آلاینده های قطبی به مانند دی اکسید گوگرد به شدت برای موجودات زنده و محیط زیست مضر و خطرناک می-باشد. روش های متفاوتی جهت حذف این ماده وجود دارد. در سالهای اخیر روش جدیدی بر اساس استفاده از نیروی الکتروهیدرودینامیک در کنار روش های سنتی مطرح گردیده است. در این پایان نامه برای ارزیابی تجربی اثر نیروی الکتروهیدرودینامیک بر کارائی سیستم کاهش/ حذف ترکیب دی اکسید گوگرد از یک جریان گازی مخلوط یک سیستم آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که کارائی سیستم در حذف دی اکسید گوگرد به میزان ولتاژ الکتریکی اعمال شده، سرعت جریان گاز، غلظت دی اکسید گوگرد در جریان گاز عبوری، و غلظت سدیم هیدروکسید در مایع جاذب ورودی وابسته است. کاربرد نیروی الکتروهیدرودینامیک باعث افزایش شدت انتقال مولکولهای دی اکسید گوگرد از فاز گاز به فیلم مایع ریزان سدیم هیدروکسید می شود و ضریب انتقال جرم تقویت می شود. نتایج نشان می دهد که کارائی سیستم سیستم در حالت عادی (بدون استفاده از میدان الکتریکی) حدود 40 درصد می باشد. با اعمال میدان الکتریکی با اختلاف ولتاژ 15 کیلو ولت و در حالی که غلظت دی اکسید گوگرد در ورودی گاز برابر با ppm 520، و شدت جریان گاز 10 لیتر بر دقیقه و شدت جریان جاذب 01/0 مترمکعب بر دقیقه بود (شرایط پایه). کارائی حذف دی اکسید گوگرد برابر 4/74 درصد اندازه گیری شد (شرایط پایه). با ایجاد شرایط پایه و تنها با افزایش دبی جریان گاز به 20 لیتر بر دقیقه، کارائی سیستم به 5/62 درصد رسید. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد اعمال اختلاف ولتاژ 15 کیلو ولت به الکترودهای سیستم و در حالتی که غلظت دی اکسید گوگرد در جریان گاز ورودی با دبی 10 لیتر بر دقیقه برابر با ppm 2500، و دبی مایع جاذب 01/0 مترمکعب بر دقیقه باشد، کارائی سیستم به 28/82 درصد می شود. تحت شرایط پایه و تنها با کاهش غلظت سدیم هیدروکسید در جریان مایع جاذب ورودی به مقدار 01/0 نرمال، کارائی سیستم به 54 درصد رسید. با ایجاد شرایط پایه و تنها با کاهش ولتاژ میدان الکتریکی به مقدار 12 کیلوولت، کارائی سیستم به 5/68 درصد، و با تقلیل آن به 6 کیلوولت، کارائی سیستم به 5/50 درصد رسید.

فناوری بیوفیلتراسیون برای حذف آلاینده ها در کشور ما کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این روش تصفیه هوا برای جریان هایی با دبی زیاد و غلظت کم مناسب بوده، و در مقایسه با سایر روش های تصفیه هوا نظیر اکسیداسیون کاتالیستی و یا جذب گاز، علاوه بر سادگی و مصرف انرژی کمتر، جریان آلوده ثانویه تولید نمی کند. همچنین این روش از نظر اقتصادی نیز به صرفه است. در این پژوهش، یک بیوفیلتر برای حذف گاز آمونیاک از هوا در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. در طی 4 ماه کارکرد پیوسته بیوفیلتر، کارایی آن تحت غلظت ها و دبی های مختلف هوای آلوده، به عنوان مشخصه های عملیاتی اصلی موثر بر کارکرد، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که راندمان حذف گاز آمونیاک تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند دما، میزان آب بستر، و شوک های ورودی قرار داشته و بیشترین و کمترین مقدار آن در حالت پایا به ترتیب 8/99 % و 4/91% با متوسط 5/97% می باشد. در ضمن ظرفیت حذف کامل و بیشترین ظرفیت حذف این بیوفیلتر به ترتیب 6 و 6/11 گرم آمونیاک بر متر مکعب بستر در ساعت محاسبه شد. با انجام مدل سازی بر روی بیوفیلتر مورد استفاده در این پژوهش، ضمن در نظر گرفتن سرعت واکنش بیولوژیکی متغیر در ابتدای عملکرد بیوفیلتر، پارامترهای ثابت انتقال جرم در بیوفیلتر و بیشترین سرعت حذف بیولوژیکی به ترتیب 24/0 در ساعت و 7/3 گرم آمونیاک بر دقیقه بر متر مکعب بستر بیوفیلتر، بر اساس روش رگرسیون داده های تجربی محاسبه شدند. مدل تهیه شده تطابق خوبی را با نتایج حاصل از پژوهش های تقی پور و همکاران و چن و همکاران از خود نشان داده و حداکثر میزان اختلاف با این نتایج به ترتیب و 4/9% و 6/3% می باشد.

