مهمترین پارامترهای اثرگذار بر رفتار هیدرودینامیک راکتور هواخیز، ماندگی گاز و سرعت چرخش مایع می باشد. علم دینامیک سیالات محاسباتی مجموعه تکنیک های حل عددی معادلات حاکم بر راکتور می باشد که جهت بررسی هیدرودینامیک راکتور مورد استفاده قرار گرفته است.شبیه سازی هیدرودینامیک سه هندسه متفاوت از راکتور هواخیز در بازه ای از سرعت های ظاهری گاز ورودی به راکتور از 3- 10 تا m/s 0/12 به صورت سه بعدی و در شرایط ناپایا برای سیستم دوفازی آب و هوا انجام شده است. هندسه 1 دارای جداکننده گاز مایع بوده و هندسه 2 و 3 فاقد جداکننده می باشد. هندسه 3 نسبت به هندسه 2 دارای ابعاد بزرگتری می باشد. ارتفاع هندسه 1، 2 و 3 به ترتیب 3/06، 1/2 و m 2/2 است. قطر بالابرنده در هندسه 1، 2 و 3 به ترتیب 0/1، 0/093 و m 0/106 است. شرایط عملیاتی، فشار 1 و atm 10 می باشد. مدل دوفازی بر پایه دیدگاه اویلر – اویلر و مدل آشفتگی k-∋ و rng k-∋ برای شبیه سازی ها مورد استفاده قرار گرفت. مدل استفاده شده در هندسه 1 توافق خوبی با نتایج تجربی دارد. در هندسه 1، سرعت متوسط مایع در بالابرنده و ناودانی و ماندگی فاز گاز، با افزایش سرعت گاز ورودی افزایش یافته و با افزایش فشار کاهش می یابد. به دلیل عملکرد مناسب جداکننده گاز – مایع، ماندگی گاز در ناودانی صفر بوده و رژیم جریان در راکتور همگن می باشد که موجب بیشینه شدن نیروی محرکه چرخش می گردد.در هندسه 2 با افزایش سرعت گاز رژیم جریان تغییر کرده و رژیم ناهمگن می گردد، جریان لخته ای تشکیل شده و به دلیل استفاده از مدل دراگ حبابی خطای زیادی ایجاد می شود. در هندسه 2 و3 در برخی از سرعت های گاز ورودی به راکتور با افزایش سرعت گاز، سرعت چرخش مایع کاهش می یابد. دلیل این پدیده افزایش ماندگی گاز در ناودانی و کاهش نیروی محرکه چرخش مایع می باشد.

امروزه از برج های سینی دار در فرآیندهای مختلف جداسازی نظیر جذب، تقطیر و استخراج در مقیاس گسترده ای استفاده می شود. از جمله مزایای این برج ها نسبت به برج های آکنده می توان به ظرفیت های بالا، مقاومت در برابر گرفتگی، تعمیر، نگهداری آسان، تمیزکاری، موجودی مایع کم، نسبت مایع به گاز کم، نیاز به خنک کردن، وجود جریان های جانبی و کاربرد در نوسانات دمایی نام برد. اهمیت اقتصادی برج های سینی دار کاملا روشن است و هرگونه افزایش بازده برج ها، منجر به افزایش درآمد چشمگیری خواهد شد. بدین جهت ارائه ی مدل هایی بر اساس دینامیک سیالات محاسباتی برای درک بهتر هیدرودینامیک سینی ها آغاز شد. در ادامه ی کارهای صورت گرفته ی قبلی مدل سازی پدیده های ریزش و ماندگی در سینی ها هدف تحقیق حاضر می باشد. برای بررسی و ارزیابی پارامترهای هیدرودینامیکی سینی غربالی در هنگام ریزش و ماندگی و نیز تعیین میزان ریزش و ماندگی مدل هایی ارائه گردیده است که بر اساس معادلات ناویر استوکس پایه ریزی شده اند و روابط با ابزار دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) مورد ارزیابی قرار گرفته اند. از نسخه های نرم افزارهای تجاری و قدرتمند workbench برای رسم هندسه و شبکه بندی آن و cfx-11 برای تعریف فیزیک مسئله، اعمال شرایط مرزی، اجرای مدل و تحلیل نتایج استفاده شده است که هر دو محصول شرکت ansys می باشند. آزمایشات مربوط به عملیات هیدرولیکی تقطیر سیستم آب و هوا در فشار اتمسفری در یک برج سینی دار در مقیاس صنعتی به قطر 1/22 متر انجام گرفت. هیدرودینامیک سینی غربالی در گستره ی وسیعی از دبی های مختلف بخار و مایع در رژیم های سرکف و حبابی صورت پذیرفت. مقادیر افت فشار خشک سینی با مسدود کردن ناودانی ها اندازه گیری شد. مقادیر افت فشار خشک، افت فشار تر، میزان ریزش و میزان ماندگی که توسط آنالیز cfd محاسبه شده اند با داده های تجربی منابع و آزمایشگاهی مقایسه شده و میزان متوسط خطای نسبی مربوط به تخمین افت فشار خشک برابر 9/75 درصد بدست آمد. در نهایت، توافق خوبی بین نتایج بدست آمده از شبیه سازی ها و داده های تجربی مشاهده شد و این هم خوانی گویای کارآیی مدل های پیشنهاد شده برای مدل سازی هیدرودینامیک سینی در حال ریزش و ماندگی می باشد.

یکی از انواع برجهای تقطیر سینی دار، برج تقطیر با سینی های مخروطی چرخان (scc) میباشد.در این تحقیق دو سایز مختلف از این نوع برج از جهت پارامتر های افت فشار و ظرفیت، مورد بررسی قرار گرفته است.مهمترین نتایج بدست آمده از این تحقیق، عبارتند از: تولید هندسه و شبکه بندی مدل ها بوسیله نرم افزار ansys worckbench-11 و تعریف پارامترها، شرایط مرزی، حل معادلات و بررسی نتایج نرم افزار بوسیله cfx-11 انجام شد.در این تحقیق به بررسی پارامترهای افت فشار و طغیان در دو برج تجاری(dc=.81m) و آزمایشگاهی(dc=.148m)پرداخته شدو با استفاده از اطلاعات طغیان برج ها محدوده عملکرد در دو برج تخمین زده شد. به این ترتیب محدوده عملکرد برج هایی با اقطار بین این دو برج بدست آمد. در تحقیق حاضر از مش های هرمی، چهار وجهی و منشوری استفاده شده است. ساختار مش از نوع نامنظم(unstructured)می باشد . برای برج آزمایشگاهی در مش با اندازه 2 میلی متر و برای برج تجاری در مش به اندازه 9 میلی متر بهترین همگرایی برای جوابها بدست آمد. تعداد کل مش های استفاده شده برای برج تجاری برابر با 750833 و برای برج آزمایشگاهی برابر با 384596 می باشد. در مورد افت فشار خشک متوسط خطای نسبی برای برج آزمایشگاهی برابر با 11 درصد و برای برج تجاری برابر با 13 درصد می باشد.در برج آزمایشگاهی، میزان متوسط خطای نسبی محاسبه شده برای داده های افت فشار دو فازی برای مجموع شدت جریانهای مایع6/0، 9/0 و 2/1 لیتر بر دقیقه برابر10 درصد می باشد. در برج تجاری، میزان متوسط خطای نسبی محاسبه شده برای داده های افت فشار دو فازی برای مجموع شدت جریانهای مایع7/0، 1 و 4/1 کیلو گرم بر ثانیه حدود 15 درصد می باشد. با افزایش سرعت چرخش و افزایش دبی هوا در شدت جریان مشخص گاز و مایع، افت فشار خشک و دوفازی افزایش می یابد. که این موضوع با نتایج تجربی مطابقت دارد.از نتایج این تحقیق می توان در تخمین پارامتر های افت فشار، طغیان، راندمان برج و طراحی قطرانواع برج های scc استفاده کرد.

هیدرودینامیک بسترهای شارانیده گاز-جامد با استفاده از نرم‏افزارهای فلوئنت و mfix، مطالعه شده ‏و بمنظور بررسی اعتبار مدل‎های پیشنهاد شده، از داده‎های تجربی موجود در برخی منابع علمی استفاده گردیده است. تاثیر برخی مدل‎های کشندگی اصلی و اصلاح شده بر پایه حداقل سرعت شارانیده شدن (umf )، مطالعه شده است. نتایج حاصل از شبیه?سازی?ها نشان می‏دهند که مدل‎های کشندگی به استثناء مدل‎های اصلاح شده، از لحاظ کیفی نتایج یکسانی ارائه می‎دهند درحالی?که از لحاظ کمّی با هم اختلاف دارند. مدل‎های کشندگی اصلاح شده بر اساس umf، هیدرودینامیک بسترهای شارانیده حاوی ذرات نوع b را بر خلاف ذرات ریز a، به‏شکل مطلوب پیش?بینی نمی‎کنند. تاثیر بافل?های حلقوی بر روی الگوی جریان و مخلوط شدن ذرات نوع b در بستر شارانیده شده نیز به‏طور کیفی مطالعه گردیده است. در بررسی پدیده لخته? و انتقال رژیم حبابی به لخته‎ای مشاهده شده است که مدل‎های گوناگون کشندگی، به‏طور کیفی تشکیل لخته را پیش بینی می کنند در حالی?که نتایج کمّی آنها با هم اختلاف دارند. علاوه بر این پارامترهای موثر بر حرکت ذرات جامد درون بستر (سرعت گاز و نسبت ارتفاع ایستایی بستر به عرض آن) نیز بررسی شده‏اند. در این تحقیق تاثیر سرعت?های بالای گاز بر روی هیدرودینامیک بسترهای شارانیده مطالعه شده است که استفاده از مدل?های متلاطم ( و سیمونین) منجر به بهبود نتایج شبیه?سازی شده است. تاثیر توزیع‏کننده?های گاز از جمله توزیع‏کننده کامل یکنواخت، توزیع‏کننده سوراخ‏دار و توزیع‏کننده پاره?ای و نیز تاثیر لوله داخلی با شکاف جانبی، مطالعه شده?اند. نتایج شبیه?سازی نشان می‎دهند که هر گونه تغییری در ساختار بستر منجر به اعمال تغییرات عمده در مدل میگردد و در نتیجه به‏منظور رسیدن به یک مدل مناسب، علاوه بر مدل‏های کشندگی، مدل‎های اصطکاکی و روش‏های گسسته‎سازی نیز می‏بایست بررسی گردند. در بسترهای با توزیع‏کننده پاره?ای و لوله شکاف?دار جانبی، مدل‏های اصطکاکی نقش مهمی را در شبیه?سازی هیدرودینامیک این بسترها ایفا می?کنند. اعمال شرط مرزی جانسون و جکسون برای فاز پراکنده بر روی دیواره به ویژه برای بستر حاوی لوله شکاف?دار، منجر به بهبود نتایج مدل می‎‏شود. با کاهش نیروی کشندگی به‏کمک یک فاکتور مقیاس مناسب (scale factor)، نتایج هیدرودینامیکی قابل‏قبولی در سرعت?های بالای گاز در بستر حاوی ذرات نوع a به‏دست آمده و نیز برخی پارامترهای هیدرودینامیکی بستر پیش‏بینی شده‏اند. بمنظور مطالعه بیشتر مدل پیشنهاد شده برای شبیه?سازی بسترهای حاوی ذرات ریز نوع a، یک بستر حاوی ذرات fcc که در آن واکنش تجزیه اُزن رخ می‎دهد شبیه‏سازی شده و تاثیر وزن fcc بر روی درصد تبدیل خروجی از بستر نیز مطالعه گردیده است. نهایتاً بسترهای فواره?ای معمولی، حاوی لوله متخلخل و نا?متخلخل شامل ذرات با دو اندازه مختلف شبیه‏سازی شده‏اند. مدل پیشنهاد شده، رفتار جریان گاز و ذرات را در بستر فواره?ای حاوی لوله داخلی بخوبی پیش‏بینی می‏کند و یک گام رو به جلویی برای شبیه‏سازی این سیستم‎ها ارائه می‎دهد.

