch4 به ترتیب در حدود 8/22 و 0/15 کیلوژول به مول بر روی هر دو جاذب به دست آمد که نشان دهنده جذب قوی تر دی اکسیدکربن توسط جاذب مذکور می باشد. سپس ضریب نفوذ گازهای مذکور بر روی جاذب های cu-btc با استفاده از روش zlc در یک دما (k 308)، سه شدت جریان و یک غلظت (5/0 درصد از جذب شونده در هلیم) مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج آزمایشات نشان داد که نفوذ درون ذره به قدری سریع است که همواره غلظت یکنواختی درون آن وجود داشته و شکل منحنی غلظت بر حسب زمان مستقل از ضریب نفوذ و فقط تابع شدت جریان دفع و ثابت انتقال جرم می باشد و بنابراین می توان نتیجه گرفت که انتقال جرم خارج ذرات کنترل کننده فرایند می باشد. در مرحله بعد منحنی های رخنه تک جزئی و دوجزئی متان و دی اکسیدکربن با استفاده از یک ستون دستگاه آزمایش psa که از قرص های cu-btc پرشده است، با تزریق گاز متناظر به بستر جاذب، که در ابتدا کاملاً با گاز هلیم در دمای k 308 و فشار bar 1/1 اشباع گردیده است، بدست آمدند. همچنین، یک مدل ریاضی کامل شامل معادلات موازنه جرم، انرژی و مومنتوم در محیط نرم افزار gproms (process system enterprise, london, uk) نوشته شده و با استفاده از روش اجزای محدود به عنوان روش حل عددی برای مطالعه رفتار دینامیکی فرایند جذب سطحی تک جزئی و دوجزئی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از حل عددی مدل با داده های آزمایشگاهی بدست آمده نزدیکی خوبی را نشان دادند. در نهایت از آزمایشات انجام شده در این تحقیق می توان نتیجه گرفت که نانوجاذب آلی- فلزی cu-btc را می توان برای خالص سازی متان از گاز طبیعی در فرایند جذب سطحی مورد استفاده قرار داد.

از آنجایی که مخازن هیدروکربنی شکافدار بیش از 20 درصد از ذخایر نفتی دنیا را تشکیل می دهند، محققین برا ی تولید هر چه بیشتر نفت مخازن شکافدار را مورد بررسی قرار می دهند. چندین مکانیسم در بازیافت نفت از مخازن شکافدار طبیعی وجود دارد که فرایند آشام خودبه-خودی مهم ترین فرایند بازیافت نفت از مخازن با عبورپذیری کم ماتریس است. مخازن شکافدار به واسطه ی شکاف های طبیعی موجود در آن، سطح وسیعی جهت تماس آب با محیط متخلخل را ایجاد می کند. بنابر این فرایند آشام که تابع سطح تماس بین فاز نفوذ کننده وماتریس سنگ می باشد به عنوان بهترین مکانیزم جهت بازیافت نفت در این گونه مخازن می باشد. هدف از این پروژه مطالعه ی فرایند خودبه خودی و استاتیک آشام و بررسی پارامترهای موثر بر این فرایند بوده است. نخست فرایند آشام خودبه خودی در یک مغزه ی مکعبی شکل که از همه ی وجوه آن انتقال جرم وجود داشته، مدلسازی شده است. شیوه ی انتخاب شده، مدلسازی فرایند آشام به عنوان یک فرایند نفوذی بود که ضریب نفوذ مویینگی وابسته به اشباع آب است. معادلات حاصل به کمک روش عددی تفاضل محدود و با استفاده از نرم افزار مطلب حل شدند. سپس نتایج عددی بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی موجود در مقالات مقایسه شده اند تا اعتبار روش پیشنهاد شده تایید گردد. در ادامه با استفاده از روش عددی پیشهاد شده به بررسی تاثیر فشار مویینگی، تراوایی، ویسکوزیته و گراویتی بر میزان بازیافت نفت از فرایند آشام پرداخته شده است. از آنجایی که فشار مویینگی نیروی محرکه ی فرایندآشام بود با تغییر دادن آن میزان بازیافت نفت به مقدار قابل توجهی تغییر کرد. با 10 برابر شدن نیروهای مویینگی سرعت بازیافت به همین میزان زیاد شده است. تغییر تراوایی و ویسکوزیته ی آب به مقدار بیشتری نسبت به تراوایی و ویسکوزیته ی نفت، بر بازیافت نفت تاثیر گذار بود، به عنوان مثال با یک دهم برابر کردن ویسکوزیته ی آب، زمان رسیدن به ماکزیمم بازیافت یک چهارم شده است.در حالی که با تغییر ویسکوزیته ی نفت به همین مقدار زمان رسیدن به ماکزیمم میزان برداشت سه چهارم زمان اولیه بود. گراویتی در ماتریس هایی که ارتفاع زیاد داشتند، به عنوان نیروی محرکه ی فرایندآشام تاثیر گذار بود. با افزایش ارتفاع نمونه اثر گراویتی از اثر نیروهای مویینگی بیشتر شده است و در نمونه هایی با ارتفاع زیادتر اثر نیروهای مویینگی قابل صرف نظر کردن بود. بنابراین در مقیاس بندی داده های آزمایشگاهی به ابعاد میدانی، در شرایط مرزی خاص، صرف نظر کردن از نیروهای گراویتی باعث ایجاد خطای قابل توجهی در تخمین میزان بازیافت نفت از فرایندآشام شده است. به منظور بررسی اثر شرایط مرزی مختلف بر روند میزان بازیافت نفت از فرایند آشام، مدل سازی این فرایند در مغزه های استوانه ای نیز انجام شده است. به طور کلی با افزایش سطوح نفوذپذیر میزان بازیافت نفت از فرایند آشام افزایش یافته است، ولی تاثیر هر سطح نفوذپذیر بر میزان بازیافت نفت به اندازه های مغزه بستگی داشت و در ماتریس هایی با اندازه ی خاص اضافه کردن یک وجه نفوذپذیر تغییر قابل توجهی در میزان بازیافت نفت ایجاد نکرد.