حفاظت از محیط زیست و کاهش اثرات منفی مواد آلوده کننده بر موجودات زنده، یکی از مهمترین موضوعات در عصر حاضر است. احتراق ناشی از سوخت های فسیلی، منبع اصلی آلاینده های هوا، مانند دی اکسید گوگرد است. دی اکسید گوگرد در شهر های بزرگ و ناحیه های، صدمات متعددی را برای موجودات زنده و محیط زیست ازجمله باران های اسیدی و مشکلات تنفسی بوجود می آورد. یکی از روش های حذف دی اکسید گوگرد با توجه به محصولات تولیدی که تاحدودی مورد اقبال صنایع قرار گرفته است، استفاده از آمونیاک می باشد. این فرایند محصولات جانبی متنوعی داشته که یکی از با ارزش ترین آنها، آمونیوم سولفات است. در انجام این پایان نامه، یک سیستم آزمایشگاهی برای حذف دی اکسید گوگرد با استفاده از آمونیاک طراحی و ساخته شد و در طی آن تاثیر مشخصه هایی مانند غلظت دی اکسید گوگرد در گاز ورودی (در محدوده ppm 4600-600)، شدت جریان گاز ورودی(در محدوده 5/0-5/2 لیتر بر دقیقه)، غلظت جاذب دی اکسید گوگرد(در محدوده 0-4/0 نرمال) و دما (در محدوده 12-36 درجه سانتی گراد) بر راندمان حذف دی اکسید گوگرد و خلوص آمونیوم سولفات به عنوان دو تابع هدف، در پالایشگاه اصفهان، مورد بررسی قرار گرفتند. در مشخص کردن تعداد آزمایش ها و مقادیر هرکدام از متغیرها در هر آزمایش و ارزیابی نتایج از روش آماری سطح پاسخ بهره گرفته شد. اندازه گیری غلظت دی اکسید گوگرد در فاز گاز توسط آنالایزر testo صورت پذیرفت. درصد خلوص آمونیوم سولفات در هر آزمایش براساس تحلیل نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (xrd) بدست آمد. بر این اساس، آمونیوم سولفات محصول عمده تولیدی بوده و ترکیبات آمونیوم سولفیت و آمونیوم پری سولفیت نیز به عنوان دو محصول جانبی تولید شدند. مدل های ارائه شده برای هر دو تابع هدف، با متغیرهای تاثیرگذار به صورت مدل مرتبه دوم حاصل شد. نتایج نشان می دهد، حداقل راندمان حذف دی اکسید گوگرد 87/93 درصد و حداکثر100 درصد است. مدل برازش شده براساس ضریب همبستگی 9011/0 =r^2 ، از صحت قابل قبولی برخورداراست. همچنین حداکثر محصول آمونیوم سولفات تولیدی در این پژوهش در شرایط غلظت دی اکسید گوگرد ورودی ppm 2600، دمای 24 درجه سانتی گراد، دبی هوای آلوده 5/1 لیتر بر دقیقه و غلظت آمونیاک 2/0 نرمال، برابر 1/65 درصد وحداقل برابر صفر( در شرایط استفاده از آب خالص به عنوان جاذب) بدست آمد. تاثیرگذارترین عامل بر راندمان حذف دی اکسید گوگرد، غلظت آمونیاک مشاهده شد (0013/0=prob>f). افزایش غلظت آمونیاک سبب افزایش راندمان خذف دی اکسید گوگرد و کاهش خلوص محصول آمونیوم سولفات می شود. بر خلاف پژوهش های پیشین، به دلیل کوچک بودن بازه تغییرات دما، اثر دما بر روی راندمان حذف شاخص نبود. افزایش دما، همانند اثر غلظت دی اکسید گوگرد ورودی، سبب کاهش خلوص محصول مورد نظر گردید. در غلظت های بالا و پایین محدوده تغییرات غلظت دی اکسید گوگرد ورودی، راندمان حذف دی اکسید گوگرد بیشینه شد. همچنین دبی اثر مستقلی بر دو تابع هدف نداشت ولی تشدید کننده عوامل دیگر بود.

بهبود میزان انتقال گرما سبب افزایش بازده مبدل ها و کاهش حجم و وزن آنها می گردد. روش های افزایش انتقال گرما به دو روش فعال و غیر فعال دسته بندی می شوند. استفاده از تاثیر اعمال میدان الکتریکی یا به اختصار ehd، بر انتقال گرما یکی از روش های فعال محسوب می شود. از سوی دیگر الکتروهیدرودینامیک یا ehd را می توان شاخه ای میان رشته ای از علوم معرفی کرد که به بررسی اثر اعمال میدان الکتریکی بر سیال می پردازد. در این پژوهش، اثر الکتروهیدرودینامیک روی افزایش انتقال گرمای جابجایی طبیعی درون یک لوله عمودی که تحت شار گرمایی ثابت واقع شده، به صورت تجربی بررسی شده است. در شرایط یاد شده اعمال میدان سبب به وجود آمدن حرکت ثانویه ای در هوا می شود که به باد کرونا مشهور بوده و با برهم زدن لایه مرزی موجب افزایش ضریب انتقال گرما می شود. بررسی ها با سیال کاری هوا صورت می گیرد و میدان الکتریکی از طریق یک سری سیم موازی با محور لوله، اعمال می شود. اثر سه پارامتر قطر الکترود سیمی، آرایش الکترودهای سیمی و میزان میدان الکتریکی اعمالی در تغییرات انتقال گرمای جابجایی طبیعی درون لوله بررسی شده است. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده عبارتند از: • با افزایش ولتاژ اعمالی و جریان کرونا ( با ثابت بودن سایر پارامترها) ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. • افزایش قطر الکترود باعث افزایش ولتاژ شروع کرونا می گردد. بیشترین افزایش انتقال گرما، با اعمال ولتاژ یکسان، برای الکترود سیمی با قطر کمتر مشاهده شد. همچنین برای داشتن جریان کرونایی مشخص در قطرهای مختلف الکترود سیمی، به الکترود سیمی قطورتر ولتاژ بیشتری باید اعمال گردد. علاوه بر این، به دلیل گسترده تر بودن محدوده ی ولتاژ کرونا برای الکترود با قطر کمتر، استفاده از این نوع الکترود توانایی بیشتر و محدوده ی وسیع تری برای کنترل دمای لوله ایجاد می کند. • نتایج به دست آمده از نمودارها حاکی از افزایش انتقال گرما از سطح داخلی لوله با افزایش تعداد سیم ها از حالت تک سیم به دو سیم و از دو سیم به چهار سیم، می باشد. این در حالی است که مقدار افزایش انتقال گرما از حالت تک سیم به دو سیم بیشتر از حالت دو سیم به چهار سیم است. • مصرف انرژی در آرایش تک سیمی و در قطرهای مختلف الکترود سیمی، تغییرات چندانی نداشت. در حالی که در سه آرایش الکترودی تک سیم، دو سیم و چهار سیم، مصرف انرژی با افزایش تعداد سیم ها کاهش یافت.