آکنههای ساختاریافته از بهترین ابزار درونی برج ها شناخته شده اند که بازده انتقال جرم بالایی بدون نقصان در ظرفیت هیدرولیکی در مقایسه با آکنه های نامنظم و انواع سینی ها ارائه می دهند و به طور گسترده در بسیاری از صنایع عملیاتی، بویژه تقطیر و استخراج استفاده می شوند. ترشوندگی سطح جامد توسط مایعات پارامتر مهمی در فرآیندهای مهندسی شیمی مانند تقطیر، جذب و دفع می باشد. میزان سطح ترشونده در برج های پر شده به طور قابل ملاحظه ای در ایجاد سطح موثر و افزایش میزان انتقال حرارت و جرم نقش دارد. هدف کار حاضر، محاسبه سطح موثر سیستم آب- هوا در یک مدل 3 بعدی شامل دو صفحه از آکنه ساختار یافته gempak 2a با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی می باشد. هندسه مدل توسط نرم افزار gambit رسم گردید و برای شبیه سازی از نرم افزار cfx-11 استفاده شد. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی و برخی روابط تجربی موجود مقایسه گردید. خطای محاسبه شده نتایج افت فشار خشک و دو فازی حاصل از شبیه سازی در مقایسه با داده های آزمایشگاهی، به ترتیب برابر 2/14% و 6/16% می باشد. بدلیل در دسترس نبودن داده های آزمایشگاهی نتایج محاسبه سطح موثر توسط آنالیز cfd با مدل های تجربی مقایسه گردید. اثر دو عامل، سرعت گاز و مایع روی سطح موثر تحقیق شد. مدل های olujic و onda در مقایسه با نتایج شبیه سازی با تغییر سرعت گاز، نتایج بهتری ارائه کردند و خطای نسبی متوسط برای این دو مدل بترتیب برابر 5% و 2/5% می باشد. کمترین خطای نسبی متوسط بدست آمده با تغییر سرعت مایع توسط مدل های brunazzi و onda می باشد که بترتیب برابر 7/8% و 6/3% است. مطابقت نسبی خوبی بین نتایج شبیه سازی، داده های آزمایشگاهی و روابط تجربی مشاهده شد، که نشانگر مناسب بودن مدل پیشنهادی برای شبیه سازی برج های با آکنه ساختار یافته می باشد.مطابقت نسبی خوبی بین نتایج شبیه سازی، داده های آزمایشگاهی و روابط تجربی مشاهده شد، که نشانگر مناسب بودن مدل پیشنهادی برای شبیه سازی برج های با آکنه ساختار یافته می باشد.

برجهای آکنده، حاوی آکنه های ساختاریافته در فرآیندهای جداسازی، نظیر تقطیر و جذب کاربرد فراوانی دارند. از ویژگیهای این برجها نسبت به برجهای سینی دار و آکنه های نامنظم، می توان به افت فشار کمتر و بازده بالاتر اشاره کرد. با یک طراحی دقیق در آکنه های ساختاریافته و برجهای حاوی آن می توان ظرفیت و بازده بالایی را در کنار کمترین هزینه فراهم نمود. افت فشار یکی از مشخصه های مهم در محاسبه قطر بهینه برج بوده و همچنین برای طراحی آکنه های جدید با ظرفیت بیشتر، باید الگوی جریان در آنها مطالعه شود.برای این منظور از دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) بعنوان روشی سریع و ارزان برای تحلیل هیدرودینامیک در آکنه های ساختاریافته استفاده شده است. دراین تحقیق هیدرودینامیک آکنه mellapakplus 752y مورد مطالعه قرار گرفته است و از نرم افزار cfx-11 جهت انجام محاسبات استفاده شده است. این آکنه انحنایی در دو انتهای المان خود دارد که این ویژگی هندسی باعث افزایش ظرفیت آن نسبت به انواع قدیمی آکنه ها شده است. برای انجام شبیه سازی از یک مدل سه بعدی که فضای میان دو صفحه موجدار می باشد استفاده شده است. نتایج cfd مشخص کرد در این آکنه، فاز گاز در ناحیه رژیم آشفته قرار دارد و برای شبیه سازی، مدل آشفتگی bsl پیش بینی خوبی را در این زمینه انجام می دهد. نتایج افت فشار یک فازی و دو فازی تطابق خوبی با داده های تجربی دارند که خطای محاسبات برای این دو پارامتر بترتیب برابر 19 و 22 درصد می باشد. برای بررسی ویژگی هندسی ذکر شده، این آکنه با آکنه ای با مشخصات یکسان با این تفاوت که انحنایی نداشته باشد مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که وجود انحنا باعث کاهش سرعت فاز گاز در خروجی مدل می شود که افت فشار یک فازی و دو فازی در آکنه جدید، بترتیب 10 و 11 درصد کمتر، نسبت به آکنه بدون انحنا می باشد. همچنین تأثیر قرار دادن صفحه ای صاف میان صفحات موجدار نیز بررسی شد که نتایج نشان داد با این عمل افت فشار یک فازی و دو فازی در ناحیه انباشتگی بترتیب 17 و 9 درصد کاهش می یابد که نتیجه آن ظرفیت بیشتر است.

برج های سینی دار و برج های آکنده حاوی آکنه های ساختاریافته مهمترین نوع برج هایی هستند که در پالایشگاه ها و صنایع شیمیایی از آنها استفاده می شود. مطالعه سینی ها یکی از گسترده ترین مسائل مربوط به برج است که طی سالهای اخیر محققان را بر آن داشته تا به منظور افزایش ظرفیت و راندمان، سینی هایی با شکلها و کاربردهای مختلف طراحی کنند. یکی از انواع سینی ها، سینی های غربالی جریان دو سویهdualflow) (sieve tray (ds tray)، می باشد که سینی های بدون ناودانی با پروفیل جریان ناهمسو هستند. سینی های جریان دو سویه با آکنه های منظم (structured packing tray(sp tray)) نیز نوع جدیدی از ds tray است که شامل لایه نازکی از آکنه ساختار یافته می باشد. این سینی ها در فرایندهای تقطیر، جذب و دفع استفاده می شود. طراحی بهینه سینی در برج ها نقش بسیار بالایی در کارایی و عملکرد برج ها و در نتیجه کاهش هزینه ها خواهد داشت. افت فشار و پارامتر های هیدرولیکی برج جزء پارامتر های مهم طراحی هستند که به صورت مستقیم بر روی راندمان و ظرفیت برج تاثیر می گذارند. در این تحقیق مدل های سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی(cfd)، برای پیش بینی هیدرودینامیکsp tray وds tray مورد بررسی قرار گرفته اند. برای انجام این کار از نرم افزار gambit برای رسم هندسه و شبکه بندی آن و از نرم افزار تجارتی cfx11 برای حل عددی استفاده شده است. مقادیر افت فشار خشک، افت فشار دو فازی و ارتفاع سرکف sp tray با دو ضخامت و ds tray که توسط آنالیز cfd محاسبه شده اند، با داده های تجربی و آزمایشگاهی مقایسه شده و در مجموع، مطابقت خوبی بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی مشاهده شد و این تطابق، نشان دهنده کارآیی خوب مدلهای پیشنهاد شده جهت شبیه سازی پارامترهای هیدرودینامیکی در این سینی ها می باشد.

امروزه تقطیر به عنوان یکی از اقتصادی ترین و مطمئن ترین روش های جداسازی در صنایع شیمیایی، نفت، گاز و پتروشیمی معرفی شده است و اغلب به عنوان اولین و پرکاربردترین روش جداسازی مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرایند، افزایش روزافزون تقاضا جهت محصول خالص تر و نیاز به بازده بالاتر، سبب ارائه ی روش های جدید تقطیر و مطالعه برای بهبود طراحی ها شده است. اما با توجه به مصرف بالای انرژی در فرایند تقطیر، تلاش برای افزایش بازده از طریق طراحی مناسب تر افزایش یافته است. به دلیل هزینه ی بالای انجام تحقیقات آزمایشگاهی، روی آوردن به مدل سازی مخصوصا با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی روز به روز افزایش یافته است. ناودان نقش کلیدی و بسزایی در انتقال جرم درون برج دارد و می تواند تأثیرات زیادی بر روی هیدرودینامیک سینی های غربالی داشته باشد. به همین منظور در نظر گرفتن آن می تواند به بهبود طراحی و در نتیجه به افزایش بازده و کاهش انرژی مصرفی کمک شایانی کند. در این تحقیق با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی یک مدل سه بعدی دو فازی برای سیستم آب- هوا بر اساس هندسه و شرایط عملیاتی سینی غربالی سولاری و بل با در نظر گرفتن ناودان های ورودی و خروجی ارائه شده است. مدل در نظر گرفته شده برای جریان گاز و مایع در قالب اولری- اولری است. به علت اینکه ناحیه ی سرکف سینی برای ما مهم است، فاز بخار، فاز پراکنده و فاز مایع را پیوسته در نظر می گیریم. جریان فاز مایع آشفته و جریان بخار آرام است. مدل سازی توسط نرم افزار ansys cfx 11 انجام شده است. پارامترهای هیدرودینامیکی از جمله توزیع سرعت مایع روی سینی، ارتفاع مایع زلال، ارتفاع سرکف و متوسط جزء حجمی مایع در سرکف با داده های تجربی سولاری و بل و همچنین روابط تجربی مقایسه شده است. توزیع سرعت افقی مایع روی سینی در اکثر نقاط نسبت به نتایج مدل سازی جسیت و همکاران که ناودان ورودی را در تحقیقشان در نظر نگرفتند، به نتایج تجربی سولاری و بل نزدیکتر هستند. نتایج با ناودان ورودی برای ارتفاع مایع زلال انطباق بهتری با داده های تجربی نسبت به مدل های قبلی بدون در نظر گرفتن ناودان، نشان می دهند و برای پارامترهای ارتفاع سرکف و جزء حجمی مایع در سرکف نیز نتایج با روابط تجربی مقایسه شده اند و انطباق خوبی دارند. علاوه بر پارامترهای ذکر شده، در این تحقیق به الگوی جریان مایع روی سینی، توزیع سرعت بخار در سوراخ های سینی و توزیع مایع درون سیستم پرداخته شده است. همچنین از داده های استخراج شده از نتایج cfd شکل پروفایل سرعت مایع ورودی به سینی پیش بینی شده و فرم سهموی بودن آن اثبات گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در نظر گرفتن ناودان ورودی در مدل سازی ها می تواند پیش بینی هیدرودینامیک سینی های غربالی برج های جداسازی را بهبود بخشد و به احتمال زیاد به دقیق تر شدن نتایج بازده کمک کند. با توجه به اثبات فرم سهمی بودن پروفایل مایع ورودی به سینی، در نظر نگرفتن ناودان ورودی می تواند باعث صرفه جویی در زمان محاسبات گردد، اما توصیه می گردد که مدل سازی با در نظر گرفتن ناودان ورودی و خروجی انجام شود تا نتایج دقیق تر و قابل قبولی را در پی داشته باشد.