شبیه سازی مخازن شکافدار یکی از مهمترین چالش ها در صنعت نفت و گاز است. این مخازن مقادیر قابل توجهی از ذخایر نفت وگاز جهان را در خود جای داده اند. در این دسته از مخازن هیدروکربنی محیط متخلخل مخزن در اثر عوامل مختلف طبیعی و مصنوعی دچار شکست می شود. به طوری که شکاف های ایجاد شده در مخزن رفتار آن را در مقابل جریان چند فازی سیال درون مخزن به طور کلی تحت تأثیر قرار می دهند. بسیاری از مخازن عمده تولید کننده نفت خام ایران نیز در زمره مخازن شکافدار به شمار می روند. رایج ترین مدل های شبیه سازی ارائه شده برای مخازن شکافدار، مدل تخلخل دوگانه و مدل تراوایی دوگانه می باشند. در این مطالعه، یک مدل ریاضی برای شبیه سازی مخازن شکافدار ارائه شد و این مدل بر پایه مدل تخلخل دوگانه بسط داده شد. در مدل تخلخل دوگانه، محیط مخزن را به دو ناحیه شکاف و بلوک ماتریس تقسیم می کنند. ناحیه شکاف دارای تراوایی بالا و تخلخل کم می باشد و در مقابل بلوک های ماتریس از تراوایی کم و تخلخل بالا برخوردارند. بنابراین جریان سیال در داخل بلوک های ماتریس ذخیره شده و از طریق شکاف ها جریان می یابد و بلوک های ماتریس هیچ گونه ارتباطی با یکدیگر ندارند. نحوه ارتباط دینامیکی بین دو ناحیه ماتریس و شکاف به وسیله تابع انتقال بیان می-شود که بیشتر یک رابطه ی تجربی است. برای مدلسازی ریاضی مخزن معادلات مربوط به موازنه جرم و قانون دارسی در کنار یکدیگر بر مدل تخلخل دوگانه اعمال و سپس مدل عددی معادلات حاصل با استفاده از روش impes معرفی شد. برای تست اعتبار مدل، نتایج این مدل برای یک مورد خاص با نتایج مدل شکاف مجزا و همچنین نتایج آزمایشگاهی، مقایسه شد. نتایج مدل تخلخل دوگانه مطابقت خوبی با مدل شکاف مجزا و همچنین نتایج تجربی نشان داد. پس از اطمینان از دقت و صحت مدل، کاربرد این مدل برای تزریق آب در مخازن شکافدار نشان داده شد و جهت بررسی آنالیز حساسیت، اثر فشار موئینگی ماتریس، تراوایی ماتریس، گرانروی نفت و دبی تزریق بر روی میزان بازیافت نفت مطالعه شد. نتایج نشان داد که با دو برابر کردن تراوایی ماتریس، میزان بازیافت نفت 3% افزایش می یابد. همچنین با دو برابر کردن دبی تزریق آب، میزان بازیافت نفت به طور میانگین 5% افزایش می یابد که البته با ادامه برداشت نفت، افزایش دبی تزریق آب تاثیر کمتری بر میزان بازیافت نفت خواهد داشت. با بررسی تاثیر گرانروی نفت نتیجه شد که افزایش گرانروی نفت سبب کاهش میزان بازیافت نفت می شود. بررسی تاثیر فشار موئینه نیز نشان داد که در نظر نگرفتن فشار موئینه در ماتریس باعث کاهش بازیافت نفت به میزان 5% شده که منجر به خطای قابل ملاحظه ای می شود. بنابراین در نظر گرفتن فشار موئینگی در محیط ماتریس برای شبیه سازی مخازن شکافدار بسیار حائز اهمیت می باشد. مدل ارائه شده که توانایی شبیه سازی جریان سه فازی آب، نفت و گاز را در دو بعد داراست، مبنای توسعه یک شبیه ساز کلی برای مخازن شکافدار قرار خواهد گرفت. این مدل قادر است کلیه مکانیزم های شناخته شده در مخازن شکافدار را به خود اضافه کند و همچنین برای تزریق گاز در مخازن شکافدار توسعه یابد.

تزریق مواد فعال سطحی در ازدیاد برداشت نفت در اواسط دهه ی هفتاد میلادی در امریکا و توسط شرکت نفت مارتون آغاز شده است. برداشت نفت توسط روش های متداول تزریق آب نمی تواند اثر چندانی بر مخازن کربناته که معمولاً طبیعت سنگ مخزن آن ها نفت دوست بوده داشته باشد، زیرا فشار مویینگی افزایش یافته که خود اثری منفی بر برداشت نفت خواهد داشت. به همین دلیل تزریق مواد فعال سطحی جهت ازدیاد برداشت نفت از این مخازن مورد استفاده قرار می گیرد. مواد فعال سطحی با تغییر ترشوندگی سنگ مخزن از نفت دوست به آب دوست و کاهش کشش سطحی میان آب و نفت، نیروی مویینگی را کاهش داده و در نتیجه برداشت نفت افزایش می یابد. از جمله موارد مورد نیاز در ازدیاد برداشت به روش تزریق مواد فعال سطحی، مدلسازی رفتار فازی نفت، محلول نمکی و مواد فعال سطحی است. در این تحقیق مدلسازی فرآیند تزریق مواد فعال سطحی در یک سیستم سه جزیی(نفت، آب و ماده ی فعال سطحی) مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات دیفرانسیل جزیی غیرخطی حاکم بر سیستم شامل معادلات موازنه جرم برای انتقال هر جزء و معادله ی دارسی برای جریان هر فاز و معادلات کمکی دیگر هستند. در مدلسازی انجام شده دمای مخزن ثابت فرض شده است و گاز آزاد و مواد آلکالی حضور ندارند. این سیستم به روش عددی و با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده است. در این تحقیق در ابتدا به جزئیات خواص فازها و روابط میان آنها پرداخته شده است. از جمله ضرایب موثر بر خواص فیزیکی، ضریب تفکیک سه جزء آب، نفت و ماده ی فعال سطحی میان دو فاز نفت و آب است. در مرحله ی بعد به بررسی میزان بازده ازدیاد برداشت به روش تزریق ماده فعال سطحی پرداخته شده است. برای مدلسازی از نرم افزار matlab استفاده شده است. پس از مدلسازی مخزن نتایج حاصل با نتایج تئوری باکلی- لورت و شبیه ساز cmg مقایسه شده است. نتایج مدل مطابقت خوبی با داده های شبیه ساز cmg داشته است و با توجه به فرضیات متفاوت تئوری باکلی- لورت و مدلسازی انجام شده داده های بدست آمده تفسیر شده اند. پس از اطمینان از دقت و صحت مدل، کاربرد این مدل برای تزریق سورفکتانت نشان داده شده است و جهت بررسی آنالیز حساسیت اثر متغیرهای موثر از جمله ضریب تفکیک ماده ی فعال سطحی، گرانروی نفت، غلظت ماده ی فعال سطحی تزریق شده و دبی محلول تزریقی در میزان برداشت نفت بررسی شده است. در انتها نیز مقایسه ای میان میزان بازیافت نفت در تزریق آب و تزریق سورفکتانت انجام شده است. با تغییر مقادیر ضریب تفکیک به مقدار بزرگتر و کوچکتر از یک، با توجه به تغییرات عدد مویینگی، مشاهده شده است که در مقادیر بزرگتر از یک میزان برداشت نفت بیشتر بوده است. افزایش گرانروی نفت به علت کاهش میزان تحرک پذیری و تغییرات جریان جزئی باعث کاهش برداشت نفت شده است. افزایش غلظت و دبی ماده ی فعال سطحی تزریقی نیز باعث افزایش میزان برداشت نفت شده است. نتایج بدست آمده از تزریق آب و تزریق سورفکتانت نشان داده است که میزان برداشت نفت در تزریق سورفکتانت بیشتر از تزریق آب بوده است. در پایان پیشنهاداتی برای ادامه این تحقیق که می تواند زمینه های جالبی را در مدلسازی مخزن فراهم کند، ارائه شده است.