تقویت انتقال گرما نقش مهمی در جلوگیری از اتلاف انرژی و حفاظت از محیط زیست دارد. از طرف دیگر ظرفیت انتقال گرمای مبدل های گرمایی می تواند توسط روش های تقویت انتقال گرما بهبود یابد. به طور کلی این روش ها به دو دسته فعال و غیر فعال تقسیم می شوند. روش های فعال نیازمند نیروهای خارجی مانند نیروی الکتریکی ، نیروی صوت و یا لرزش سطح هستند. روش های غیر فعال نیازمند افزودنی های سیال و یا هندسه خاص می باشند. الکتروهیدرودینامیک به عنوان یک روش فعال به صورت گسترده در جهت تقویت انتقال گرما، در نتیجه کاهش مصرف انرژی و حفاظت از محیط زیست به کار می رود. این روش به فرایند کوپل کردن میدان الکتریکی با میدان سیال در محیط سیال دی الکتریک تلقی می گردد. در این روش هر دو میدان ولتاژ بالا و جریان پایین مستقیم و غیر مستقیم می تواند بر سیال دی الکتریک جاری بین الکترودهای مثبت و منفی اعمال گردد. پژوهش های پیشین نشان می دهد میدان الکتریکی در جریان های دو فاز، نیروی حجمی اضافه ای را بر سیال جاری وارد می نماید. یکی از کاربردهای این روش در چگالش بخار است. در این پژوهش فرآیند چگالش سیال r-134a درون لوله داخلی یک چگالنده عمودی دو لوله ای در حضور میدان الکتریکی با کاربرد نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شد. چگالنده دولوله ای به طول موثر یک متر، مشتمل بر لوله داخلی به قطر درونی و بیرونی 28و 31 میلی متر، و لوله بیرونی به قطر درونی و بیرونی 36و 40 میلی-متر می باشد که در مرکز لوله داخلی، الکترودهای مسی با قطرهای4، 6، 8، 10 و 12 میلی متری تعبیه می گردد. در این سیستم تغییرات میدان فازی، دمای سیال، گرمای ناشی از چگالش بخار اشباع، میدان الکتریکی، نفوذپذیری نسبی الکتریکی سیال، و نیروی الکتروهیدرودینامیک وارد شده بر سیال عبوری از لوله درونی مبدل بدست آمد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پس از تایید مدل در مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی و نتایج تجربی موجود، نحوه تغییرات ضریب انتقال گرمای چگالش سیال r-134aبا تغییرات ولتاژ اعمال شده، کیفیت بخار اشباع، قطر الکترود و اختلاف دمای بین سطح سرد و بخار اشباع بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی حاکی از افزایش ضریب رسانش گرمایی مایع r-134a در دماهای مختلف تحت تاثیر میدان الکتریکی می باشد به گونه ای که با افزایش قدرت میدان الکتریکی، مقدار این ضریب افزایش یافته در حالیکه با افزایش دما مقدار آن کاهش می یابد. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که ضریب چگالش بخار اشباع r-134a با افزایش فشار عملیاتی کاهش می یابد به طوریکه مقدار این ضریب برای کیفیت بخار 75% در فشارهای بالاتر از 1200 کیلوپاسکال به حداقل 04/0 تقلیل می یابد و برای کیفیت بخار 100% تحت فشارهای بیشتر از 2000 کیلوپاسکال به حداقل 18/0 می رسد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که ضریب انتقال گرمای بخار اشباع r-134a تحت ولتاژهای 2، 4 و 6 کیلوولت در مقایسه با شرایط متناظرش، که میدان الکتریکی وجود ندارد بیشتر بوده و مقدار آن با افزایش قطر الکترود نیز افزایش می یابد، به طوریکه ضریب انتقال گرمای چگالش برای الکترود 12میلی متری در ولتاژ 6 کیلوولت، اختلاف دمای 20 کلوین، فشار 1948 کیلوپاسکال و دبی جرمی kg/s] 0/015]، به میزان حداکثر 7/37% افزایش می یابد. بر اساس نتایج شبیه سازی، تغییر قطب بدنه یا الکترود از منفی به قطب مثبت هیچ گونه تاثیری بر مقدار ضریب انتقال گرمای چگالش ندارد.

استئارات منیزیم به عنوان یک ماده روان کننده بسیار مفید و تاثیرگذار در صنایع دارویی در تولید قرص ها مورد استفاده قرار می گیرد. این کاربرد گسترده به علت قیمت کم و قدرت روان کنندگی بسیار بالای این ماده است. به خاطر ساختار مولکولی کاملاً غیرقطبی و خاصیت آب گریزی، این ماده عملاً در آب نامحلول است و خواص شیمیایی و فیزیکی مناسب این ماده باعث شده است که به عنوان امولسیفایر و عامل ضد چسبندگی مورد استفاده قرار گیرد. هدف این پژوهش استفاده از فرایند الکترودیالیز به منظور جداسازی نمک سدیم سولفات از دوغابه استئارات منیزیم است که به عنوان یک ناخالصی در انتهای فرایند تولید صنعتی استئارات منیزیم در آن ایجاد می شود. با جداسازی سدیم سولفات، امکان استفاده مجدد از سدیم هیدروکسید اضافی در اولین مرحله از تولید صنعتی استئارات منیزیم وجود دارد هم چنین از مصرف بسیار زیاد آب که در فرآیند صنعتی معمول برای جداسازی نمک استفاده می شود جلوگیری به عمل می آید. به این منظور یک سل الکترودیالیز طراحی و ساخته شده و روش الکترودیالیز مورد استفاده قرار گرفت. در قدم اول آزمایشاتی به منظور بررسی نحوه تاثیر متغیرهای عملیاتی شامل ولتاژ اعمال شده به سامانه، غلظت اولیه دوغابه استئارات منیزیم، دور همزن محفظه وسط و غلظت ابتدایی سود در محفظه کاتدی انجام گرفت. توابع هدف، میزان بازیابی یون سدیم از محفظه وسط، انرژی مصرفی سیستم و میزان شار یون های سدیم از غشای کاتیونی بودند. بازیابی بالای بدست آمده برای سدیم(حدود 90 درصد) در غلظت اولیه دوغابه برابر با 15% جرمی، ولتاژ 20 ولت، دور همزن محفظه وسط برابر با 250 دور بر دقیقه در مدت زمان 120 دقیقه نشان داد که فرایند الکترودیالیز به عنوان یک گزینه مناسب برای جداسازی نمک سدیم سولفات از دوغابه استئارات منیزیم می تواند مورد استفاده قرار گیرد. نتایج نشان دادکه افزایش ولتاژ باعث بهبود راندمان جداسازی نمک می شود هم چنین استفاده از غلظت های بالاتر استئارات منیزیم در خوراک، باعث کاهش راندمان جداسازی شد. بنابراین فرایند الکترودیالیز برای غلظت های کمتر کارایی بهتری دارد. نتایج هم چنین نشان داد که افزایش دور همزن محفظه وسط از 250 به 500 دور بر دقیقه به دلیل ایجاد تلاطم بسیار شدید در محفظه خوراک از حرکت جهت دار کاتیون ها به سمت غشای کاتیونی و حرکت آنیون ها به سمت غشای آنیونی ممانعت کرده که باعث کاهش ناچیز شار انتقالی یون ها و هم چنین کاهش راندمان جداسازی سدیم می شود. آنالیز رویه پاسخ برای بررسی اثر متقابل پارامترهای تاثیرگذار بر روی میزان بازیابی یون سدیم و انرژی مصرفی سیستم مورد مطالعه قرار گرفت. برای هر یک از متغیرهای درگیر 5 سطح در نظر گرفته شد. ولتاژ(در محدوده 5-25 ولت)، غلظت اولیه دوغابه استئارات منیزیم(در محدوده 10-60 درصد جرمی)، دور همزن محفظه وسط (در محدوده 200-600 دور بر دقیقه) و زمان (در محدوده 20-180 دقیقه) برای طراحی آزمایشات توسط نرم افزار 7.1.6 design expert مورد استفاده قرار گرفت. در این مرحله از پژوهش غلظت های اولیه سود و سولفوریک اسید در محفظه های کاتدی و آندی برابر با 5/0 مول بر لیتر بود. مدل سازی درجه دوم صورت گرفته برای بازیابی سدیم و انرژی مصرفی توسط نرم افزار با ضرایب همبستگی 2 rبه ترتیب برابر با 9276/0 و 9243/0 نشان داد که مدل ها به خوبی قابلیت تطبیق داده های آزمایشگاهی و داده های محاسبه شده را دارند. ارزیابی واریانس نشان داد که پارامترهای ولتاژ و زمان با prob>f کمتر از 0001/0 دارای بیشترین تاثیر بر بازیابی سدیم هستند در حالی که متغیر دور همزن محفظه وسط با prob>f برابر با 3595/0 دارای کمترین تاثیر است. هم چنین ولتاژ و دور همزن به ترتیب با f-value برابر با 9/132 و 37/23 و prob>f کمتر از 0001/0 و 0002/0 بیشترین تاثیر را بر روی مصرف انرژی داشتند.