در صنعت نفت و گاز، جریان های چندفازی در تجهیزات انتقال و تولید نفت و گاز بسیار کاربرد دارند. خطوط لوله افقی و شیبدار از جمله قسمت های مهم در تجهیزات انتقال نفت و گاز از دریا به ساحل هستند. در انتقال جریان های چندفازی مواردی مانند تشکیل لخته، افت فشار و تغییر فاز را باید در نظر داشت. وجود لخته های طولانی در خطوط لوله گاز کاهش بازده جریان را در پی دارد. از این-رو مجموعه ای از شبیه سازی ها برای محاسبه ی رژیم های جریان درون یک لوله افقی انجام شد و نتایج بصورت کیفی با نمودار بیکر مقایسه گردید. در این پروژه، به بررسی اثر شیب های جزئی منفی روی مکانیسم تشکیل لخته ها نیز پرداخته شد. جریان لخته ای در لوله های شیبدار و افقی یک رویداد رایج در کاربردهای مهندسی و عملیات صنعتی محسوب می شود. محاسبات جریان دوفازی هم جهت آب-هوا درون لوله های افقی و شیبدار در شرایط جریان لخته ای با داده های آزمایشگاهی هانرتی و همکارانش مقایسه شده و نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی تطابق خوبی داشتند. میزان خطا در تخمین مقدار ماندگی مایع 11% تعیین گردید. مطالعه جریان ها با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و مدل دوفازی حجم سیال (vof)، جهت پیشگویی نوع جریان در لوله ی افقی به قطر 8 سانتی متر و طول 7 متر انجام شد. برای تعیین پارامترهای مهم جریان لخته ای (مثل فرکانس لخته، سرعت انتقالی لخته، ماندگی مایع و افت فشار) شبیه سازی ها در لوله ایی به قطر 63/7 سانتی متر و طول 5 متر به صورت افقی و با شیب های 5/0- و 8/-0 درجه انجام شدند. تطابق نتایج مدل دینامیک سیالات محاسباتی و داده های آزمایشگاهی نشان داد که استفاده از مدل دوفازی حجم سیال (vof) برای مطالعه جریان های دوفازی بسیار سودمند است.

در پژوهش حاضر مدل سه بعدی و دوفازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه سازی هیدرولیک و انتقال جرم روی سینی غربالی مستطیلی ارائه شده و بازده مورفری و نقطه ای سینی محاسبه شده است. پارامترهای هیدرولیکی نظیر ارتفاع مایع زلال، ارتفاع سرکف، توزیع سرعت مایع در عرض سینی بررسی شده است. همچنین توزیع دمای مایع و غلظت متانول فاز مایع در طول سینی نشان داده شده است. در بخش اول شبیه سازی ها اثر تغییر قطر سوراخ ها بر هیدرولیک سینی و میزان انتقال جرم صورت گرفته بر روی سینی بررسی شده است. در دو هندسه مورد استفاده از نظریه هیگبی برای ضریب انتقال جرم و از رابطه رانز-مارشال برای ضریب انتقال حرارت استفاده شده است. به دلیل افزایش نقاط ساکن مایع، افزایش قطر حباب ها و کاهش سطح تماس دو فاز میزان انتقال جرم و انتقال حرارت روی هندسه شماره 1 (هندسه با تعداد سوراخ های 132 و قطر سوراخ mm 5/7) کاهش یافته و خطای بیشتری با داده های تجربی دارند.نتایج هندسه شماره 2 (قطر سوراخ mm 8/1، تعداد سوراخ های 2465) سازگاری بهتری با داده های آزمایشگاهی نشان داده اند. در بخش دوم اثر نظریه ضریب انتقال جرم مایع بررسی شده است. در این شبیه سازی ها از دو نظریه هیگبی و srs برای محاسبه ضریب انتقال جرم مایع استفاده شده است. نظریه srs مستقل از قطر حباب بوده و میزان انتقال جرم صورت گرفته روی سینی را بیشتر پیش بینی می کند. غلظت مایع خروجی در این شبیه سازی به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر می باشد. در ادامه این بخش ضریب فعالیت فاز مایع نیز در محاسبات نظریه srs اعمال شده است. به دلیل ایده آل بودن محلول آزمایشات ( متانول- نرمال پروپانول) این ضریب اثر بسیار ناچیزی در محاسبات انتقال جرم داشته است. در نهایت برای تمامی شبیه سازی های انتقال جرم بازده نقطه ای و بازده مورفری سینی محاسبه شده است. خطای محاسبات هیدرولیک در حدود 11% و خطای محاسبات بازده در حدود 19% داده های آزمایشگاهی در دسترس می باشد.

برج های آکنده حاوی آکنه های ساختار یافته در فرآیندهای جداسازی نظیر تقطیر و جذب کاربرد فراوانی دارند. در مقایسه با آکنه های نامنظم و انواع سینی ها، آکنه های ساختاریافته دارای ویژگی های بارزی از جمله افت فشار کمتر و راندمان جداسازی بالاتر می باشند. بدین منظور ارائه مدل هایی بر اساس دینامیک سیالات محاسباتی جهت تخمین افت فشار، راندمان جداسازی و چگونگی توزیع فازها در یک برج آکنده حاوی آکنه های ساختار یافته هدف این تحقیق می باشد. جهت بررسی و ارزیابی پارامترهای هیدرودینامیکی و انتقال جرم در برج های آکنده مدل هایی که بر اساس معادلات ناویر استوکس و معادلات انتقال جرم پایه ریزی شده اند ارائه گردیده است و روابط با ابزار دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) و توسط نرم افزار تجارتی و قدرتمند cfx-11 که محصول شرکت ansys می باشد مورد ارزیابی قرار گرفته اند. مقادیر افت فشار بستر خشک، افت فشار مرطوب و راندمان جداسازی که توسط آنالیز cfd محاسبه شده اند، با داده های تجربی مقایسه شده و میزان متوسط خطای نسبی مربوط به تخمین افت فشار خشک، افت فشار مرطوب و راندمان جداسازی به ترتیب برابر با 12، 14 و 8 درصد بدست آمد. در مجموع، مطابقت نسبتاً خوبی بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی مشاهده شد و این تطابق نشان دهنده کارآیی خوب مدل های پیشنهاد شده جهت شبیه سازی پارامترهای هیدرودینامیکی و انتقال جرم در برج های آکنده حاوی آکنه های ساختاریافته می باشد.

در این تحقیق به بررسی افزایش ظرفیت یکی از مهمترین واحدهای پالایشگاهی پرداخته شده است. واحد تثبیت کننده بالاسری تقطیر اتمسفریک پالایشگاه شیراز دارای دو برج سینی دار از نوع valve tray می باشد. از فرآورده های مهم این واحد نیز بنزین خام سبک و بنزین خام سنگین می باشد. یکی از راه کارهای موثر در جهت افزایش ظرفیت برج ها استفاده از آکنه های ساختاریافته در برج می باشد. با توجه به مزایای آکنه های ساختاریافته به لحاظ کاهش افت فشار و راندمان جداسازی بالا نسبت به سینی ها، استفاده از آن ها در جهت افزایش ظرفیت مناسب می باشد. در ابتدا واحد مورد نظر با شرایط عملیاتی کنونی با کمتر از5 درصد خطا شبیه سازی گردید. نتایج بدست آمده از شبیه سازی تطابق بسیار مناسبی را با نتایج آزمایشگاهی و شرایط عملیاتی پالایشگاه شیراز نشان می دهد. پس از آن به اعمال تغییرات در ساختار داخلی برج ها پرداخته شد. با جایگزینی آکنه های ساختاریافته میزان کاهش افت فشار در برج بوتان گیری از 140 به 18 میلی بار و در برج تفکیک کننده از196 به 23 میلی بار کاهش یافت. همچنین دو مدل افت فشار eckert و stichlmair نیز مورد بررسی قرار گرفتند. که مدل stichlmair نتایج بهتری را نسبت به مدل eckertنشان می دهد. با افزایش دبی خوراک ورودی به واحد، تاثیرات فرآیندی و تجهیزاتی بر روی برج ها مورد بررسی قرار گرفته است. ظرفیت دبی ورودی به واحد با برج های حاوی آکنه های ساختاریافته از نوع mellapak 20 درصد نسبت به حالت سینی دار افزایش یافت. همچنین کیفیت محصولات خروجی از این واحد در مقایسه با قبل برای فرآورده بنزین خام سبک، بر حسب متوسط درصد نسبی خطا از37/4 به 50/2 و برای فرآورده بنزین خام سنگین، متوسط درصد نسبی خطا از04/2 به 42/1 رسید.