این مطالعه روی ستونهای مستطیلی و دایره ای بتن مسلح و غیرمسلح تقویت شده با کامپوزیتهای cfrp انجام شده است. هدف از آن تعیین رفتار این ستونها تحت بار محوری خالص و بار محوری خارج از مرکز (ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی) با روش آزمایشگاهی و عددی می باشد. در قسمت مطالعه آزمایشگاهی، 10 عدد نمونه ستون بتن مسلح بزرگ مقیاس (مقیاس یک دوم) ساخته شده و پس از تقویت با کامپوزیتهای cfrp تحت بار محوری خارج از مرکز قرار گرفته اند. هدف از این آزمایشات تعیین رفتار این ستونها تحت نیروی محوری و لنگر خمشی بوده است. از بتن هرکدام از نمونه های فوق نمونه های آزمایشی کوچک مقیاس با مقطع دایره، مربع و مستطیل گرفته شده و در حالت غیرمسلح با و بدون تقویت تحت بار محوری خالص آزمایش شده اند. هدف از آزمایشهای روی نمونه های کوچک مقیاس، تعیین رفتار بتن محصور شده با کامپوزیتهای cfrp بوده است. در ادامه مطالعات، تحلیل عددی این ستونها توسط نرم افزار ansys انجام شده است. هدف از این تحلیل عددی این بوده است که پارامترهای رفتاری ستونهای بتن مسلح و غیر مسلح تقویت شده با کامپوزیتهای cfrp تحت نیروی محوری و لنگر خمشی توسط نمونه های آزمایشگاهی کالیبره شود و سپس با داشتن پارامترهای رفتاری لازم، یک مطالعه پارامتریک عددی انجام شود. به این ترتیب تاثیر پارامترهای آرایش الیاف، تعداد لایه ها، مقاومت بتن روی مقاومت و شکل پذیری ستونهای با مقطع دایره و مستطیل تحت بار محوری خالص و بار محوری خارج از مرکز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تقویت ستونهای دایره ای و مستطیلی بتن مسلح و غیرمسلح با کامپوزیتهای cfrp باعث افزایش قطعی و قابل ملاحظه مقاومت و شکل پذیری می شود و اعمال بار محوری خارج از مرکز که باعث ترکیب لنگر و نیروی محوری می شود، اثر این بهبود را کاهش می دهد. با استفاده از آرایش مناسب الیاف می توان مقاومت و شکل پذیری ستونهای بتن مسلح تحت ترکیب نیروی محوری و لنگر خمشی را بهبود بخشید. در انتها یک مدل رفتاری برای بتن محصور شده با کامپوزیتها ارایه شده و برای ستونهای مستطیلی بتن مسلح محصور شده با کامپوزیتها نیز نمودارهای اندرکنش نمونه جهت طراحی تهیه شده است.

در برداشت نفت سنگین از روشهای مختلفی استفاده می شود. یکی از این روشها، شکل ویژه ای از سیلابزنی بخار به نام ریزش ثقلی به کمک بخار (steam-assisted gravity drainage (sagd)) نام دارد. در یک فرایند معمول sagd دو چاه افقی به موازات یکدیگر در نزدیکی پی چاه حفر می گردند. بخار داغ از چاه بالایی تزریق شده و باعث گرمایش و ریزش نفت به سوی چاه برداشت می شود. بخار به منظور گرم کردن نفت و کاهش گرانروی آن تزریق می شود، به طوری که تحرک پذیری نفت افزایش یافته و نفت به علت چگالی بیشتر نسبت به بخار آب، رو به پایین به جریان می افتد. در این فرایند حرکت نفت به سوی چاه بهره بردای بر اثر گرانش ایجاد می گردد و هندسه سیستم به نحوی است که نفت تقریبا موازی با سطح بین دو فاز که مرز ناحیه در حال رشد اشباع از بخار (اتاقک بخار) و توده نفت را تشکیل می دهد، حرکت می کند. هدف از توسعه و بررسی فرایند ریزش ثقلی به کمک بخار، طراحی ابزاری است که بوسیله آن بتوان کامل ترین، کم هزینه ترین و قابل اجرا ترین ساز و کار برداشت نفت را برای هر مخزن با مشخصات خاص خود، انتخاب کرد. با توجه به اینکه اغلب شبیه سازی های صورت گرفته بر روی مخازن برای فرایند sagd توسط شبیه ساز تجاری cmg صورت پذیرفته و با توجه به قیمت بالای این شبیه ساز و شرایط تحریم، نیاز به ایجاد شبیه ساز مشابهی که بتوان نتایج قابل اعتماد و پاسخگوی نیاز صنعت ارائه دهد، حس می شد. پژوهش پیش رو در همین راستا و در جهت تامین نیاز صنعت نفت کشورمان انجام شده است. به این صورت که مدلی بر پایه مدل تحلیلی المانی باتلر به شکل عددی فرمولبندی و حل شده است تا الگوی صحیح و دقیقی از رشد اتاقک بخار و پروفایل دما در توده نفت سنگین بدست آید. بدین وسیله می توان روابط دقیقی برای تعیین محل بهینه قراردهی چاههای تزریق و برداشت نفت و همچنین تاثیر پارامترهایی مثل فشار و دمای تزریق بخار داغ ارائه نمود. مشاهده می گردد در شرایط مدل بیشینه نرخ تولید نفت در زمانی حدود 2600 ثانیه پس از شروع تزریق رخ می دهد. همچنین در این شرایط فشاری در حدود 380psi فشار بهینه برای تزریق بخار داغ به مخزن است. بعلاوه فاصله 6 ft فاصله عمودی بهینه و فاصله حدود 35 ft فاصله افقی بهینه برای قراردهی حفت چاههای تزریق و برداشت در عمق مخزن می باشد.