مدل سازی و شبیه سازی فرآیند واحد نمکزدایی با استفاده از معادلات پایه، با توجه به تعداد بالای پارامترهای تاثیرگذار بر کارآیی واحد، کاری بسیار پیچیده، وقت گیر و در نتیجه پر هزینه می باشد. مدل سازی و شناسایی سیستم بر اساس شبکه های عصبی، با توجه به سرعت عملکرد بالا، دقت برآورد و سهولت استفاده گزینه ای مناسب محسوب می گردد. با بهره گیری از مدل شبکه های عصبی می توان شبیه سازی و کنترل یک فرآیند را انجام داد. در مدل سازی انجام یافته با توجه به داده های صنعتی موجود، متغیرهای ورودی به شبکه پنج مشخصه، دما نفت ورودی به نمکزدا، فشار نفت در ورودی به نمکزدا، میزان آب شستشو تزریقی به نفت خام قبل از ورود به نمک زدا، میزان آب همراه نفت در مرز واحد و میزان نمک موجود در نفت ورودی به واحد و متغیرهای خروجی شبکه دو مشخصه، میزان آب همراه نفت در خروجی از نمکزدا و میزان نمک موجود در نفت در خروجی از نمکزدا در نظر گرفته شده است. در مدل سازی شبکه عصبی با تغییر پارامترهای موثر شبکه، استفاده از یک لایه پنهان، الگوریتم l-m و مدل غیر خطی feed forward backpropagation، تابع محرک تانژانت هیپربولیک برای لایه پنهان و تابع خطی برای لایه خروجی، معیار خطای mse، ساختار شبکه 2-7-5 به عنوان موثرترین ساختار برای شناسایی سیستم با ضریب همبستگی 95/0 در مرحله تست مشخص گردید. در شبیه سازی فرآیند مشخصه های تاثیرگذار بر فرآیند مشتمل بر دما، فشار و میزان آب شستشو تزریقی در نظر گرفته شد. مشخصه های خروجی نیز بازدهی آبگیری و بازدهی نمکزدایی تعریف گردیدند. تغییرات فشار در محدوده نرمال فشار عملیاتی نمکزدا، به تنهایی تاثیر چندانی بر بازدهی آبگیری و بازدهی نمکزدایی ندارد. برای دستیابی به بازدهی بهینه آبگیری با توجه به نتایج حاصل از مدل سازی و شبیه سازی فرآیند، دما نفت ورودی به نمکزدا می بایست در محدوده دمایی 143 تا ?150 قرار گیرد، ولی در مورد تعیین مقدار بهینه مشخصه میزان آب شستشو تزریقی، تحلیل نتایج با توجه به اطلاعات محدود موجود، غیر ممکن می باشد. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با بکارگیری مدل حاصل از شبکه عصبی، با نتایج بهینه سازی شده سیستم فرآیندی در مقیاس صنعتی، دمای عملیاتی ? 148 و میزان آب شستشو تزریقی m^3/hr 46، حاکی از تطابق بسیار بالای مدل با سیستم فرآیندی صنعتی دارد. اعمال مقادیر بهینه بدست آمده از مدل شبکه عصبی، نشان دهنده کارکرد عملیاتی بهینه نمکزدایی واحد، با توجه به مشخصه های عملیاتی تاثیر گذار، دما و میزان آب شستشو می باشد.

طراحی و شبیه سازی سیستمهای تقطیر واکنشی به علت وجود توام واکنش شیمیایی با تعادل فازی پیچیده تر از سیستمهای تقطیر معموالی است و اثر متقابل واکنش شیمیایی و تعادل فازی، ترمودینامیک تعادل فازی - واکنشی را میطلبد که این نکته تاکید بسیار زیادی بر پیچیدگی این سیستمها دارد. در این رساله مدلسازی و شبیه سازی دینامیکی سیستمهای تقطیر واکنشی بر اساس دو روش متفاوت انجام شده است. در ابتدا مدلسازی و شبیه سازی فرایند بر اساس معادلات بنیانی نقای جرم و انرژی انجام گردیده است که پایه ای برای شبیه سازی دینامیکی بر جهای تقطیر واکنشی میباشد. سپس نتایج جاصل از شبیه سازی مورد بحث و بررسی و اثرات پارامترهای مهم عملیاتی برج تقطیر واکنشی بر روی عملکرد برج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه گردیدند که نتایج تجربی توافق خوبی را با نتایج شبیه سازی نشان میدهند. در ادامه شبیه سازی و مدلسازی دینامیکی سیستمهای تقطیر واکنش تقطیر واکنشی با مدل شبکه های عصبی انجام شده است. با توجه به نتایج مطلوب حاصل از شبیه سازی مدل مرحله تعادلی این امکان فراهم شد تا با اخذ اطلاعات مناسب و داده های مورد نیاز اقدام به شناسایی سیستم مورد بحث با توجه به شبکه های عصبی شود. در این مرحله بعد از تعیین ساختار شبکه مورد نطر و ساختار مدل شناسایی و الگوریتم آموزش شبکه به شناسایی سیستم مورد بحث پرداخته شد که در نهایت با تغییر پارامترهای موثر شبکه مناسب ترین ساختار برای شناسایی دینامیک سیستم مشخص گردید. در واقع هدف از انجام این کار، استفاده از مدل شناسایی شده توسط شبکه عصبی برای کنترل سیستم میباشد.