طراحی شبکه مبدلهای حرارتی یکی از بخشهای مهم طراحی فرآیند می باشد. با طراحی اصولی این شبکهها میتوان هزینه کلی واحد را تا حد قابل ملاحظهای کاهش داد. . با این وجود برخی از تغییراتی که پس از طراحی در شرایط عملیاتی فرآیند رخ می دهد، لزوم اصلاح شبکه موجود را مشخص می کند. هدف از اصلاح شبکه، طراحی شبکه ای اقتصادی با در نظرگرفتن محدودیت های عملیاتی و متناسب با شرایط عملیاتی جدید می باشد. دو روش رایج در اصلاح و بازبینی شبکه، روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی می باشند. روش پینچ زمان بر بوده و براساس تجربه و قضاوت طراح و با رویکردی دستی به حل مسأله می پردازد. در حالی که روش برنامه نویسی ریاضی سریع تر بوده و اعمال سلیقه طراح در آن کمتر می باشد این روش با رویکردی دقیق به دنبال بهینه ترین جواب برای اصلاح شبکه می باشد. در این پروژه از ترکیب دو روش بهینه سازی ریاضی و روش پینچ که بر اساس تحلیل ترمودینامیکی و طراحی کاربردی می باشند، جهت اصلاح واحد تقطیر پالایشگاه شیراز مورد بررسی قرار گرفته است. اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی قبل از کوره برج اتمسفریک، باعث بهرهوری بهتر از انرژیهای گرمایی موجود در سیستم شده، دمای خوراک ( نفت خام) ورودی به کورهها را افزایش میدهد و در نهایت موجب کاهش بار حرارتی کوره میگردد. اصلاحات صورت گرفته در شبکه مبدل های حرارتی شامل، اضافه کردن دو مبدل حرارتی فرآیند-فرآیند و یک کولر آبی و تقسیم چند جریان میباشد. بررسی نتایج اصلاح شبکه نشان میدهد که با سرمایهگذاری 1188432دلار و زمان بازگشت سرمایه 10 ماه می توان میزان بار حرارتی کورهها و منبع سرد خارجی به ترتیب %25 و % 39 کاهش داده و شرایط عملیاتی واحد را به حالت نرمال رساند. در نهایت برای اطمینان از صحت نتایج، طرح پیشنهادی در نرم افزار aspen plus شبیه سازی و نتایج آن بررسی شده است.

در طراحی شبکه مبدل های حرارتی، معمولا طراح انعطاف پذیری عملیاتی بالایی را در طرح ارائه شده در نظر می گیرد. با این وجود برخی از تغییراتی که پس از طراحی در شرایط عملیاتی فرایند رخ می دهد، لزوم اصلاح شبکه موجود را مشخص می کند. هدف از اصلاح شبکه، طراحی شبکه ای اقتصادی با در نظرگرفتن محدودیت های عملیاتی و متناسب با شرایط عملیاتی جدید می باشد. دو روش رایج در اصلاح و بازبینی شبکه، روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی می باشند. روش پینچ زمان بر بوده و براساس تجربه و قضاوت طراح و با رویکردی دستی به حل مسئله می پردازد. در حالی که روش برنامه نویسی ریاضی سریع تر بوده و اعمال سلیقه طراح در آن کمتر می باشد. این روش با رویکردی دقیق به دنبال بهینه ترین جواب برای اصلاح شبکه می باشد. در این تحقیق از ترکیب دو روش بهینه سازی ریاضی و روش پینچ، که براساس تحلیل ترمودینامیکی و طراحی کاربردی می باشند، جهت اصلاح یک واحد تقطیر پالایشگاه کرمانشاه استفاده شده است. در مرحله هدف گذاری خواص فیزیکی جریان ها متغیر با دما در نظر گرفته می شود و هر جریان به چند زیر جریان که خواص فیزیکی مشابهی دارند تفکیک می شوند. نمودار تجمعی نیز برای ارزیابی بهتر توزیع ظرفیت گرمایی ویژه در طول جریان های یک شبکه معرفی شده است. جهت افزایش بازیافت حرارتی بین جریان های فرایندی، ساختار شبکه می بایست تغییر نماید. این اصلاحات شامل تغییر اتصال یکی از مبدل ها، اضافه کردن سه مبدل حرارتی جدید و تقسیم چند جریان می باشند. پس از اصلاح شبکه، مصرف جریان خارجی گرم و سرد به ترتیب 10% و 15% کاهش می یابند.

تماس دهنده های غشائی تجهیزاتی هستند که بدون نیاز به تماس مستقیم فاز ها و اختلاط آنها در یکدیگر امکان انقال جرم را فراهم می آورند. در این سیستم ها از یک غشاء متخلخل به عنوان حایل بین دو فاز استفاده می شود و فازهای گاز و مایع جاذب در دو سمت غشاء جریان می یابند. در این مطالعه اعمال و حل یک مدل انتقال جرم محاسباتی به منظور شبیه سازی جذب در تماس دهنده غشایی برای جداسازی co2 و h2s انجام شده است. این مدل جذب غشائی قادر به محاسبه شار انتقال جرم و همچنین توزیع غلظت اجزاء می باشد. نفوذ شعاعی و محوری درون فیبر ‚ غشاء و سمت پوسته تماس دهنده محاسبه و بررسی شده است. اثر شرایط عملیاتی مثل سرعت مایع، سرعت گاز، دما و فشار تحلیل شده است و نحوه توزیع غلظت درون فیبر ، غشاء و سمت پوسته بررسی شده است. علاوه بر این مقایسه کامل 4 حلال فیزیکی متانول، پلی پروپیلن، -nمتیل پیرولیدن و آب برای حالت جذب فیزیکی دی اکسید کربن از مخلوط co2/ch4 توسط تماس دهنده های غشائی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین بررسی کارائی حلال متانول در جذب همزمان co2 و h2s از مخلوط آنها با متان انجام شده است. از داده های تجربی جذب فیزیکی اجزاء خالص گزارش شده در مراجع، به منظور آزمودن درستی حل مدل استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که مدل با مطابقت مناسبی قادر به پیش بینی انتقال جرم و هیدرودینامیک تماس دهنده های غشائی می باشد. مشاهده گردید که عمق رسوخ در جهت شعاعی در جاذب با توجه به ضریب نفوذ، سرعت جاذب و شعاع فیبر تغییر می کند. از بررسی ماهیت جریان در منافذ غشاء متخلخل مشخص شئ که هر دو نوع جریان ویسکوز و نودسن نقش دارند. علاوه بر این ضریب توزیع مهمترین پارامتر در جذب فیزیکی دی اکسید کربن در جاذب های الی می باشد. نرخ نسبی جذب دی اکسید کربن در متانول در محدوده 2/2 تا 6/4 برابر مقدار آن در آب می باشد و با افزایش سرعت جاذب یا کاهش سرعت گاز درصد حذف افزایش می یابد. همچنین مشخص گردید که جاذب متانول را می توان در جداسازی co2 و h2s نیز مورد استفاده قرار داد. از نتایج شبیه سازی اثبات می شود که توزیع غلظت co2 و h2s در جریان گاز به صورت قالبی می باشد در حالیکه در فاز مایع شدیدا متاثر از غلظت فصل مشترک و ضریب نفوذ است. علاوه بر این در فشارهای عملیاتی بالای 10 اتمسفر حتی در دبی های متانول پایین درصد حذف برای h2s تقریبا کامل است. در صورتیکه مقدار ان در فشار اتمسفری حدود %30 است. همچنین درصد جداسازی با افزایش دما کاهش می یابد و این کاهش برای h2s شدید تر است. علاوه بر این مشخص گردید که در طراحی و کاربرد تماس دهنده های غشائی با حلال متانول دبی های بالا موثر تر هستند و حلال nmp در فشار های بالا موثر تر است. کلمات کلیدی: انتقال جرم محاسباتی ،تماس دهنده های غشائی، جداسازی co2 و h2s ، حلال فیزیکی آلی، متانول

در فرآیند فیشر- تروپش با ترکیب دو گاز مونوکسید کربن و هیدروژن در مجاورت کاتالیست، محصولات هیدروکربنی تولید می شود. به دلیل کاهش منابع نفتی و گران شدن قیمت نفت و کشف ذخایر گاز که یک منبع مناسب برای تولید گاز سنتز جهت فرآیند فیشر- تروپش می باشد، فرآیند فیشر تروپش موضوع مهمی شده است. در این تحقیق مدل سازی سینتیکی واکنش فیشر – تروپش بر روی کاتالیست آهن – پتاسیم تهیه شده به روش همجوشی مورد بررسی قرار گرفته است. داده های سینتیکی تست کاتالیست در رآکتور بستر ثابت و تحت شرایط مختلف فشاری و دمایی به دست آمده است. با استفاده از واکنش های ابتدایی ای که می توانند روی سطح کاتالیست انجام شوند، مکانیسم هایی در نظر گرفته شد و با استفاده از این مکانیسم ها، معادلات سرعت واکنش به دست آمدند. مکانیسم مناسب برای کاتالیست مورد نظر، به وسیله ی تطبیق داده های سرعت تجربی با معادلات سرعت پیشنهادی، با استفاده از نرم افزار پلی مث ارائه گردید. مدل ft- ii-1 بر اساس داده های موجود ، بهترین برآورد را از سرعت واکنش co بدست آورد. انرژی اکتیواسیون (e) برای مدل ارائه شده، برابر 48/19 کیلو ژول بر مول کلوین بدست آمد که در محدوده ی انرژی اکتیواسیون موجود در مقالات منتشر شده ی موجود برای کاتالیست آهن- پتاسیم می باشد.

ضرایب انتقال جرم بدست امده بصورت تجربی با ضرایبی که از روابط ارائه شده در مقالات و کتب بدست آمده مقایسه شده و بهترین رابطه پیشنهاد می شود . همچنین مقادیر افت فشار و ماندگی در برج رطوبت زنی با آکنه های نامنظم پال رینگ پلاستیکی اندازه گیری شده و اثر تغییر قطر برج نیز بر روی پارامترهای مذکور نشان داده شده است

راکتورها ی هواخیز در صنعت به خصوص برای تولید برخی ترکیبات مانند اسیدهای ارگانیک،گلایکول ها ،الکل هاو پارافین ها کاربرد فراوان دارند. به علت توانایی این راکتورها در ایجاد اختلاط و سرعت چرخش بالا همچنین در تصفیه پساب ها، تولید مواد شیمیایی، فرآیند لیچینگ نیز استفاده می شوند. بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی مانند نیتروژن زدایی به مقادیر زیاد اکسیژن نیاز دارند. بنابراین انتقال اکسیژن پارامتر مهمی در فعالیت متابولیک و بازدهی کلی فرآیند است. این تحقیق شامل دو بخش است.مرحله ی اول ساخت راکتور هواخیز و انجام آزمایش بر روی آن و مرحله ی دوم شبیه سازی سه بعدی این راکتور. در قسمت آزمایش ها به بررسی میزان انتقال اکسیژن از هوا به آب پرداخته شده است.انتقال جرم در راکتورهای چندفازی به عملکرد هیدرودینامیکی قسمت های مختلف راکتور وابسته است .هیدرودینامیک به اثر متقابل شرایط عملیاتی ، هندسه راکتور و خواص فیزیکی- شیمیایی فازها مرتبط است.پارامترهای مهم هیدرودینامیکی در راکتورهای هواخیز کسر حجمی گاز و سرعت گردش مایع است. آزمایشها بر روی راکتور هواخیزی به ارتفاع 2 متر، قطر ناودانی 15 سانتی متر و قطر بالابرنده 10 سانتی مترصورت گرفت.در تمام آزمایش ها ارتفاع اولیه مایع 110 سانتی متر بوده است و از سیستم آب- هوا برای این راکتور استفاده شده است. در مرحله ی دوم این راکتور به صورت سه بعدی در نرم افزار ansys.cfx 11 شبیه سازی شد.و در محدوده سرعت گاز ورودی 0/00173-m/sec 0/018 ، مقادیر پارامترهای هیدرودینامیکی و انتقال جرم در تمام قسمت های راکتور بدست آمد. در این شبیه سازی علاوه بر نظریه هیگبی از نظریه های دیگری برای پیش بینی ضریب انتقال جرم حجمی مایع استفاده گردید. در نهایت مقادیر حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد که در مورد پارامترهای هیدرودینامیکی به طور متوسط اختلاف 20 درصدی بین نتایج مشاهده شد.