فرآیند مراکس به طور گسترده ای برای حذف و تبدیل مرکاپتانها از مایعات نفتی و جریان گاز طبیعی استفاده می شود. این فرآیند هم اکنون در واحد مرکاپتان زدایی از lpg در پالایشگاه نفت تهران مورد استفاده قرار می گیردکه از نوع استخراجی می باشد. هدف اصلی این پروژه بررسی مناسب بودن واحد فوق برای مرکاپتان زدایی از بنزین با استفاده از شبیه سازی فرآیند بود. بدین منظور ابتدا مدلی پیشنهاد و با داده های تجربی صحت آن بررسی و سپس از آن برای بررسی مناسب بودن فرآیند برای بنزین استفاده شد. در مدلسازی این فرآیند، با استفاده از روش حل به شیوه محاسبات تعادلی مشابه روش حل نقطه حباب در برج جذب، معادلات موازنه جرم، انرژی، روابط تعادلی و روابط سینتیکی استخراج شد. معادلات پس از دسته بندی برحسب کسر مولی فاز آبی حل شد. برای اینکه نتیجه حل این معادلات در شبیه سازی به کار گرفته شود یک برنامه مکمل جهت انجام محاسبات فرآیند مراکس که در نرم افزارهای معمول موجود نیست تهیه شده است که برنامه نویسی آن باmicrosoft visual basic 6.0 نوشته شده است و در محیط شبیه سازی hysys 3.1 اجرا شد. در مدلسازی برج نیاز به داده های سینتیکی واکنشهای اکسیداسیون سه نوع مرکاپتان می باشد. با توجه به عدم وجود آنها در مراجع آزمایشاتی برای اکسیداسیون کاتالیستی مرکاپتانها در حضور محلول آلکالین طراحی شد. سپس نتایج آزمایشگاهی جهت تخمینی از ثوابت نرخ واکنش اکسیداسیون بکار گرفته شد. نتایج نشان داد که واکنش حذف مرکاپتان به شیوه اکسیداسیون از مرتبه اول می باشد. lpg به عنوان خوراک واحد مراکس در شبیه سازی در نظر گرفته شد و واحد مراکس شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی مطابقت خوبی با نتایج عملی داشت. پس از اطمینان به مناسب بودن نتایج مدلسازی، بنزین تولیدی واحد کاهش گرانروی به عنوان خوراک به همان واحد شبیه سازی شده وارد شد. هدف از این قسمت بررسی حذف مرکاپتان از بنزین واحد کاهش گرانروی بود. نتایج شبیه سازی نشان داد که مرکاپتانهای سبکتر موجود در بنزین توسط استخراج مراکس حذف می شوند اما مرکاپتانهای سنگینتر به طور نسبی با توجه به حلالیت آنها در آب از بنزین حذف می شوند. در پایان راهکارهایی برای حذف مرکاپتانهای سنگین از بنزین ارایه شد.

این تحقیق شامل دو بخش مجزا می باشد. در بخش اول حرکت فیلم مایع بر روی صفحات صاف و موجدار به منظور بررسی تاثیر موجدار شدن سطح بر خصوصیت ترشوندگی آن با مطالعه بیشینه ضخامت و پهنای فیلم مایع، بدون حضور فاز گاز در حالت گذرا شبیه سازی شده است. مطالعات نشان داد که پهنای فیلم مایع با کاهش زاویه سطح شیب دار، هنگامیکه زاویه کمتر از 45 درجه می شود، به سرعت افزایش می یابد. ضخامت فیلم مایع هنگامیکه زوایه سطح شیب دار بین 45 تا 65 درجه است ثابت باقیمانده و کاهش زاویه تماس سبب بوجود آمدن فیلمی با پهنا و ضخامت بیشتر می شود. کشش سطحی تأثیر چندانی بر پروفیل فیلم مایع نداشته و پهنا و ضخامت فیلم نیز متناسب با ویسکوزیته تغییر می نماید. از مقایسه نتایج حرکت فیلم مایع روی صفحه صاف با صفحه موجدار مورب مشخص شد که در زاویه تماس کوچک (5/24 درجه) مقدار بیشینه سرعت فیلم مایع برای صفحه موجدار بیش از صفحه صاف می باشد، اما پهنای فیلم مایع کمتر و بیشینه ضخامت فیلم مایع بیشتر است. بنابراین مشخص می شود که موجدار شدن سطح در زاویه تماس های کوچک، سبب افزایش سرعت حرکت فیلم مایع شده و مانع از پخش شدن آن بر روی صفحه می شود. برای زاویه تماس های بزرگتر (67 درجه)، سرعت حرکت فیلم مایع کاهش یافته و پهنای آن افزایش می یابد. میزان بیشینه ضخامت فیلم مایع نیز تقریباً ثابت خواهد ماند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که موجدار شدن صفحات در هنگامیکه زاویه تماس مایع با جامد بزرگ باشد سبب افزایش سطح تماس فاز گاز – مایع می شود. در بخش دوم در ابتدا جریان تک فازی هوا در داخل یک المان کامل از flexipac 1y بصورت پایا شبیه سازی شد و سپس هیدرودینامیک جریان دوفازی آب-هوا مورد مطالعه قرار گرفته است. در این قسمت چهار مدل مختلف توربولان بررسی و مشخص شد که بهترین مدل برای آنالیز cfd آکنه های ساختار یافته مدل k-? می باشد. پس از آن، آنالیز cfd برای شبیه سازی همزمان پدیده های انتقال اندازه حرکت، جرم و حرارت برای مخلوط دو جزیی سیکلوهگزان-نرمال هپتان انجام پذیرفت. در این بخش نیز چهار مدل توربولان مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که مدل k-?، بهترین و دقیقترین مدل دوپارامتری برای بررسی اغتشاش در آکنه های ساختار یافته می باشد. همچنین شبیه سازیها نشان داد که درصورت عدم امکان استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی برای بدست آوردن توزیع دما، می توان در سیستمهای مشابه که واکنش شیمیایی رخ نمی دهد از فرض تعادل ترمودینامیکی اشتفاده نمود و توزیع دمای گاز و مایع را با اختلاف دمای حدود 7/0 درجه سانتیگراد نسبت به محاسبات cfd بدست آورد.

در صنعت فرآوری اورانیوم، گاز فلویور یکی از مواد اولیه جهت تولید تترافلویورید اورانیوم و هگزافلویورید اورانیوم به شمار می رود. لذا خالص سازی این گاز در صنعت هسته ای از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه، فرایند جذب سطحی گاز اسیدهیدروفلویوریدریک جهت خالص سازی گاز فلویور بر روی قرص های فلویوریدسدیم به صورت آزمایشگاهی در یک بستر ثابت جاذب نیمه صنعتی بررسی شده و تأثیر بعضی از پارامترهای فرایندی از جمله غلظت و دمای ورودی اسیدهیدروفلویوریدریک روی فرایند جذب به دقت بررسی گردیده است. نتایج بدست آمده تحلیل و با ایزوترم های لانگمویر، فرندلیچ و تمکین تطبیق داده شده است. ظرفیت جذب در دو دمای 22 و 54 درجه سانتیگراد با مدل ایزوترم لانگمویر به ترتیب 908/1 و 750/0 گرم اسیدهیدروفلویوریدریک به گرم فلویورید سدیم بدست آمد. طبیعت مطلوب جذب سطحی که با ترم بدون بعد فاکتور جداسازی (rl) بیان می گردد، در این فرایند بیش از یک بدست آمده است که نشان دهنده جذب نامطلوب جاذب می باشد. به علاوه آنالیز داده ها نشان می هد که داده های تعادلی ایزوترم تطابق مناسب تری با ایزوترم لانگمویر و تمکین نسبت به فرندلیچ داشته اند. همچنین یک مدل ریاضی برای عملکرد غیر هم دما بر مبنای قوانین بقا روی مکانیزم های انتقال حرارت و جرم گاز- جامد ارایه گردیده است. معادلات حاکم به روش عددی حل و دقت نتایج مدل در خصوص پیش بینی غلظت های خروجی اسیدهیدروفلویوریدریک و منحنی رخنه با داده های آزمایشگاهی بدست آمده مقایسه و تأیید گردیده است. بعد از تأیید دقت مدل، یک نرم افزار برای پیش بینی رفتار جذب بستر توسعه داده شده که به کمک آن می توان تأثیر پارامترهای عملیاتی بر راندمان حذف گاز و طراحی بستر جذب را بررسی نمود.