سیستم های تقطیر از مهمترین و رایج ترین واحد های مورد استفاده در صنایع پتروشیمی و پالایش و در ضمن بیشترین مصرف کننده انرژی می باشند. وجود محدودیت ها و قیمت رو به افزایش انرژی، پژوهشگران را به یافتن راه حلی مناسب از جمله کاربرد برج های مزدوج حرارتی برای کاهش میزان مصرف انرژی در سیستم های تقطیری سوق داده است. در این پایان نامه میزان مصرف انرژی در دو برج تقطیر متوالی تحت فشار های مختلف که یکی از ساختار های پرکاربرد در آرایش مزدوج حرارتی است، بررسی شده است. در این ساختار جریان محصول بالای برج پر فشار با جریان محصول پایین برج کم فشار تبادل حرارتی برقرار می کند و سرمایش چگالنده برج پر فشار، گرمایش مورد نیاز برای جوش آور برج کم فشار را فراهم می نماید. برای مقایسه میزان مصرف انرژی دو آرایش متفاوت مشتمل بر دو برج تقطیر ساده و دیگری شامل یک سیستم تقطیری مزدوج حرارتی برای خوراک سه جزیی متانول، آب و دی متیل اتر استفاده شد که براین اساس روند تغییرات گرمایش و سرمایش برج ها بر اثر تغییر تعداد سینی های برج اول و دوم در هر آرایش بررسی شده و در ادامه میزان مصرف انرژی و قیمت تجهیزات هر آرایش بر آورده گردید. مدلسازی و شبیه سازی در محیط نرم افزاری matlab براساس قانون بقای جرم و انرژی با استفاده از روش نقطه حباب انجام گرفت. متوسط خطای نسبی بین داده های دمایی حاصل از مدل در تعداد محدودی سینی با داده های تجربی واحد متانول پتروشیمی بوشهر 996/0 درصد است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد در آرایش برج های مزدوج حرارتی در مقایسه با آرایش دو برجی میزان انرژی مورد نیاز به مقدار حدود 50% کاهش یافته است ولی در ضمن منجر به افزایش سرمایه گذاری اولیه 6% شده است. همجنین نتایج نشان می دهد به دلیل عدم نیاز به بخار در برج پر فشار هزینه های جاری این آرایش نسبت به دو برجی ساده به صورت تقریبی حدود 20% کاهش می یابد

بزرگترین کاربرد صنعتی و تجاری از محلول لیتیم برماید، به عنوان سیال عامل در چیلرهای جذبی می باشد. هنگامی که محلول لیتیم برماید به آب معمولی آلوده می شود، مقدار یون سدیم می تواند به مقادیر بسیار بزرگ تری نسبت به مقدار مجاز افزایش یابد. افزایش مقدار یون سدیم منجر به غیرقابل استفاده شدن این محلول می گردد و باید محلول با محلول تازه و گران قیمت جایگزین گردد. از طرف دیگر دور ریز نمودن این محلول چه از لحاظ اقتصادی و چه از لحاظ محیط زیستی به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست. لذا یافتن راهکار مناسب برای استفاده مجدد از این محلول ضروری می باشد. هدف پژوهش جداسازی نسبی یون لیتیم از سدیم و بازیابی یون لیتیم از محلول لیتیم برماید آلوده شده به سدیم با کاربرد روش غشایی الکترودیالیز بود. به این منظور یک سل الکترودیالیز طراحی و ساخته شد و در قدم اول آزمایشاتی به منظور بررسی نحوه تاثیر متغیرهای عملیاتی شامل ولتاژ اعمال شده به سامانه، غلظت لیتیم برماید در محلول خوراک و زمان انجام گرفت. توابع هدف، میزان بازیابی یون لیتیم، میزان انرژی مصرفی، شار انتقال یون لیتیم، بازده جریان، نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی، دانسیته جریان و غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی بودند. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ میزان بازیابی، شار انتقال یون لیتیم، نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی، غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی و دانسیته جریان افزایش می یابد. هم چنین با افزایش ولتاژ میزان انرژی مصرفی نیز افزایش می یابد. با افزایش غلظت اولیه محلول لیتیم برماید دانسیته جریان، غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی و بازده جریان افزایش و میزان بازیابی و نسبت غلظت لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی و میزان انرژی مصرفی کاهش می یابد. حداکثر میزان بازیابی حدوداً 20 درصد در غلظت اولیه 13900 میلی گرم بر لیتر لیتیم در محلول خوراک در ولتاژ 7 ولت بدست آمد. لازم به یادآوری است که در ولتاژ 7 ولت در غلظت های 27800 و 13900 میلی گرم بر لیتر لیتیم در محلول خوراک، با گذشت 6 ساعت از فرایند نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی به ترتیب حدودا 88/5 و 73 بدست آمد که این مقدار در مقایسه با محلول غیر آلوده تازه که حدودا 58 برابر بود، میزان بالایی است. ارزیابی فاکتوریل برای بررسی اثر متقابل عوامل تاثیرگذار بر روی میزان بازیابی یون لیتیم و نسبت غلطت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی به کار گرفته شد. با استفاده از نرم افزار 7.1.3 design expert طراحی آزمایشات برای متغیرهای زمان و ولتاژ در 3 سطح و متغیر غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی در 2 سطح صورت گرفت. مدل سازی درجه 2fi صورت گرفته برای بازیابی یون لیتیم و نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی توسط نرم افزار با ضرایب همبستگی r2 به ترتیب برابر با 0/9634 و 0/9764 نشان داد که مدل ها به خوبی قابلیت تطبیق داده های آزمایشگاهی و داده های محاسبه شده را دارند. ارزیابی واریانس نشان داد که عوامل ولتاژ و زمان با prob> f کمتر از 0/0001دارای بیشترین تاثیر بر بازیابی یون لیتیم و نسبت غلطت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی هستند.