هدف از این پژوهش استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) برای نشان دادن پدیده جداسازی دو فاز در یک جداکننده دو فازی گاز- مایع در مقیاس صنعتی می باشد. به این دلیل که مخزن جداسازی معمولا از اولین مخازن پردازش جریان در هر فرایند می باشد، طراحی نابجای این بخش می تواند ظرفیت فرایند را کاهش دهد. از این رو طراحی صحیح و بالا بودن راندمان یک جداکننده در صنایع، مخصوصا صنعت نفت و گاز بسیار مهم می باشد. در این تحقیق، برای شبیه سازی از داده های عملیاتی واحد تصفیه گاز شماره یک پالایشگاه شهید هاشمی نژاد سرخس استفاده شد. شبیه سازی ابتدا توسط نرم افزار aspen plus انجام شد و در مرحله بعد به وسیله دینامیک سیالات محاسباتی و با استفاده از نرم افزارansys cfx 11.0 پدیده ی جدایش دوفاز گاز و مایع را از یکدیگر نشان دادیم. در محیط دینامیک سیالات محاسباتی برای مدل سازی رفتار سیالات درون جدا کننده روش اولری-اولری و مدل vof آن به کار برده شد. و نیز برای نشان دادن صحیح تلاطم جریان از مدل k-? به دلیل دقت بالا و پوشش رنج وسیعی از جریان ها استفاده شد. آنالیز حساسیت راندمان جداکننده نسبت به تغییر پارامترهای جریان انجام گرفت. نتایج نشان داد که برای یک جداکننده دو فازی، با افزایش شدت جریان ورودی به میزان 85 کیلوگرم بر ثانیه، راندمان جداکننده 3 درصد کاهش می یابد. همچنین با افزایش فشار درون مخزن از 5/6 به 5/7 اتمسفر، جزء مولی گاز در خروجی مایع بیشتر می شود و در نتیجه راندمان جداکننده حدود 4 درصد پائین می آید. بعلاوه مشخص شد که با افزایش سطح مایع درون جداکننده، راندمان جداکننده بالاتر می رود. نتایج دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) نشان می دهد که جداکننده مورد نظر در فشار ثابت کار می کند و با حالت واقعی مطابقت دارد.

مدل سازی سینی برج تقطیر از این نظر که پارامترهای مختلف هندسی و شرایط عملیاتی را به راندمان مربوط می کند، از اهمیت زیادی برخوردار است. مدل سازی بر مبنای دینامیک سیالات محاسباتی، cfd، به این دلیل که بدون محدودیت هندسه و در بازه ی زمانی کوتاه تر، نتایج قابل قبولی را برای پیش بینی رفتار سیستم مهیا می کند، ابزار قدرتمندی است. از این رو مدل سازی هیدرودینامیکی و انتقال جرم سینی غربالی با روش cfd در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر مدل cfd سه بعدی و دو فازی در چارچوب اولری- اولری برای شبیه سازی هیدرودینامیک و انتقال جرم سینی غربالی ارائه گردیده و بازده مورفری و نقطه ای سینی محاسبه شد. شبیه سازی هیدرودینامیک برای سیستم آب و هوا در شدت جریان های مختلف فاز گاز(f-factor= 0/462, 0/801, 1/015, 1/464 (m/s (kg/m^3 )^(1/2))) انجام گردید و پارامترهای توزیع سرعت و ارتفاع مایع زلال و ارتفاع سرکف محاسبه شده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. شبیه سازی برای سیستم متانول- نرمال پروپانول نیز صورت گرفت. در این شبیه سازی علاوه بر هیدرودینامیک، انتقال جرم نیز مورد بررسی قرار گرفت و توزیع کسر مولی متانول روی سینی و بازده مورفری و نقطه ای محاسبه گردید. ضرایب انتقال جرم فاز های گاز و مایع به ترتیب توسط نظریه های هیگبی و کشش جایگزینی سطوح، srs، محاسبه گردید. در این تحقیق اثرات غیر یکنواختی جریان روی سینی( مانند نقاط ساکن، نقاط برگشتی و توزیع نامتقارن سرعت)، بر انتقال جرم و بازده سینی بررسی شد. همچنین برای نشان دادن اثر ضریب انتقال جرم مایع، از دو نظریه هیگبی و srs برای محاسبه ضریب انتقال جرم فاز مایع استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دادند که غیر یکنواختی جریان باعث کاهش بازده انتقال جرم در محدوده 2 تا 20 درصد می گردد. نظریه srs مقدار بازده انتقال جرم صورت گرفته روی سینی را در مقایسه با نظریه ی هیگبی، 15درصد بیشتر بدست می آورد.

در این پایان نامه مراحل ساخت و عملکرد غشای نانوفیلتر به منظور جداسازی پپسین (pepsin) مورد ارزیابی قرار گرفته است . در ابتدا غشای نامتقارن نانو فیلتراسیون pva/pes ساخته شد به نحوی که غشای pes به عنوان لایه اولیه و محافظ بر پایه ?? درصد وزنی پلیمر و به روش وارونگی فازها ساخته شد و سپس لایه کامپوزیتی از پلیمر pva با درصدهای وزنی مختلف روی آن پوشش داده شد که برای این کار کراس لینکر گلوترآلدهید اسید (ga) به کار گرفته شده است. در این کار از نانوذرات دی اکسید تیتانیوم برای بهبود عملکرد غشاء استفاده شده است . برای رسیدن به شرایط بهینه عملکرد غشای نانوفیلتراسیون از روش آنالیز آماری تاگوچی استفاده شد. در این پژوهش آرایه های ارتوگونال l16 برای طراحی آزمایش مورد استفاده قرار گرفت به نحوی که pva و ga و tio2 در این آزمایش به عنوان پارامتر های کنترلی انتخاب شدند . پس از انجام 16 آزمایش فوق و بررسی نتایج حاصل از نحوه عملکرد و ساختار غشاها با استفاده از عکسهای sem و afm، غشای نانوفیلتراسیون با ترکیب 2 درصد وزنی pva، 5 درصد وزنی ga و 5/0 درصد وزنی tio2 به عنوان غشای بهینه انتخاب شد. در ادامه به منظور بهبود عملکرد غشاء از نانوذرات عاملدار بر سطح آن استفاده شد که برای این کار نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در حضور تری اتوکسی سیلیل پروپیل آمین عاملدار شدند و بر روی سطح غشاء پوشش داده شد که در نهایت افزایش شار خروجی و حذف درصد بالاتری از پپسین را به همراه داشت به نحوی که میزان شار و درصد حذف در غشای پوشش داده شده با نانو ذره خالص به مقدار (lit.m²/h)2/10 و 73% می باشد در حالی که این مقدار برای غشای مشابه با پوشش نانوذرات عاملدار به(lit.m²/h) 5/10 و 81% رسید

تقطیر پر کاربرد ترین تکنولوژی جداسازی در صنعت است و واحد های تقطیر، بخش عمده ای از کل مصرف انرژی در صنعت جهان را به خود اختصاص می دهند. در این پژوهش، بر روی سیستم های کوپل گرمایی برای جداسازی مخلوط های چند جزئی تمرکز شده است. این سیستم ها که هم چنین چینش پتلیوک نیز نامیده می شوند، با یک ساختار ویژه، برج دیوارمیانی را معرفی می کند. صرفه جویی انرژی در حدود 20 – 40 درصد برای این برج ها در جداسازی مخلوط های سه جزئی گزارش شده است. در سیستم های کوپل گرمایی، علاوه بر صرفه جویی در انرژی، کاهش برخی از تجهیزات مانند چگالنده و جوش آور از برج، باعث کاهش هزینه های سرمایه گذاری نیز می شود. به دلیل اینکه تا به حال مدلی استاندارد به عنوان یک بسته نرم افزاری برای شبیه-سازی برج های دیوارمیانی ارائه نشده است، بنابراین باید این برج ها را به برج های ساده تر مدل کرد. در این پژوهش، از مدل دو ستون یا پتلیوک که نزدیک ترین حالت به برج های دیوار میانی است، برای شبیه-سازی استفاده شده است. برای بدست آوردن پارامتر های مورد نیاز برای شبیه سازی برج در نرم افزار aspen hysys، از روش جدیدی برای مدل سازی استفاده می شود. در این مدل با استفاده از روش سینی به سینی، برای دست یابی به تعدا سینی های مورد نیاز، سینی های ارتباطی، سینی خوراک و محصول جانبی، از دیاگرام مثلثی استفاده می شود. حل معادلات حاکم بر این روش و دستیابی به این دیاگرام توسط نرم افزار برنامه نویسی matlab صورت پذیرفته است. در این تحقیق، شبیه سازی برج دیوارمیانی برای خالص سازی 1و3-بوتادین بخش تقطیر مجتمع پتروشیمی امیرکبیر انجام شده است و هم چنین تأثیر پارامتر های مهم از جمله تأثیر تقسیم کننده مایع بر خلوص ترکیبات بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از شبیه سازی با اطلاعات موجود در واحد 1و3-بوتادین نشان می دهد که استفاده از برج تقطیر دیوارمیانی به جای سیستم برج های متوالی، جداسازی را با همان درجه خلوص و صرفه جویی قابل ملاحظه ای در انرژی انجام می دهد. این کاهش در مصرف انرژی در حدود 21 درصد برای چگالنده و جوش آور می باشد. هم چنین دیده می شود در مقدار تقسیم کننده مایع برابر با 5/3 به خلوص مورد نظر از 1و3-بوتادین در برج اصلی می توان دست یافت.