چکیده : استفاده از مدل حفره در شبیه سازی فرایندهای شامل جامد و گاز از جمله فرایندهای غیرکاتالیستی و تبدیل به گاز کردن رو به گسترش است. در این نوع شبیه سازی ها اطلاعات دقیقی از ضریب نفوذ موثر بدست می آید. در این پژوهش مدل سازی ریاضی فرایند جذب so2 توسط جاذب cuo ارائه می شود. مدل سازی در بستر ثابت انجام شده و مدل حفره تصادفی برای بررسی انتقال جرم و غیر فعال شدن جاذب ها مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج پیش بینی شده تطابق خوبی با داده های تجربی داشته است. نتایج نشان دهنده آن است که با افزایش دما، ضریب نفوذ لایه محصولات، افزایش یافته است اما پس از دمای سینترینگ (c°450) این ضریب کاهش یافته است و با افزایش غلظت جاذب نیز، ضریب نفوذ درون محصولات کاهش میابد. کلمات کلیدی : ضرایب نفوذ ، مدل حفره تصادفی ، مدل سازی ، واکنش های گاز- جامد.

وجود ترکیبات گوگردی بویژه مرکاپتان ها در گاز طبیعی باعث خوردگی در خطوط انتقال و مخازن نگهداری می شود. بنابراین لازم است مقدار این ترکیبات تا حد استانداردهای بین المللی کاهش یابد. متداول ترین فرایند برای تصفیه مرکاپتان ها فرایند مراکس می باشد. این فرایند اختصاص شرکت uop است که طی آن مرکاپتان ها در حضور هیدروکسید سدیم و کاتالیست مراکس به دی سولفید تبدیل می شوند. در تحقیق حاضر به بازیابی هیدروکسید سدیم از محلول دورریز بخش پیش شستشوی برج مراکس (شامل ترکیبات سولفید سدیم، کربنات سدیم و هیدروکسید سدیم اضافی) به کمک فرایندهای غشایی الکترودیالیز والکترودی یونیزاسیون پرداخته شده است و تاثیر عواملی چون تغییر ولتاژ، دبی جریان خوراک، غلظت یون سدیم در خوراک و ساختار سل از لحاظ تعداد محفظه ها بررسی شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش ولتاژ در هر فرایند، میزان بازیابی هیدروکسید سدیم را افزایش و میزان ضریب بهره سیستم را کاهش می دهد در صورتی که دبی جریان خوراک تاثیر محسوسی بر روی جداسازی یون های سدیم و متعاقبا بازیابی هیدروکسید سدیم ندارد. از طرفی شیب نمودار جریان برحسب ولتاژ اعمال شده به سل در دبی های مختلف تقریبا یکسان می باشد. این بدان معناست که مقاومت یکسانی در هر سیستم وجود دارد که با دبی خوراک تغییر نمی کند. بعبارت دیگر می توان نتیجه گرفت که در ولتاژها و دبی هایی که آزمایش ها انجام گرفته است، پدیده پلاریزاسیون غلظت وجود ندارد. همچنین در تحقیق حاضر، مقایسه ای بین عملکرد فرایند الکترودیالیز و الکترودی یونیزاسیون صورت گرفته است. بررسی نتایج حاصل نشان می دهد که مصرف انرژی کلی در فرایند الکترودی یونیزاسیون بیش از فرایند الکترودیالیز است و این بدلیل صرف مقدار قابل ملاحظه ای از انرژی الکتریکی جهت تجزیه مولکول های آب می باشد. ولی هرگاه مصرف انرژی به ازاء واحد یون منتقل شده تعیین گردد، با توجه به جداسازی یون های بیشتر توسط فرایند الکترودی یونیزاسیون، این فرایند به مراتب اقتصادی تر است. در بررسی اثر غلظت خوراک، نتایج حاکی از آن است که با کاربرد خوراکی با غلظت کمتر از یون سدیم میزان بازیابی سود بیشتر می شود درصورتی که میزان ضریب بهره سیستم و میزان راندمان جریان یون سدیم کاهش می یابند. نتایج حاصل از مقایسه سیستم های دو و سه محفظه ای فرایند الکترودیالیز نشان می دهد که بدلیل رقابت بین یون های سدیم و هیدروژن در عبور از غشاء تبادل گر کاتیون، در سیستم سه محفظه ای با افزایش ولتاژ، میزان راندمان جریان یون سدیم افزایش یافته و در سیستم دو محفظه ای میزان راندمان جریان یون سدیم کاهش می یابد. به دلیل مشابه در سیستم سه محفظه ای پارامترهای ضریب بهره و میزان بازیابی یون سدیم بیشتر از سیستم دو محفظه ای است. بصورت کلی همانگونه که پیش بینی می شد تمامی سیستم های بکار برده شده کارایی لازم برای بازیابی سود از پساب واحد مراکس را دارا هستند بگونه ای که میزان بازیابی سود در سیستم های الکترودیالیز دومحفظه ای، الکترودیالیز سه محفظه ای و الکترودی یونیزاسیون سه محفظه ای برابر با 48، 75 و 85 درصد بود ولیکن فرایند الکترودی یونیزاسیون در مقایسه با فرایند الکترودیالیز دارای مزیت نسبی قابل توجه می باشد.