روش انعقاد و لخته سازی به همراه شناورسازی با هوای محلول برای کاهش میزان تیرگی پسابهای نفتی تولید شده در پالایشگاه اصفهان در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از سه ترکیب منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید، فریک سولفات و فریک کلراید استفاده شد و برای تکمیل فرایند انعقاد و زلال سازی از فرایند شناورسازی با هوای محلول استفاده شد. در این آزمایش ها مشخصه های غلظت ماده منعقدکننده، ph محلول، میزان جریان برگشتی و زمان ماند به عنوان مشخصه های قابل کنترل تأثیر گذار بر فرایند انتخاب شدند و آزمایش ها بر اساس روش های آماری طراحی و انجام گردیدند. بر اساس نتایج به دست آمده شرایط بهینه برای منعقدکننده فریک کلراید شامل استفاده از منعقدکننده با غلظت ppm32 در ph برابر 6/2 ، میزان جریان برگشتی 75 درصد و زمان ماند 20 دقیقه، منجر به بازده حذف تیرگی 52 درصد از پساب می شود. برای ترکیب فریک سولفات بازده بهینه 51 درصدی در حذف تیرگی در شرایطی مشتمل بر غلظت ppm29 از ماده منعقدکننده، ph محیط برابر 6/2، جریان برگشتی 54 درصد و زمان ماند 20 دقیقه می گردد. بهترین شرایط عملکردی برای منقعد سازنده پلی آلومینیوم کلراید در غلظت ppm40 منعقدکننده، ph حدود6، نسبت جریان برگشتی 25 درصد و زمان ماند 20 دقیقه باعث بازده حذف کدورت 55 درصد می شود. علاوه بر آزمایش های طراحی شده، تاثیر سه ترکیب طبیعی نشاسته گندم، پودر سنجد و کتیرا به عنوان کمک منعقدکننده به همراه پلی آلومینیوم کلراید به روش جارتست مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، این ترکیبات نه تنها تأثیر مثبتی در حذف کدورت از پساب مورد استفاده را نداشت، بلکه در مواردی باعث افزایش تیرگی نیز شده اند.

در جهان کنونی با توجه به بحران آب و مشکلات ناشی از آن، حفاظت از منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار است. این موضوع جوامع بشری را بر آن داشته تا نه تنها از منابع آب حفاظت کنند، بلکه به دنبال راه‏هایی برای تصفیه‏ی پساب‏ها باشند. چرا که تصفیه‏ی پساب علاوه بر جلوگیری از هدر رفت آب، کمک شایان توجهی نیز به حفاظت از محیط زیست می‏کند. شایان ذکر است که برخی از انواع پساب‏ها علاوه بر مشکلات زیست محیطی، باعث بروز بیماری‏های خطرناک برای انسان‏ها نیز می‏شوند. تصفیه‏ی پساب، با توجه به نوع پساب تولید شده، انواع مختلفی دارد. در این پژوهش به بررسی تصفیه‏ی پساب‏های صنعتی و جداسازی فلزات سنگین از آن‏ها پرداخته می‏شود. تصفیه‏ی پساب‏ها به روش‏های مختلفی انجام می‏شود که از مهم‏ترین آن‏ها می‏توان به اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون اشاره کرد. به دلیل گستردگی بحث، در این پژوهش به طور ویژه به استفاده از یک غشا با سازو کار ترکیبی اسمز معکوس- نانوفیلتراسیون به نام tfc-hr برای جداسازی یون‏های روی و سرب از پساب پرداخته می‏شود. جهت تعیین عملکرد غشا غلظت یون حذف شده، رسانایی پساب ، میزان عبور دهی(شار) و ph پساب تصفیه شده مورد بررسی قرار می گیرد. پس از انجام آزمایشات و بررسی نتایج، مشخص شد که غشای مزبور دارای جداسازی مناسبی می‏باشد، به طوری که میزان بازیابی یون روی، به طور میانگین، در غلظت‏های مختلف خوراک به 96-99 درصد می‏رسد. پارامترهای عملیاتی موثر در این فرایند عبارتند از: دما، فشار، دبی، وph. از بین این پارامترها در این‏جا، پارامتر فشار تغییر داده شده است. از دیگر پارامترهای موثر در این فرایند می‏توان به نوع نمک استفاده شده نیز اشاره کرد

یک مدل ریاضی بر پایه شبکه عصبی مصنوعی برای واحد تبدیل کاتالیستی شماره یک پالایشگاه اصفهان در طی انجام این پایان نامه بدست آمد. مدل توسعه یافته توانایی برآورد مشخصه های خروجی واحد شامل میزان محصول و درجه آرام سوزی آن و میزان تولید گاز مایع و نسبت گاز سبک تولیدی به میزان خوراک بر اساس تعیین تعداد 15 مشخصه ورودی مشتمل بر میزان خوراک و سایر مشخصه های خوراک، عمر کاتالیست و دمای میانگین وزنی بستر کاتالیست و غیره را دارد. جهت آموزش، اعتبار سنجی و آزمایش شبکه های مختلف عصبی از 819 داده صنعتی موجود استفاده شده و در نهایت بر اساس بیشترین ضریب همبستگی و کمترین خطای باقیمانده یک شبکه عصبی زنجیره ای چهار لایه که 15 نرون در لایه اول، 10 نرون در لایه دوم، 7 نرون در لابه سوم و 4 نرون در لایه آخر دارد، انتخاب گردیده است. توابع مربوط به نرون ها در همه لایه ها از نوع تانژانت سیگموئید انتخاب شده و برای آموزش شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم لونبرگ – مارکوات استفاده شد. ضریب همبستگی کلی داده های واقعی و خروجی های مدل شبکه عصبی برگزیده برابر 96942/0 و بیشترین خطای باقیمانده جهت پیش بینی عملکرد فرایند در یک دوره کاری برابر 1/2 واحد می باشد. سپس یک تابع هدف جهت بیشینه نمودن تفاوت ارزش افزوده اقتصادی واحد در حالت کاری میانگین و حالت بهینه کاری تعریف شده است و با استفاده از مدل ایجاد شده، تابع فوق برآورد شده و در نهایت با استفاده از الگوریتم ژنتیک مقادیر کلر و آب موجود در گاز گردشی، دمای میانگین وزنی بستر کاتالیست در روزهای مختلف کاری و مقادیر مختلف خوراک بهینه گردید. میانگین تفاوت ارزش افزوده اقتصادی کارکرد واحد در حالت بهینه کاری و کارکرد نرمال برابر 104× 55/6 دلار می باشد و بیانگر این موضوع است که با استفاده از نتایج به دست آمده می توان عملکرد واحد را تا حد زیادی ارتقا بخشید.