با توجه به اهمیت مصرف انرژی در سال های اخیر، از انتگراسیون فرایندها در برج های تقطیر استفاده می شود که یکی از راه های انتگراسیون فرایندها، زوج گرمایی کردن است.یکی از چینش های زوج گرمایی، برج تقطیر دیوارمیانی است که برای جداسازی مخلوط های چندجزئی مورد توجه قرار گرفته است در ساختار این برج، دیواری وجود دارد که فضای داخلی برج را به دو قسمت پیش جداساز و برج اصلی تقسیم می کند این دیواره از اختلاط طرف خوراک و جریان جانبی جلوگیری می کند و باعث می شود پدیده اختلاط دوباره، حداقل شود . برج دیوارمیانی به دو صورت سینی دار و آکنده موجود است که در صنعت استفاده از نمونه آکنه دار آن متداول تر است. به دلیل اینکه تا به حال مدل استانداردی برای برج دیوارمیانی به عنوان یک بسته نرم افزاری ارائه نشده است بنابراین این برج را به برج های ساده تر مدل می کنند. مدل دو ستون مدلی است که برای مدل سازی این برج استفاده شده است. برای به دست آوردن تخمین اولیه پارامترهای طراحی از روش میانبر نرم افزار aspen plus استفاده شده است در این تحقیق شبیه سازی یک برج تقطیر دیوارمیانی آکنده با آکنه های ساختاریافته mellapak 125x و mellapak 250x، برای خالص سازی 1و3بوتادین بخش تقطیر واحد 1و3بوتادین مجتمع پتروشیمی امیرکبیر انجام شده است مقایسه نتایج نشان می دهد که برج تقطیر دیوار میانی جایگزین خوبی برای سیستم برج های متوالی است که جداسازی را در یک برج، با همان درجه خلوص انجام می دهد و صرفه جویی قابل ملاحظه ای در انرژی مصرفی حاصل می شود برای غلظت های موجود در واحد، بار حرارتی در چگالنده و جوش آور حدود 5/28 % کمتر از حالت معمولی است.

توسعه کامل تکنیکی و صنعتی سینی های برج تقطیر باعث استفاده گسترده آن ها در وسایل جداکننده و در فن آوری های جداسازی شده است. با این حال، برای افزایش بازده و ظرفیت سینی ها پژوهش های زیادی در حال انجام است. استفاده از دیگر فرایند های جداسازی و اعمال نیرومحرکه های اضافی در سینی ها می تواند در بهبود عملکرد آن ها نقش بارزی داشته باشد. در پژوهش حاضر سینی جدیدی طراحی، ساخته و آزمایش شده است. این سینی جدید "سینی کلاهک مخروطی" نام گذاری شده است. این سینی در دسته سینی های کلاهکی می تواند قرار گیرد که از یک ساختار مخروطی استفاده می کند. این ساختار جدید باعث ایجاد گرادیان فشاری شده که نیروی محرکه جدیدی را به سینی اعمال کرده و عملکرد منحصر به فردی به این سینی می دهد. گرادیان فشار در مخروط نیروی محرکه ای ایجاد می کند که باعث ایجاد مکش و هم چنین ناپایداری فاز مایع و تغییر شکل سطح آن و در نهایت تشکیل رژیم افشانه ای برروی سینی می شود. آزمایش ها هیدرودینامیکی به همراه مدل سازی های دینامیک سیالاتی برای درک مناسب از عملکرد سینی انجام شده است. آزمایش ها مربوط به عملیات هیدرولیکی سامانه ی آب و هوا در فشار اتمسفری در یک برج سینی دار به قطر 22/1 متر انجام گرفت. هیدرودینامیک سینی کلاهک مخروطی در گستره ی وسیعی از دبی های مختلف گاز و مایع صورت پذیرفت. علاوه بر آن، این آزمایش ها برروی سینی دریچه ای نیز انجام گرفت. مقادیر افت فشار خشک، افت فشار کل، میزان ریزش و میزان ماندگی و سایر پارامتر های هیدرودینامیکی اندازه گیری شد. با استفاده از این نتایج، روابط تجربی برای افت فشار، میزان ریزش و ماندگی به وسیله ی برازش داده ها به دست آورده شد. هم چنین با استفاده از روابط تجربی موجود، سینی کلاهک مخروطی با سینی کلاهکی، مقایسه شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد، افت فشار سینی کلاهک مخروطی از سینی کلاهکی کمتر و در محدوده افت فشار سینی دریچه ای می باشد. میزان ریزش سینی کلاهک مخروطی از سینی دریچه ای به میزان قابل توجهی کمتر است. علاوه بر آن میزان ماندگی، از سینی دریچه ای بیشتر و از سینی کلاهکی کمتر می باشد. بنابراین ظرفیت سینی کلاهک مخروطی از سینی کلاهکی بیشتر خواهد بود. داشتن نسبت تغییر ظرفیت بسیار مناسب نیز از ویژگی های این نوع سینی است که بر خلاف سینی کلاهکی بدون داشتن افت فشار زیاد حاصل شده است. ارتفاع بند تنها برروی افت فشار اثر گذار بوده و برروی ماندگی و ریزش اثر قابل توجهی ندارد. بندی به ارتفاع 5/2 سانتی متر برای این سینی پیشنهاد گردیده است. برای بررسی بهتر این سینی، مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی برای پیش بینی هیدرودینامیک سینی که در رژیم افشانه ای کار می کند، ارائه شده است. از نرم افزار تجاری برای شبیه سازی ها استفاده شده است. این مدل دو فازی آب و هوا در قالب یک کد شبه vof اجرا شده است. مدل اندازه گروه های چندگانه برای بررسی توزیع اندازه ی قطرات مایع و از مدل آشفتگی انتقال تنش برشی برای شبیه سازی ها استفاده شده است. میزان متوسط خطای نسبی مربوط به تخمین افت فشار برابر 15 درصد است.

دراین تحقیق شبیه سازی درحالت پایاودینامیک واحد تقطیر پتروشیمی بوعلی سینا (واحد جداسازی ایزومرهای زایلن)توسط نرم افزار aspen plus و aspen dynamic انجام شده است. بعد از شبیه سازی حالت پایا نتایج حاصل از آن با نتایج پتروشیمی بوعلی سینا مقایسه و درصد خطای میانگین 25/2%را نشان داد. در شبیه سازی دینامیکی فشار بالای برج و سطح مخزن جریان برگشتی، در حالت اول به ترتیب توسط شدت جریان بخار خروجی و میزان شدن جریان برگشتی و در حالت دوم توسط بار حرارتی کندانسور و شدت مایع خروجی از بالای برج کنترل گردید. این دو حالت کنترلی در برابر اغتشاشات قرار گرفت و نتیجه شد که حالت دوم در محدوده تغییرات بیشتری قابل کنترل است و از حالت توازن بار حرارتی بیشتری بین کندانسور و جوش آور برخوردار است. از کنترل کننده های سطح، فشار و دما برای کنترل سیستم شبیه سازی شده، استفاده به عمل آمد و بهره و زمان انتگرالی مناسب برای هر کدام از کنترل کننده ها محاسبه گردید. برای محاسبات از آزمون پسخور رله، داده های تجربی لویبن و آزمون سعی و خطا استفاده گردید.

در این تحقیق شبیه سازی پایا و دینامیکی برج تقطیر c9-c10 splitter پتروشیمی بوعلی سینا توسط نرم افزارهای aspen plus و aspen dynamic انجام گرفت. برج تقطیر c9-c10 splitter وظیفه بازیابی جزء آروماتیکی +c9 از اجزاء سنگین تر از خود را بر عهده دارد. فشار متوسط این برج 4/1 بار و دمای متوسط آن 200 سانتی گراد و دارای 62 سینی تعادلی است. بعد از اجرای شبیه سازی پایا نتایج حاصله از آن با نتایج موجود در پتروشیمی بوعلی سینا مقایسه و درصد خطای میانگین 145/0 درصد برای محصولات بالای برج و 037/1 درصد برای محصولات پایین برج، تطابق بسیار خوب نتایج شبیه سازی پایا با داده های موجود را نشان می دهد. شبیه سازی پایا با نرم افزار aspen plus مقدمه ای برای شروع شبیه سازی دینامیکی بود. در شبیه سازی دینامیکی از کنترل کننده های pi برای کنترل شدت جریان خوراک، دما، فشار و سطح مخازن استفاده شد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیکی کاهش 115/1 مگاوات بار حرارتی کندانسور و کاهش 154/0 مگاوات بار حرارتی جوش آور نسبت به میزان آن ها در پتروشیمی را نشان می داد. استفاده از ساختارهای کنترلی دو نقطه ای ) lv)، (dv)، ( l/l+dو (v و ( l/l+dو (v/b باعث شد با وجود ایجاد اغتشاش در سیستم از جمله تغییر در دبی خوراک به میزان 15% ± و تغییر دمای خوراک به میزان 10% ± ، برج تقطیر مورد نظر دوباره به حالت پایا برسد. مدل کنترلی ( l/l+dو (v بهترین مدل برای کنترل تغییرات در دبی و دمای خوراک و مدل (dv) بدترین مدل در بین چهار مدل منتخب برای کنترل اغتشاشات در خوراک برج تقطیر c9-c10 splitter است.

در این پایان نامه شبیه سازی واحد تقطیر پتروشیمی بوعلی سینا(واحد جداسازی بنزن، تولوئن و زایلنbtx) در حالتهای پایا و دینامیک توسط نرم افزارهای aspen plus و aspen dynamic انجام شده است. نتایج شبیه سازی حالت پایا با داده های پتروشیمی مقایسه گردید و خطای میانگین 0.5 درصد در خلوص محصولات و 2.5 درصد در بار حرارتی را نشان داد. شبیه سازی دینامیکی در دو حالت انجام شد و که فشار بالای برج و دمای برج در حالت اول به ترتیب توسط میزان بار حرارتی جوش آور و شدت جریان جریان برگشتی، و در حالت دوم توسط بار حرارتی چگالنده و بار حرارتی جوش آور کنترل گردید. این دو حالت دینامیکی در معرض اغتشاش قرار گرفت و حالت دوم در محدود? بیشتری قابل کنترل بود.