دی اکسید گوگرد یکی از آلاینده های آسیب رسان موجود در صنایع نفت و گاز است. همچنین این آلاینده با ورود به هوا می تواند موجب خسارت های جانی، مالی و محیط زیستی فراوانی شود. از این رو طی سال های اخیر از طرف انجمن های محیط زیستی محدودیت های بسیار زیادی برای میزان ورود این آلاینده به اتمسفر تعیین شده است. در این راستا هدف از انجام این پروژه بررسی جذب این آلاینده با استفاده از جاذب جامد ترکیبی نانو اکسید مس و آهن بر پایه نانو دی اکسید تیتانیوم می باشد. جاذب ها با استفاده از روش رسوب دهی/ته نشینی ساخته شده و عملیات جذب توسط ستون جذب بستر ساکن انجام شده است. پارامترهای تاثیرگذار تعیین شده بر روی میزان جذب دی اکسید گوگرد به ترتیب دما، غلظت ورودی آلاینده و نوع جاذب از نظر تفاوت در درصد نانو اکسید فلزی استفاده شده، در نظر گرفته شد. با استفاده از طراحی آزمایش (بهره گیری از روش تاگوچی)، شرایط هر یک از آزمایش ها برای صرفه جویی در زمان و هزینه تعیین شد. بر اساس ایزوترم های حاصل از جذب بستر هر یک از جاذب ها، میزان جذب آلاینده با استفاده از روش انتگرال گیری تعیین و به عنوان داده های حاصل از هر آزمایش توسط نرم افزارهای محاسباتی (qualitek)، مورد تحلیل قرار گرفت. در این میان دما با بیشترین سهم اثرگذاری مهم ترین پارامتر برای میزان جذب آلاینده تشخیص داده شد. نتایج حاصل از جذب نانو جاذب های ساخته شده با میزان جذب جاذب های cuo/al2o3 که در پژوهش های مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته یکسان بوده است. این امر گواه از این دارد که با اصلاح سطح این جاذب ها، گرانول سازی و بررسی آزمون هایی مانند استحکام جاذب و دوره پذیری در سیکل های متعدد، بتوان از این جاذب ها در مقیاس نیمه صنعتی (جهت تبدیل به روشی جایگزین برای حذف آلاینده توسط محلول آمین که مصرف آب بالا و مشکلات محیط زیستی و اقتصادی بالایی دارد) استفاده برد.

با توجه به تاثیرات گازهای گلخانه¬ای به ویژه دی¬اکسیدکربن در اتمسفر از جمله افزایش دمای هوا طی سال¬های اخیر، ذخیره¬سازی دی-اکسیدکربن در مخازن زیرزمینی از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این تحقیق، فرآیند ذخیره¬سازی دی¬اکسیدکربن در مخازن زیر-زمینی بررسی شده است. در بخش اول این مطالعه، ذخیره¬سازی گاز دی¬اکسید¬کربن در مخازن آب شور بررسی شده است. در فرآیند ذخیره¬سازی دی¬اکسید¬کربن در مخازن آب شور، یک مدل عددی به صورت همدما، دو بعدی و دوفازی در نظر گرفته شده است که شامل یک فاز ترشونده (فاز غنی از آب¬شور) و یک فاز غیرترشونده (فاز غنی از دی¬اکسیدکربن) می¬باشد. همچنین این مدل شامل دو جزء آب و دی¬اکسیدکربن می¬باشد که اثر انحلال جزء دی¬اکسیدکربن در فاز ترشونده در نظر گرفته شده ولی از انحلال جزء آب در فاز غیرترشونده صرف نظر شده است. بعد از نوشتن معادلات موازنه جرم برای هر فاز، معادلات به طور همزمان با استفاده از روش تفاضل محدود تفکیک شدند و به روش عددی حل گردیدند. سرانجام پس از شبیه¬سازی یک مخزن نمونه با استفاده از نرم¬افزار متلب و سی¬ام-جی، تغییرات فشار، میزان دی¬اکسیدکربن حل شده در فاز ترشونده و اشباع فاز ترشونده پیش¬بینی شدند و با یکدیگر مقایسه شدند. در بخش دوم، فرآیند تزریق دی¬اکسید¬کربن در مخزن نفت به منظور دستیابی به میزان بازیابی یکی از مخازن نفت ایران بررسی شده است. در این فرآیند، یک مدل عددی به صورت همدما، سه فازی و دو بعدی در نظر گرفته شده که شامل یک فاز گاز، یک فاز آب و یک فاز نفت می¬باشد. بعد از نوشتن معادلات موازنه جرم و ممنتوم، یک مدل ترکیبی برای دستیابی به معادلات نهایی فشار و اشباع مخزن به کار گرفته شده که برای تفکیک آنها از روش تفاضل محدود استفاده شده است. در حل این معادلات، فرمولاسیون فشار ضمنی، اشباع صریح به کار گرفته شده است. نتایج مدل با نتایج تجربی منتشر شده توسط محققان دیگر، مقایسه گردیده است. نتایج نشان دادند که مقدار بازیافت نهایی در نمونه آزمایشگاهی 54% حجم فضاهای خالی است، اما در مدل ارائه شده در این تحقیق 62% می¬باشد. سرانجام پس از اطمینان از صحت مدل، تجزیه وتحلیل عملکرد فرآیند در یکی از مخازن نفتی جنوب غربی ایران انجام شد.

ارزیابی عملکرد اقتصادی- اجتماعی دهیاری های دهستان بویراحمد گرمسیری شهرستان گچساران چکیده دهیاری ها به عنوان نقطه عطفی در مدیریت روستایی ایران نقش اساسی در توسعه ی روستایی بر عهده دارند. از این روی، ارزیابی عملکرد آن ها ضروری می نماید، که در صورت بهبود عملکرد، بسیاری از هزینه ها کاسته شده و با شناسایی نقاط قوت و ضعف، زمینه ی کارایی و کارآمدی آن ها را در انجام وظایف محوله ی فراهم می گردد. لذا، هدف این پژوهش ارزیابی عملکرد اقتصادی- اجتماعی دهیاری های دهستان بویراحمد گرمسیری شهرستان گچساران بود. به این منظور، از تحقیق پیمایشی بهره گرفته شد. بنابراین جامعه آماری این پژوهش، شامل 14 روستا با و بدون دهیاری دهستان بویراحمد گرمسیری بود که از روش نمونه گیری طبقه ای ساده استفاده شد و 90 نفر از روستاییان و 110 نفر از نخبگان محلی شامل (دهیاران فعلی و سابق، اعضای شورای اسلامی فعلی و سابق، اعضای شورای حل اختلاف و کسانی که به عنوان معتمد محلی بودند) به عنوان نمونه آماری انتخاب شدند. برای گرد آوری داده ها، از پرسش نامه ساختارمند و محقق ساخته استفاده شد و به منظور تعیین روایی آن، از روایی صوری پرسشنامه با استفاده از نظرات اساتید متخصص و پس از انجام اصلاحات مورد تأیید قرار گرفت و برای تعیین پایایی، یک مطالعه پیش آهنگ در روستاهای خارج از نمونه انجام و از ضریب آلفای کرونباخ بهره گرفته شد، که این ضریب بین 53/0 تا 89/0 برآورد شد و نشان از بهینه گی پرسش نامه داشت. به منظور تجزیه و تحلیل داده ها، از آماره های توصیفی، نظیر فراوانی، میانگین و آماره های استنباطی نظیر انحراف معیار، آزمون تی مستقل، تحت نرم افزار spss استفاده شد. یافته ها حاکی از آن بود که دهیاری ها در بُعد اقتصادی دارای شرایط ضعیفی قرار دارند و در بُعد اجتماعی دارای شرایط نسبتا بهتری بودند. در بُعد اقتصادی شاخص های اشتغال ، خدمات و کشاورزی و حمایت های مالی مورد واکاوای قرار گرفتند که باتوجه به میانگین های بدست آمده اشتغال و حمایت های مالی وضعیت مطلوب تری نسبت به قبل از ایجاد دهیاری نداشتند اما شاخص خدمات و کشاورزی در بعد از تأسیس دهیاری عملکرد افزایشی داشته است. در بُعد اجتماعی شاخص های مشارکت، قانون مداری، بهداشت و درمان، فرهنگی ورزشی و عمرانی مورد واکاوی قرار گرفتند که بهداشت و درمان، فرهنگی ورزشی و عمرانی دارای شرایط مطلوب تری بودند. که بر همین اساس راهکار و پیشنهادهایی ارائه گردید.همچنین مدل پارادایمی ارائه شده است که برای اینکه بتوان عملکرد بهتری داشت باید راهبردهای مناسب داشت که عبارتند از بالا بردن کمیت و کیفیت دوره های لازم برای دهیاری ها، استفاده از تمامی ظرفیت های دهیاری ها برای انجام وظایف شغلی، ایجاد ارتباطات لازم با سازمان و ادارات ذیربط برای افزایش کارایی آنها می باشد. فزون بر آن باید یکسری شرایط مثل مشارکت مردم، همدلی بین مردم و مسولین، بودجه و امکانات، مهارت دهیاران و سطح تحصیلات دهیاران وجود داشته باشد و زمینه لازم که شامل تجهیزات، داشتن راه ارتباطی مناسب و مساعد بودن بستر فرهنگی روستا می باشند. کلید واژگان: اجتماعی، ارزیابی، اقتصادی، دهیاری، عملکرد، مدیریت روستایی