از راه هایی که می تواند کمک شایانی در این مورد انجام دهد، استفاده از روش هایی برای جلوگیری از انتشار آلاینده ها به محیط اطراف است. با توجه به محدوده اندازه ذرات آلاینده هیچ یک از سیستم های غبارگیری جامد-گاز همانند سیکلون ها، فیلترهای الیافی و یا شوینده ها نمی توانند در این راه مفید واقع شوند. این سیستم ها دارای بازده پایینی در این محدوده هستند و علاوه بر آن دارای افت فشار زیادی بوده و به سرعت نیز اشباع می شوند. اما در این میان ته نشین سازهای الکتروستاتیکی علاوه بر کارایی بسیار بالا، ذرات آلاینده بسیار کوچک را نیز می توانند حذف کنند. در این مطالعه عملکرد یک ته نشین ساز الکتروستاتیکی با سه الکترود تخلیه سیمی و دو الکترود جمع آوری صفحه ای مورد بررسی قرار گرفته است و اثر مشخصه های عملیاتی مختلف بر روی کارکرد آن توسط یک مدل سازی ریاضی بررسی شده است. هندسه مساله به صورت دو بعدی در نظر گرفته شده و میدان الکتریکی و غلظت تعداد ذرات از طریق حل معادلات مربوطه شبیه سازی شده و توسط یک برنامه کامپیوتری به دست آمده است. داده های مورد نیاز برای کارکرد برنامه شامل سرعت جریان گاز، ولتاژ و جریان ته نشین ساز الکتروستاتیکی، غلظت تعداد ذرات ورودی، ضریب نفوذ جابه جایی، ابعاد دستگاه می شود و نتایج حاصل از اجرای برنامه کامپیوتری شامل میدان الکتریکی در نقاط مختلف ته نشین ساز، میزان ولتاژ در نقاط مختلف ته نشین ساز، غلظت تعداد ذرات و بازده جمع آوری می شود. چنان که از شبیه سازی و محاسبات حاصل از آن بر می آید هنگامی که بار فضایی متغیر در نظر گرفته شد، در ولتاژهای پایین با کاهش ضریب نفوذ از 30 به 6/0 مقدار بازده جمع آوری ته نشین ساز حدود 2/3 درصد افزایش یافت و با کاهش ضریب نفوذ از 10 به 6/0 این میزان 5/1 درصد افزایش یافت و در ولتاژهای بالا تغییر ضریب نفوذ تأثیر چندانی نداشت و در بیشترین حالت باعث افزایش06/0 درصدی در بازده شد. در صورت ثابت در نظر گرفتن بار فضایی ثابت و ولتاژ اعمالی ثابت (20000 ولت) هرچه ضریب نفوذ بیشتر شد مقدار بازده ته نشین ساز کاهش یافت و در اثر تغییر ضریب نفوذ از 6/0 به 30 بازده جمع آوری حدود 3/1 درصد کاهش یافت. در اثر تغییر ولتاژ از 7000 به 10000 ولت در ضریب نفوذ ثابت 30، بازده جمع آوری ته نشین ساز 016/0 درصد و در اثر تغییر ولتاژ از 7000 به 20000ولت، بازده جمع آوری 027/0 درصد افزایش یافت. استفاده از هندسه دوم که شامل نه الکترود تخلیه سیمی است تأثیر زیادی بر بالا بردن بازده جمع آوری نداشت و در بیشترین حالت باعث افزایش 11/0 درصدی بازده شد. نتایج حاصل با مقادیر عملی آن سازگاری مناسبی داشته و اختلاف ناچیز آن ها به علت فرضیات ساده کننده در حل معادلات و شبیه سازی سیستم می باشد.

الکتروهیدرودینامیک به عنوان روشی فعال در جهت تقویت انتقال گرما به منظور حفاظت از منابع انرژی و محیط زیست، بطور وسیعی مورد توجه واقع شده است که یکی از موارد کاربردی آن، چگالش بخار می باشد. یکی از عوامل مهم تاثیر گذار در مقدار ضریب انتقال گرمای چگالشی، حضور گازهای چگالش ناپذیر درون سیستم چگالشی است. در این پایان نامه تاثیر شدت میدان الکتریکی بر یک سیستم تبریدی آزمایشگاهی حاوی گاز چگالش ناپذیر، مورد بررسی قرار گرفت و آثار غلظت های مختلف گاز چگالش ناپذیر، تغییرات شدت میدان الکتریکی و اندازه قطر الکترود بر ضریب انتقال گرمای چگالش ارزیابی شد. در این بررسی آزمایشگاهی از سیال مبرد r-134a و گاز چگالش ناپذیر هوا، در یک چگالنده افقی استفاده گردید. براساس نتایج بدست آمده از آزمایشات، اعمال میدان الکتریکی منجر به افزایش ضریب انتقال گرمای چگالشی گردید، در ضمن حضور گاز چگالش ناپذیر هوا در کنار بخارات قابل چگالش، ضریب انتقال گرما را کاهش داد که در رقابت با اعمال میدان الکتریکی است. این موضوع ناشی از تغییر ضخامت لایه مرزی در سطح انتقال گرماست. نتایج آزمایشگاهی بدست آمده نشان می دهد که با کاربرد الکترودی با قطر mm12 و اعمال ولتاژ kv8 ، بدون حضور گاز چگالش ناپذیر ضریب انتقال گرما 85% افزایش می یابد اما در همین سیستم با افزایش غلظت حجمی گاز چگالش ناپذیر حدودا به میزان 25% ، ضریب انتقال گرما بیش از 50% کاسته می شود. ولی باید در نظر داشت که همواره اعمال میدان الکتریکی، ضریب انتقال گرمای چگالشی حتی در غلظت های مختلف از گاز چگالش ناپذیر، افزایش می یابد.