اهمیت واحدهای آروماتیک در صنایع پتروشیمی در سطح جهان امری غیر قابل انکار است. از جمله فرآورده های مهم و سودآور این واحدها می توان به پارازایلن، اورتوزایلن و بنزن اشاره داشت، که البته جزء محصولات اصلی پتروشیمی بوعلی سینا نیز می باشند. واحدی از این پتروشیمی که در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است، وظیفه جداسازی اولیه بنزن و تولوئن را از ایزومرهای زایلن بر عهده دارد. از این رو بررسی راندمان برج هپتان زدای واقع در این واحد در راستای ایجاد شرایط بهینه، می تواند کمک شایانی به افزایش بهره وری و نهایتا سود دهی بیشتر این پتروشیمی نماید. یکی از راهکارهای مناسب جهت بالا بردن ظرفیت در برج های تقطیر که در سال های اخیر در سطح جهان رواج یافته است، جایگزینی سینی ها با آکنه های ساختار یافته بوده که تکنیکی با صرفه اقتصادی زیاد می باشد. این پروژه با انجام شبیه سازی در حالت های پایا و دینامیک صورت گرفته است. برای رسیدن به اهداف ذکر شده در این تحقیق نیاز به انجام یک شبیه سازی دقیق، امری ضروری است؛ از این رو با در نظر گرفتن مدل unif-lby، شبیه سازی پایا با خطای %7/1 در میزان دبی محصول بالای برج و راندمان مناسب در جداسازی اجزای کلیدی، انجام گرفت؛ و همچنین به تحلیل نتایج حاصل از شبیه سازی دینامیک در دو حالت برای برج سینی دار پرداخته شد. در ادامه با انجام شبیه سازی های متعدد بر روی برج آکنده، نهایتاً آکنه ساختاریافته mellapak 250x برای جایگزینی بجای سینی ها در برج مورد نظر انتخاب گردید. با انجام شبیه سازی دینامیک برج آکنده با ظرفیت ثابت، مشاهده شد که شبیه سازی از دقت بسیار خوبی برخوردار بوده و کیفیت محصولات نیز افزایش پیدا کرده است. همچنین کاهش قابل ملاحظه ای در میزان کل انرژی مصرفی برج به میزان mw 37/1 (%8/4) مشاهده شد. در گام دوم پروژه ظرفیت را تا رسیدن به میزان انرژی مصرفی در شرایط عملیاتی، افزایش داده که مشاهده شد این مقدار به میزان دبی kg/hr 124265 رسیده است. افزایش ظرفیتی که حاصل شد به میزان kg/hr 8875 (%7/7) می باشد که البته با توجه به انعطاف پذیری در طراحی فرآیند بکار رفته و تجهیزات، این افزایش ظرفیت قابلیت اجرایی خواهد داشت. با انجام محاسبات اقتصادی معلوم گردید که با انجام این طرح ارزش افزوده ای معادل تقریبا 5/16 میلیون دلار در سال برای مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا بدست خواهد آمد.

در این پایان نامه شبیه سازی واحد تقطیر پتروشیمی بوعلی سینا (واحد جداسازی بنزن، تولوئن (bt)) در حالت های پایا و دینامیک توسط نرم افزارهای aspen plus و aspen dynamic صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی حالت پایا با داده های پتروشیمی بوعلی سینا مقایسه گردید و خطای میانگین 8/0% در خلوص محصولات کلیدی و 4/1% در بار حرارتی را نشان داد. شبیه سازی دینامیکی در دو حالت انجام شد که فشار بالای برج و دمای برج، در حالت اول به ترتیب توسط میزان بار حرارتی جوش آور و شدت جریان برگشتی و در حالت دوم توسط بار حرارتی چگالنده و بار حرارتی جوش آور کنترل گردید این دو حالت کنترلی در معرض اغتشاشات قرار گرفت و نتیجه شد که حالت دوم در محدوده تغییرات بیشتری قابل کنترل است ( تغییرات فشار بین 5%- و 3/39%+ و دمای بین °c 122 و °c 172برای مدل اول و تغییرات فشار بین 13/5%- و 3/33%+ و دمای بین °c 112 و °c 172 برای مدل دوم )؛ ولی حالت اول از توازن بار حرارتی بیشتری بین چگالنده و جوش آور برخوردار است. از کنترل کننده های سطح، فشار و دما برای کنترل سیستم استفاده شد و بهره و زمان انتگرالی مناسب برای هر کدام از کنترل کننده ها محاسبه گردید. برای انجام محاسبات از آزمون پسخور رله، داده های تجربی لویبن و آزمون سعی و خطا استفاده گردید..

آکنه های ساختار یافته دارای ویژگی هایی چون افت فشار پائین و راندمان بالا می باشند و جایگزین مناسبی برای سینی های برج تقطیر و افزایش ظرفیت آن می باشند. در این تحقیق به بررسی جایگزینی سینی های برج تقطیر بنزن/تولوئن مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا با آکنه های ساختار یافته پرداخته شده است. برج تقطیر بنزن/تولوئن مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا با نرم افزار aspen plus شبیه سازی شد. برای شبیه سازی از مدل ترمودینامیکی uniquac استفاده شد. درصد خطای نسبی شبیه سازی برای بنزن در محصول بالای برج %018/0 و برای تولوئن در محصول پائین برج %006/0 می باشد. با توجه به کم بودن درصد مواد موجود در خوراک ورودی به برج نسبت به بنزن و تولوئن، تعداد مراحل تئوری برای برج تقطیر بنزن/تولوئن با فرض خوراک ورودی به برج به صورت مخلوط دو جزئی بنزن- تولوئن، با استفاده از معادله حالت سوآو- ردلیش- کوانگ (srk) و با استفاده از روش مکیب- تیله محاسبه شد. تعداد مراحل تئوری بدست آمده 47 می باشد، که دارای درصد خطای نسبی %7/21 نسبت به برج تقطیر بنزن/تولوئن می باشد. برای جایگزینی آکنه ساختار یافته در برج تقطیر بنزن/تولوئن شبیه سازی با آکنه های ساختار یافته مختلف mellapak انجام شد و برای جایگزینی آکنه ساختار یافته تعداد 59 مرحله آکنه ساختار یافتهmellapak 250x و یک مرحله آکنه ساختار یافته mellapak 125x در پائین برج انتخاب گردید. پارامتر های موثر بر عملکرد برج تقطیر بنزن/تولوئن با آکنه ساختار یافته از جمله نسبت جریان برگشتی، محل ورود خوراک بر کیفیت محصولات بنزن و تولوئن و بر مجموع بارهای حرارتی کندانسور و جوش آور بررسی شد. نتایج حاصل نشان دهنده بهینه بودن پارامتر های فوق می باشد. با جایگزینی آکنه ساختار یافته افت فشار برج تقطیر بنزن/تولوئن از 370 میلی بار به 86/10 میلی بار کاهش یافت، که %1/97 کاهش یافته است، با جایگزینی آکنه ساختار یافته %6/10 افزایش ظرفیت در برج تقطیر بنزن/تولوئن حاصل می شود، که باعث %6/10 افزایش در محصول بالای برج و %6/10 افزایش در محصول پائین برج گردید.

در این تحقیق کنترل و شبیه¬سازی دینامیکی برج تقطیرxylene rerunپتروشیمی نوری (برزویه) توسط نرم¬افزارهای aspen plus و aspen dynamic انجام گرفت. برج تقطیرxylene rerun، وظیفه جداسازی هیدروکربن های c_9^+از زایلن¬ها را برعهده دارد. فشار متوسط این برج barg10، دمای متوسط آن oc273 و دارای 136 سینی تعادلی است. شبیه¬سازی پایا با نرم-افزار aspen plus مقدمه¬ای برای شروع شبیه¬سازی دینامیکی است. در شبیه¬سازی دینامیکی از کنترل¬کننده هایpi برای کنترل شدت جریان خوراک، دما، فشار و سطح مخازن استفاده شدوبهرهوزمان انتگرالیمناسببرایهرکدامازکنترل¬کننده¬هامحاسبهگردید. در شبیه سازی دینامیکیدو مدل کنترلی ارائه شد،در مدل اول فشار بالای برج و سطح مخزن جریان برگشتی، به ترتیب توسط شدت جریان بخار خروجی و میزان شدت جریان برگشتیو در مدل دوم توسط بار حرارتی کندانسور و شدت مایع خروجی از بالای برج کنترل گردید. این دو حالت کنترلی در برابر اغتشاشات قرار گرفت و نتیجه شد که حالت دوم در محدوده تغییرات بیشتری قابل کنترل است همچنین استفاده از دو ساختار کنترلی باعث شد با وجود ایجاد اغتشاش در سیستم از جمله تغییر در دبی خوراک، تغییر دمای خوراک و تغییر فشار بالای برج، برج تقطیر مورد نظر دوباره به حالت پایا برسد. بعد از اجرای شبیه¬سازی پایا نتایج حاصل از آن با نتایج موجود در پتروشیمی نوری (برزویه) مقایسه و درصد خطای متوسط639/2%برای خلوص محصولات کلیدیو 16/5% در بار حرارتی، تطابق خوب نتایج شبیه¬سازی پایا با داده¬های موجود را نشان می¬دهد.

در این تحقیق شبیه¬¬سازی پایا و دینامیکی و کنترل برج تقطیر xylene splitter پتروشیمی نوری (برزویه) توسط نرم¬افزارهای aspen plus و aspen dynamic انجام شد. برج تقطیر xylene splitter، وظیفه جداسازی اورتو زایلن از مخلوط زایلن¬ها را برعهده دارد .در شبیه¬¬سازی دینامیکی دو مدل کنترلی ارائه شد، در مدل اول فشار بالای برج و دمای پایین برج، به ترتیب توسط بار حرارتی جوش اور و شدت جریان برگشتی و در مدل دوم توسط بار حرارتی چگالنده و بار حرارتی جوش اور کنترل گردید. این دو حالت کنترلی در برابر اغتشاشات قرار گرفت و نتیجه شد که حالت دوم در محدوده تغییرات بیشتری قابل کنترل است. برخی اغتشاشات در سیستم از جمله تغییر در دبی خوراک، تغییر دمای خوراک و تغییر فشار بالای برج، با استفاده از دو ساختار کنترلی صورت گرفت و با بکار بردن کنترلر سطح، فشار و دما، برج تقطیر مورد نظر دوباره به حالت پایا برگشت. بعد از اجرای شبیه¬سازی پایا نتایج حاصل از آن با نتایج موجود در پتروشیمی نوری (برزویه) مقایسه و درصد خطای متوسط 16/3% برای خلوص محصولات بالای برج و 47/1% برای خلوص محصولات پایین و05/5% برای بار حرارتی برج ، نشان داده شد .