در این پژوهش، یک مدل ریاضی برای انتقال جرم بین یک گاز جاری در یک شکاف و سیال باقی مانده در بلوک ماتریس افقی توسعه داده شده است. مدل ارائه شده، مکانیزم های نفوذ و جابجایی در هر دو فاز گاز و مایع در ماتریس متخلخل را در بر می گیرد. گاز تزریقی داخل ماتریس متخلخل از میان فاز گاز و مایع باعث تبخیر نفت در ماتریس متخلخل شده که بوسیله جابجایی و نفوذ به گاز جاری در شکاف منتقل می شود. سپس مدل عددی معادله حاصل با استفاده از روش impesc (implicit pressure explicit saturationcomposition) گسسته شده است. در نهایت پس از حل معادلات، مشخص شد که بازیابی اجزاء سبک بیشتر از اجزاء سنگین است. پس از 25 روز از آغاز عملیات تزریق نیتروژن، جزء سبکتر در حدود 50 درصد و جزء سنگین تر در حدود 40 درصد بازیابی داشته است. همچنین معلوم شد که جابجایی نقش زیادی در میزان بازیابی اجزاء ندارد و نفوذ، مکانیزم غالب بازیابی می باشد. با افزایش زمان تزریق نیتروژن داخل مغزه، ماکزیمم درصد اشباع گاز داخل مغزه کاهش می یابد و گاز بیشتری از داخل منافذ مغزه خارج می گردد. ماکزیمم درصد اشباع پس از 4 روز، در حدود 65 درصد و در پایان روز 16 ، در حدود 45 درصد می شود. هرچه به انتهای مغزه پیش می رویم درصد اشباع بیشتر است. این بدان معنی است که نیتروژن نتوانسته است تا انتهای مغزه پیش روی کند. با حرکت نیتروژن در طول مغزه، به دلیل منافذ و خلل و فرج داخل مغزه، گازها به سمت انتهای مغزه حرکت می کنند و در آنجا تجمع می کنند و درصد اشباع گاز در قسمت های انتهایی مغزه افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که مکانیزم جابجایی تأثیر زیادی در جلوگیری از افت فشار مخزن در طول عملیات تزریق دارد. در عملیات تزریق نیتروژن، بدون در نظر گرفتن جابجایی، پس از 30 روز، فشار ماتریس ازpsi1479 بهpsi1320 می رسد اما با در نظر گرفتن جابجایی ، پس از 30 روز ، فشار از psi1479 به psi1473 می رسد.

در این پژوهش ساخت غشاء زئولیتی zsm-5 و بررسی عبور پذیری گازهای هیدروژن، کربن مونوکسید، متان و نیتروژن از غشاء ساخته شده انجام شد. از ببن غشاء های زئولیتی، zsm-5 به علت دارا بودن انتخاب پذیری بالا و در عین حال تراوش پذیری متوسط برای مخلوط گازها، برای انجام آزمایشات انتخاب شد. برای ساخت غشاء زئولیتی zsm-5 ابتدا نانو ذرات خانواده mfi (silicalite-1) در اندازه های80 و 25 نانومتر سنتز شدند. در بخش سنتز نانو ذرات از روش سنتز دو دمایی استفاده شد و جهت افزایش راندمان سنتز، کاهش زمان سنتز و نیز کاهش مصرف ماده آلی قالب ساز، روش حرارت دهی مایکرویو مورد استفاده قرار گرفت. روش مایکرویو مورد استفاده در این پژوهش و ترکیب درصد مولی محلول سنتز نانو پودر، کاملاً منحصر به فرد بود. نانو پودر حاصله با به کارگیری آنالیز های مختلف از جمله xrd، ft-ir، edx ، sem و tem بررسی شد. نانو ذرات silicalite-1، در جوانه نشانی پایه های آلفا آلومینا به کار رفت و با استفاده از روش رشد ثانویه غشاء زئولیتی zsm-5 تهیه شد. سنتز غشاء زئولیتی به دو روش انجام شد: سنتز بدون استفاده از مواد آلی قالب ساز و سنتز غشاء لایه نازک با مصرف کم مواد آلی قالب ساز. ساختار غشاء های ساخته شده با استفاده از آنالیز های sem ، xrd و edx و عملکرد آن با استفاده از دستگاه آزمایش گازی مورد بررسی قرار گرفت. غشاء لایه نازک سنتز شده از ضخامتی در حدود mµ 2 برخوردار بود. از آن جا که نقش عواملی نظیر دما و فشار در میزان جداسازی توسط غشاء بسیار تاثیر گذارند، در انجام آزمایش های عبور گاز با تغییر سطوح این عوامل اثر آن ها بر عملکرد غشاء (عبور پذیری و انتخاب پذیری ایده آل ) مورد بررسی قرار گرفت. در هر آزمایش مدت زمان لازم برای عبور میزان مشخصی از دبی گاز اندازه گیری شد و توسط این داده ها میزان عبور پذیری گاز از معادلات مربوطه به دست آمد. نتایج جداسازی گازی نشان دادند که با افزایش دما، عبور پذیری گازهای خالص کاهش و انتخاب پذیری غشاء افزایش می یابد. افزایش فشار سبب کاهش ناچیز عبور پذیری گازهای خالص و نیز افزایش ناچیز انتخاب پذیری غشاء شد. آزمایش ها نشان دادند که با عملیات در فشار kpa 120 و دمای k 298 می توان به مقادیر مناسبی از عبور پذیری و انتخاب پذیری برای هیدروژن دست یافت. عبورپذیری به دست آمده در این شرایط با بهترین غشاء لایه نازک ساخته شده با ضخامت 2 میکرون، به ترتیب 10 -6 mol / m2 s pa 2.8× برای گاز هیدروژن و 10 -7 mol / m2 s pa 6.1× برای کربن مونوکسید بود. انتخاب پذیری ایده آل h2/co در این شرایط برابر با 4.59 به دست آمده است.