تقویت انتقال جرم سبب افزایش بازده و صرفه جویی در زمان فرآیندهای شامل انتقال جرم می شود. از طرفی این افزایش انتقال جرم می تواند به صورت فعال یا غیر فعال صورت پذیرد. در روش فعال نیروهای خارجی مانند نیروهای الکتریکی و مغناطیسی سبب افزایش شدت انتقال جرم می شوند. در روش های غیر فعال تغییر در هندسه مجموعه همانند شیار دار کردن سطوح سبب افزایش شدت انتقال می شود. روش الکتروهیدرودینامیک به عنوان یک روش فعال می باشد که ضمن صرف انرژی کمتر نسبت به روش های سنتی خشک کردن خطری برای محیط زیست نیز ایجاد نمی کند. این روش به فرایند کوپل کردن میدان الکتریکی با میدان سیال در محیط سیال دی الکتریک با اعمال یک نیروی حجمی اضافه از طرف میدان اعمال شده به سیال تلقی می گردد. در این روش هر دو میدان ولتاژ بالا و جریان پایین مستقیم و غیر مستقیم می تواند بر سیال دی الکتریک جاری بین الکترودهای مثبت و منفی اعمال گردد. پژوهش ها نشان دهنده افزایش 200 تا500 درصدی افزایش شدت انتقال جرم در صورت استفاده از الکتروهیدرودینامیک می باشد. در پژوهش حاضر معادلات حاکم بر فرآیند خشک کردن تحت تاثیر الکتروهیدرودینامیک استخراج شد. پس از استخراج معادلات حاکم با توجه به شرایط هندسه موجود در پژوهش حاضر شرایط مرزی مناسب انتخاب شد. با حل معادلات حاکم و تایید صحت آن پس از مقایسه با داده های تجربی تحلیل حساسیت مدل با تغییر پارامترهای تاثیر گذار بر متغیر وابسته مدل همانند میزان ولتاژ اعمالی، دمای هوای اطراف، سرعت هوای ورودی ، فاصله الکترود از سطح و زمان انجام گردید. با انجام تحلیل حساسیت و مشاهده نحوه تاثیرگذاری متغیرهای مختلف بهینه سازی مدل استخراج شده تحت شرایط عملیاتی پژوهش حاضر انجام گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که افزایش ولتاژ اعمالی سبب کاهش زمان رسیدن جسم به رطوبت تعادلی خواهد شد. به طوریکه با فاصله 10 میلیمتری الکترود از سطح و بدون جریان هوا ورودی و همچنین دمای 60 درجه سیلسیوس ولتاژ 8000 ولت به عنوان بیشترین ولتاژ اعمالی رطوبت جسم را پس از 520 دقیقه به تعادل با رطوبت هوای اطراف می رساند. در یک ولتاژ ثابت، سرعت و دمای مشخص هوا کاهش فاصله الکترود از سطح سبب کاهش زمان ایجاد رطوبت تعادلی گردید. کاهش فاصله الکترود از سطح از 10 به 7 میلیمتر به صورت میانگین سبب کاهش 2/7 برابری زمان رسیدن به رطوبت تعادلی شد. سرعت هوای ورودی تنها در حالت توسعه یافته سبب ایجاد کاهش زمان خشک شدن گردید. برآیند سرعت توسعه نیافته با میدان الکتریکی از بین بردن باد کرونا بود. حداکثر سرعت هوای ورودی تا 2 متر بر ثانیه در ولتاژهای مختلف سبب افزایش سرعت برآیند گردید و در سرعت های بالاتر با کاهش سرعت کرونا تاثیرات منفی نشان داد. افزایش دمای هوا نیز سبب افزایش شدت تبخیر از سطح و کاهش زمان رسیدن به رطوبت تعادلی گردید. افزایش دما از 30 به 40 و سپس 50 درجه سیلسیوس تاثیر آشکاری بر کاهش زمان خشک شدن جسم نشان داد ولی افزایش دما به بیش از 50 درجه سیلسیوس تغییر محسوسی در کاهش زمان خشک شدن نداشت.

در این پایان نامه مدلسازی، شبیه سازی و کنترل یک برج تقطیر واکنشی برای تولید اتیل استات با استفاده از روش مدل مراحل تعادلی و بر پایه معادلات موازنه جرم و انرژی مورد پژوهش قرار گرفت. تعادلات همزمان فازی- واکنشی با استفاده از ضریب تصحیح z بررسی شد و در انتها نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید. سپس با به کارگیری مدل پویا، اثر مشخصه های فرآیندی مانند نسبت جریان برگشتی، بار حرارتی جوش آور، سرعت واکنش شیمیایی و مقدار موجودی مایع روی سینی، دما و همچنین تغییر ترکیب درصد خوراک مورد بررسی قرار گرفت. . به منظور کنترل غلظت محصول بالا و به دلیل ماهیت غیر خطی فرآیند، از یک سامانه کنترل تطبیقی با جدول بندی بهره استفاده شد. مشخصه های کنترل کننده pid به روش کوهن-کن تنظیم و مقادیر آن به روش های انتگرالی و با استفاده از روش های عددی و همچنین الگوریتم pso بهینه و مقایسه شدند که منجر به بهبود پاسخ سیستم مدار بسته گردید.

هدف این تحقیق شناسایی رسوبات و پیداکردن روشی برای دفع مطلوب آنها بوده است . براساس مطالعات انجام شده و با توجه به اینکه قسمت عمده این رسوبات را کلسیم کربنات تشکیل می دهد، دو شیوه برای دفع این مواد به همراه جزئیات کامل روشها پیشنهاد شده است . روش اول استفاده از این مواد در تولید موزائیک که نوعی بتن پیش ساخته در کفپوش کردن است ، می باشد. برای بالا بردن استحکام و دوام این موزائیک ها استفاده از میکروسیلیس پیشنهاد شده است . با انجام آزمایشهای لازم مقدار بهینه میکروسیلیس در این محصول 10 تا 13 درصد سیمان مصرفی تعیین شده است . روش دوم استفاده از این رسوبات به عنوان پرکننده در پلیمرها می باشد. بدین منظور نمونه هایی از جنس پی . وی . سی و از نوع نرم ساخته شدند. این نمونه ها در دو گروه قرار گرفتند، یک گروه از نمونه هایی که حاوی 40 و 50 و 60 درصد از پرکننده کلسیم کربنات موجود در بازار بودند، تشکیل می شدند و گروه دیگر، از نمونه هایی که حاوی همان مقادیر از پرکننده ولی از نوع رسوبات حاصل از زلال کننده ها بودند، تشکیل می شدند. با انجام آزمایش های مختلف این دو دسته از نمونه ها با یکدیگر مقایسه شدند و بررسی نتایج ثابت کرد که رسوبات حاصل از زلال کننده ها قابلیت استفاده در پلیمرها به عنوان پرکننده را دارا هستند.