از لجن آندی مجتمع مس سرچشمه جهت استخراج فلزات گرانبهایی مانند مس، نقره، طلا و سلنیم به روش هیدرومتالورژی، استفاده شد. برای استخراج مس به روش فروشویی ، لجن آندی را با اسید سولفوریک 4 مولار و در حضور گاز اکسیژن همزده و حرارت داده می¬شود. پارامترهای مؤثر در این مرحله شامل دما، زمان اختلاط و دبی جریان اکسیژن می¬باشند که در دوسطح و با طراحی آزمایش تاگوچی l4 بررسی شدند. شرایط بهینه برای مس، دمای ℃ 80، دبی اکسیژن m3/s 3-10× 04/0 و مدت زمان 5 ساعت و با بازیابی 5/95% حاصل شد. برای انحلال نقره و سلنیم از فروشویی لجن مس¬زدایی شده از اسید نیتریک استفاده شد . برای استخراج نقره از اسید کلریدریک 2 مولار استفاده شد. پارامترهای اصلی در این مرحله شامل غلظت محلول آمونیوم و غلظت اسید نیتریک می¬باشند که هر کدام در 3 سطح و با طراحی آزمایش تاگوچی l9 بررسی شدند. در این مرحله نسبت حجمی اسید به محلول 5:100 می¬باشد. رسوب نقره کلرید حاصل توسط محلول 1 مولار آمونیوم حل شده و سرانجام با استفاده از اسید نیتریک 1 مولار رسوب نقره کلرید با خلوص بالا ته¬نشین شد و بازیابی نقره 7/91% حاصل شد. برای طلا، پارامترهای اصلی شامل نسبت فازی آبی به الکلی و غلظت استخراج کننده برای مرحله استخراج با حلال و نسبت فازی آبی به الکلی و اسیدیته سود برای مرحله¬ی عریان¬سازی می¬باشند که هر کدام در دو سطح و با طراحی تاگوچی l4 بررسی شدند. جهت استخراج طلا به روش فروشویی، لجن را با محلول تیزاب سلطانی تا دمای ℃90 حرارت داده می¬شود. سپس توسط 2 اتیل هگزانول با غلظت 5/0 و نسبت فازی آبی به الکلی 4 استخراج شد. در ادامه از محلول سود با اسیدیته 5/10 و نسبت فازی آبی به الکلی 5 عریان¬سازی شد و نهایتاً با اسید اگزالیک با نسبت 10گرم بر لیتر محلول احیاء شد. درصد بازیابی کل 80% حاصل شد. نهایتاً سلنیم محلول توسط سدیم سولفیت احیاء می¬شود. مقدار سدیم سولفیت مورد نیاز برای احیاء سلنیم موجود درون محلول 50 گرم بر لیتر محلول بدست آمد و بازیابی آن 5/95% حاصل شد. کلمات کلیدی: لجن آندی- استخراج- فروشویی- مس- نقره- طلا- سلنیم- مجتمع مس سرچشمه

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

برج های تقطیر سینی دار از نوع مخروط چرخان (scc) یکی از انواع برجهای تقطیر می باشند که کاربرد آنها در فرایند های جداسازی به خصوص در صنایع غذایی بسیار رو به افزایش است. پیچیدگی هندسی، رژیم های جریان متفاوت و مکانیزم های مختلف انتقال جرم در آنها باعث شده که به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) به دنبال توسعه هر چه بیشتر و بهینه سازی اینگونه برج ها باشیم. هدف از این تحقیق بررسی اثر بافل بر روی ظرفیت برج scc در مقیاس پایلوت است که این خود به تنهایی یک نوآوری مهم به شمار می آید. برای بررسی و ارزیابی پارامترهای هیدرودینامیکی در برجهای scc از مدل هایی استفاده شده است که بر اساس معادلات ناویر استوکس پایه ریزی شده اند و روابط با ابزار دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) و توسط نرم افزار cfx-11 ارزیابی شده اند. برای اطمینان از صحت هیدرودینامیک مدل، شبیه سازی افت فشار خشک برای جریان بخار آب و افت فشار دو فازی برای شدت جریان ثابت آب برابر با (kg/min )1 در شدت جریان های متفاوت گاز و در سرعت چرخش rpm 550 انجام شده است. سپس بافل ها در دو ناحیه ی حساس برج قرار داده شدند و اثرات آن بر روی هیدرودینامیک برج بررسی شد . تحلیل نتایج بدست آمده حاکی از این است که رژیم جریان در داخل برج مخروطی چرخان در مقیاس پایلوت با معادلات جربان آرام قرابت خوبی دارد و همچنین این رژیم به صورت ناپایدار است و شبیه سازی این برج در مقیاس پایلوت باید به صورت ناپایدار انجام شود . در شبیه سازی دو فازی برج مخروطی چرخان افزایش ناگهانی افت فشار در برج نشان دهنده ی شروع طغیان در داخل برج است . افزایش بافل در گلوگاه خارجی باعث کاهش ناپایداری در سیستم و کاهش افت فشار خشک به میزان 28% شده است و افزایش بافل در گلوگاه داخلی تاثیری بر روی پایداری سیستم ندارد ولی افت فشار خشک را به میزان تقریبی 45% و افت فشار حاصل از افزایش مایع را به میزان 80% کاهش می دهد که این تغییرات موجب افزایش ظرفیت برج به میزان 40% شده است . ادامه ی تحلیل نتایج حاکی از این است که افزایش سرعت زاویه ای چرخش محور باعث افزایش تاثیر بافل بر روی افت فشار می شود که این میزان بطور متوسط 400 پاسکال به ازای هر 250rpm است با توجه به اهمیت ضریب انتقال جرم در بازده برج , تحلیل ها نشان می دهد که افزایش بافل به گلوگاه داخلی باعث افزایش رینولدز اسپری به میزان 37% می شود که این افزایش معادل 11% افزایش در عدد شروود و به طبع در ضریب انتقال جرم اسپری است . دلیل این امر را می توان در چرخش این بافل ها جستجو کرد زیرا این بافل ها با چرخش خود باعث بهبود انتقال مومنتوم به جریان گاز در گلوگاه داخلی می شوند و سرعت گاز را کاهش می دهند و به طبع باعث کاهش مقدار مایع پراکنده شده بر روی سینی ها و کاهش افت فشار و افزایش ظرفیت برج می شوند . از طرفی در جریان دو فازی, وجود این بافل ها در گلوگاه داخلی باعث بوجود آمدن اختلاط بین دو فاز می شود که نتیجه این, افزایش سرعت لغزشی و در نتیجه افزایش راندمان برج است.

نیروگاههای حرارتی بعنوان یکی از منابع تولید فاضلاب سهم بسزایی در آلوده سازی محیط زیست ایفا می نمایند.در این پاان نامه پس از شناسایی انواع فاضلابهای تولیدی در نیروگاههای بخار ی و طبقه بندی آنها ، فاضلاب های سمی به عنوان منشا فلزات سنگین و به همراه دو فاضلاب نمکی و لجنی مورد استفاده قرار می گیرند. در قسمت دیگری از این پایان نامه به لزوم حذف فلزات سنگین و روشهای انجام آن در صنایع و نیروگاهها اشاره شده است.همچنین در قسمت دیگری به معرفی روش ترسیب ، انعقاد و لخته سازی پرداخته شده است.به منظور تعیین اثر تعدادی از منعقد کننده ها و همچنین تعیین شرایط بهینه عملکرد ، آزمایشات مختلفی روی فاضلاب نیروگاه نکا و فاضلابهای نمکی و لجنی نیروگاه شهید رجایی و همچنین مخلوط این سه فاضلاب صورت گرفته است.در این کار ابتدا با انجام آزمایشات جار ، نوع منعقد کننده ، ‏‎ph‎‏ و غلظت بهینه مشخص شده و بعد از آن ، تصفیه در مقیاس پایلوت ودر شرایط بهینه انجام شده است.نتایج حاصل از این آزمایشات نشان می دهد که در حالت کلی استفاده از این روش در مورد برخی از آلاینده ها به ویژه فلزات سنگین و جامدات معلق دارای راندمان بسیار بالا و تا حدود 90 درصد می باشد.و این در حالیست که میزان ‏‎tds‎‏ و آنیونها چندان چشمگیر نمی باشد.

فرآیند استخراج با حلال مناسب ترین روی برای استخراج مس از سنگهای اسیدی بوده و زمینه های کاری زیادی را در راستای بهبود کیفیت محصول داراست. وجود چرخه های مختلف آبی و آلی با نقش های متفاوت می تواند از مهمترین ارکان فرآیند بشمار آید، ایجاد تماس و جدایش بهینه بین چرخه ها، اصلی ترین عامل در بالا بردن کیفیت و کمیت تولید می باشد که در صورت فراهم نشدن شرایط مناسب خسارات زیادی به سیستم وارد می شود. روشهای مختلفی برای این جداسازی بکار گرفته شده است که فلوتاسیون مواد آلی بدلیل استفاده از اختلافات دانسیته بین فازهای آلی و آبی و توانایی استفاده مکرر و مستقل در هر شرایط عملیاتی بهترین و اقتصادی ترین روش جهت جداسازی به حساب می آید. این روش بر اساس نوع سیستم هوادهی اندازه مناسب حبابها، به گونه های مختلف طراحی شده است. پیشرفته ترین نوع این دستگاهها سلول فلوتاسیون جمسون میباشد، که نتیجه تحقیقات در زمینه توان مصرفی و درصد عیار و بازیابی، تائید کننده این انتخاب است. با توجه به لزوم بازیابی با کیفیت بالا، کارهای تجربی مختلفی در زمینه روشهای اندازه گیری ماده آلی، یافتن ضریب تصحیح روش سانتریفوژ، منحنی کالیبراسیون و ایجاد رابطه بین زمان اقامت و بازیابی سیستم به انجام رسید و از مجموع این آزمایشات و ارتباطهای حاصل شده، سیستم فلوتاسیون مناسبی طراحی گردید. طراحی این نمونه از سیستمهای فلوتاسیون نیاز به محاسبه پارامتر های عملایتی و یافتن ارتباط آن با پارامترهای زمان اقامت و بازیابی دارد که در این پروژه به کمک معادلات اختلاف فشار و موازنه های ممنتوم در قسمتهای مختلف پارامترهای عملیاتی محاسبه شدند و ارتباط میان زمان اقامت و بازیابی توسط نمودار سینتیکی برقرار گردید. در انتها با استفاده از برنامه کامپیوتری بهینه سازی پارامترها، جهت دستیابی به بازیابی بالای 90% مورد بحث قرار گرفت.

با گسترش صنعت روغن نباتی در کشور، تلاش در جهت افزایش کیفیت روغنهای گیاهی و نیز کاهش هزینه ها، سرعت بیشتری به خود گرفته است. یکی از پارامترهای کیفی مهم در صنایع روغن نباتی ، رنگ روغن است که جهت اصلاح آن عملیات رنگبری به کمک خاک رنگبر بصورت تحت خلا صورت می گیرد. با رشد روزافزون تولید روغنهای نباتی، مصرف این خاک در کشور به صدها تن در هر سال رسیده است و از آنجا که نیاز صنایع روغن نباتی به این خاک از طریق واردات، مرتفع می شود، هر ساله منابع ارزی زیادی در این زمینه صرف می شود.