با توجه به افزایش مصرف انرژی و اهمیت سوخت های فسیلی، هدف از مطالعه پیش رو، بررسی تاثیر نانوذرات بر ویسکوزیته و فرایند تزریق بخار روی نمونه های واقعی مغزه و نفت مخازن ایران جهت افزایش بازدهی ازدیاد برداشت نفت سنگین می باشد. مطالعات بر روی دو نوع مغزه کربناته آهکی و ماسه سنگ انجام شد. مغزه ها به صورت استوانه ای با قطر 3/8 و طول 7-7/5 سانتیمتر، از مخازن نفت سنگین ایران تهیه گردید. تراوایی موثر در مغزه کربناته 0/1و در ماسه سنگ، 178 تا 200 میلی دارسی، تخلخل موثر بین 18 تا 30 % است. در آزمایش ها از دو نمونه نفت مخازن ایران با درجه api برابر 13/25 و 21 استفاده شد. در فاز اول رساله، میزان تاثیر نانوذرات اکسید آهن (iii)، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم، اکسید تنگستن ، اکسید روی، آلومینا و اکسید مس بر کاهش ویسکوزیته نفت سنگین بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید آهن، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم و اکسید تنگستن در غلظت های کم و در دماهای بالا، منجر به کاهش ویسکوزیته نفت سنگین شد در حالی که حضور نانوذرات اکسید روی، آلومینا و اکسید مس در شرایط مشابه باعث افزایش ویسکوزیته نفت گردید. آزمایش های انجام شده نشان داد که برای هر نانوذره دما و غلظتی بهینه وجود دارد که در آن بیشترین کاهش در ویسکوزیته نفت سنگین رخ می دهد. بیشترین حد کاهش ویسکوزیته به میزان 65% و برای نانوذرات اکسید آهن (2/0% وزنی) و در دمای 100 درجه سانتی گراد مشاهده شد. در فاز دوم ا ین پژوهش، به بررسی تاثیر چهار نانو ذره کاهش دهنده ویسکوزیته، بر روی فرایند تزریق بخار، پرداخته شد. در این آزمایش ها، از مخلوط نانوذرات و بخار آب مقطر استفاده شد. علاوه بر آن تاثیر تراوایی مغزه روی بازیابی نفت سنگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های فرایند تزریق بخار نشان داد که تزریق مخلوط بخار با برخی نانوذرات از جمله نانو اکسید آهن و نانو اکسید تنگستن، باعث افزایش بازیابی نفت سنگین به ترتیب 1/8 و 1/5 برابر می گردد. در فاز سوم رساله به مدلسازی فرایند تزریق بخار به صورت یک و سه بعدی، پرداخته شد. نتایج مدلسازی یک بعدی با نتایج حاصل از آزمایش ها مقایسه گردید که 93/8% تطابق بین داده های آزمایشگاهی و مدلسازی مشاهده شد. با مقایسه بین نتایج حاصل از مدل سه بعدی مخزن در ابعاد واقعی و شبیه سازی مخزن با استفاده از نرم افزار cmg، دقت بالای مدل سازی سه بعدی با میانگین خطا 7/82 % تایید شد. اثر عامل های تراوایی مخزن، کیفیت بخار و فشار تزریقی بر روی بازیابی نفت توسط مدل سه بعدی بررسی شد. در فاز چهارم، سیستم آزمایشگاهی تزریق مخلوط نانوذرات و بخار آب با استفاده از نرم افزار cmg، شبیه سازی شد و با داده های آزمایشگاهی مطابقت داده شد. این کار با استفاده از تغییر در ویسکوزیته سیال تزریقی، نفوذ نانوذرات در مغزه و واکنش احتمالی نانوذرات با نفت درون مغزه که منجر به تغییر ویسکوزیته نفت سنگین می شود، صورت گرفت. پس از مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی، تزریق نانوذرات در مخزن با ابعاد واقعی شبیه سازی گردید که نتایج حاصله نشان داد میزان برداشت نفت سنگین در فرایند تزریق بخار، با استفاده از نانوذرات می تواند به دوبرابر برسد.

ستون استخراج مایع- مایع پرشده نوعی از دستگاه های استخراج مایع- مایع است که در آن یک حل شونده از فاز خوراک به فاز حلال منتقل می شود. به علت فضای مورد نیاز کم و بازدهی بالاتر نسبت به میکسرستلر می توان از این دستگاه جهت مرحله استخراج حلالی در استخراج مس استفاده کرد. در این مطالعه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، یک ستون پرشده شبیه سازی و در دو مرحله عملکرد این ستون ها بررسی شده است. در مرحله اول هیدرودینامیک ستون پرشده و در مرحله دوم انتقال جرم در این ستون ها مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی به صورت سه بعدی، ناپایا و دو فازی (مایع- مایع) انجام شد.

یکی از مشکلات صنعت موتورهای دیزلی و نیروگاه های حرارتی و کشتی ها، پدیده ایجاد رسوبات واکسی مواد نفتی می باشد. اجزای تشکیل دهنده ماده نفتی، دما و فشار بر ایجاد پدیده رسوب واکس موثر می باشد. یکی از راههای جلوگیری از ایجاد رسوبات واکسی، استفاده از بازدارنده شیمیایی جهت کاهش نقطه ریزش می باشد. مطالعه اثر افزودنی ها بر نمونه نفتی مشخص، امکان رفع مشکلات احتمالی تشکیل واکس در فرآیندهای مختلف نفتی را فراهم می کند. علی رغم مطالعات انجام گرفته، یافتن موادی که بتواند نقطه ریزش را کاهش دهد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد و از نظر شیمیایی و زیست محیطی نیز در سطح بهینه و قابل قبولی باشد، مشکل است. لذا لازم است تا مواد موثری استفاده نمود که بتواند از تشکیل رسوبات واکسی جلوگیری کرده و مقدار رسوب و در نتیجه دمای نقطه ریزش را کاهش دهد. در این مطالعه اثر افزودنی های پلیمری و مواد فعال سطحی صنعتی که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد، بر کاهش دمای نقطه ریزش سه نمونه فرآورده نفتی دیزل سبک، دیزل سنگین و نفت کوره شرکت پالایش نفت اصفهان بررسی شده و نیز غلظت و نوع افزودنی بهینه انتخاب شده است.