:
امروزه در پالایشگاه های نفت و گاز و مجتمع های پتروشیمی، مدل های کامپیوتری و تکنیک های ریاضی نقش مهمی را در طراحی تجهیزات جدید کارآمد و بهینه سازی آنها ایفا می کند. در این راستا در مهندسی واکنش ها بررسی واکنش های هتروژنی جامد – گاز و پدیده هایی مانند انتقال حرارت، نفوذ و واکنش شیمیایی در تجهیزات فرایندی و خطوط تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در چند دهه اخیر محققان تلاش های زیادی را در جهت مدل سازی این پدیده ها با بهره گرفتن از ابزارها و نرم افزارهای پر قدرت به منظور افزایش راندمان تجهیزات و واحدها و همچنین درک بهتر از مکانیزم های فیزیکی و شیمیایی فرایندها انجام داده اند و توسط آن توانسته اند تکنیک های جدیدی را در زمینه های شبیه سازی و بهینه سازی فرایندها به منظور کاهش هزینه های اقتصادی و بهره وری بیشتر ارائه نمایند.

در این میان طراحی و مدل سازی راکتورهای کاتالیستی بستر ثابت توجه بسیاری از محققان و مهندسان را در چند دهه گذشته به خود جلب کرده است. تحلیل کلی راکتورهای بستر ثابت از مقیاس میکروسینتیک (با بررسی دانه و ساختار حفره ای آن که پدیده های نفوذ و واکنش در آن رخ می دهد) آغاز می گردد. تا به مقیاس ماکرو

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

 (با مطالعه و تحقیق بر شکل هندسی و مشخصات بستر راکتور جایی که پدیده های جابجایی و انتقال جرم و حرارت و پراکندگی رخ می دهد) ختم می گردد. مهم ترین و اساسی ترین بخش این مدلسازی که حکم قلب راکتور کاتالیستی بستر ثابت را دارد مدلسازی دانه کاتالیست و رفتار جریان سیال در داخل دانه می باشد. در پروژه حاضر به بررسی یک دانه کاتالیست متخلخل از نوع تیتانیت پروسکایت و مدل سازی آن توسط دینامیک سیال محاسباتی (CFD) در واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) خواهیم پرداخت. نرم افزار مورد استفاده در این تحقیق جهت مدل سازی FLUENT & GAMBIT می باشد که یکی از ابزارهای CFD به شمار می آید. CFD یکی از شاخه های دینامیک سیالات می باشد که از روش ها و الگوریتم عددی برای حل و تجزیه مسائل جریان سیال، انتقال حرارت و پدیده های همراه نفوذ و واکنش شیمیایی براساس شبیه سازی کامپیوتری استفاده می نماید. هدف نهایی از این شبیه سازی در این پروژه ارائه یک برنامه کامپیوتری است که بتوان با وارد کردن دما، فشار و جزء مولی اجزای خوراک در آن، دماهای خروجی و همچنین جزء مولی محصولات را در طول دانه کاتالیست پیش بینی نماید.

همان گونه که اشاره شد در این پروژه به کاربرد CFD در مدل سازی دانه کاتالیست متخلخل تیتانیت پروسکایت در واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) خواهیم پرداخت. واکنش اکسایشی جفت شدن اکسایشی متان که یکی از روش های تبدیل مستقیم متان به هیدروکربن های باارزش تر مانند اتان و اتیلن می باشد در چند سال گذشته تحقیقات زیادی بر روی آن شده است. مسئله اساسی در این واکنش رسیدن به گزینش پذیری بالا برای اتیلن و میزان تبدیل مناسب متان بدون واکنش احتراق کامل متان می باشد. توصیف بیشتر این فرایند در بخش های بعدی آمده است.
ساختار و فصل بندی این پروژه به این صورت است که در فصل اول به اهمیت و کاربردهای CFD در مهندسی شیمی و مروری به تحقیقات پیشین در واکنش های هتروژنی جامد – گاز می پردازیم. در فصل دوم اصول و تئوری واکنش های هتروژنی و رفتار دانه کاتالیست متخلخل و برهم کنش های آن در واکنش فاز گازی را مورد مطالعه قرار می دهیم. سپس به معرفی و مکانیزم های فرایند جفت اکسایشی متان و داده های سینتیکی و ترمودینامیکی مربوطه خواهیم پرداخت.

:
با رشد روزافزون صنایع در دنیا به ویژه در کشورهای صنعتی و نیاز شدید به انرژی، اغلب کشورها به دلایل مختلفی از جمله فراوانی و پراکندگی میادین گاز طبیعی در جهان، هزینه کمتر استخراج، قیمت مناسب و قابلیت رقابت آن با سایر منابع انرژی (با توجه به ارزش حرارتی آن)، آلایندگی کمتر محیط زیست در قیاس با سایر سوخت های فسیلی و نیز به دلیل روند سریع کاهش ذخائر سوخت های فسیلی، درصدد جانشینی گاز طبیعی با سایر منابع انرژی و سوخت های فسیلی از جمله نفت برآمدند. اما این منبع انرژی با توجه به اهمیت آن دارای ناخالصی هایی نیز می باشد.
ترکیبات گوگردی که در گاز طبیعی، نفت خام و یا محصولات گرانیک یافت می شوند، اصولا به صورت گوگرد عنصری، هیدروژن سولفید، مرکاپتان ها (تیول ها)، سولفیدها با زنجیره باز (آلیفاتیک) یا آلکن سولفیدها و سولفیدهای آروماتیک، دی سولفیدها، سولفیدهای حلقوی اسباع و تیوفن ها می باشند. نوع ترکیب گوگرد براساس اینکه مربوط به کدام یک از منابع گاز طبیعی یا نفت خام باشد، متفاوت است.

علاوه بر ترکیبات گوگردی و دی اکسیدکربن، همراه گاز طبیعی مقداری آب وجود دارد. این آب همراه یا در حین استخراج و یا در حین عملیات شیرین سازی به گاز طبیعی اضافه شده است. اگر از گاز طبیعی نم زدائی صورت نگیرد و آب همراه آن جداسازی نشود موجب تشکیل هیدرات و یخ زدگی در خطوط لوله گاز طبیعی می شود. با توجه به مطالب گفته شده خالص سازی و نم زدائی از گاز طبیعی به دلیل وجود مواد سمی مانند ترکیبات گوگردی و دی اکسید کربن و همچنین تشکیل هیدرات در اثر وجود آب همراه گاز طبیعی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار بوده و بررسی آن جهت آشنایی بیشتر با فرایندهای خالص سازی گاز طبیعی قابل توجه است.

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

فصل اول: گاز طبیعی و تصفیه آن
1-1- ذخائر زیرزمینی نفت و گاز
سوخت های فسیلی شامل نفت و گاز در عمق سه تا چهار کیلومتری اعماق زمین و در خلل و فرج لایه های آن با فشار چند صد اتمسفری به صورت ذخیره می باشند.
گازهای طبیعی زیرزمینی یا به تنهایی و یا به همراه نفت تشکیل کانسار (معدن) را می دهند، که در هردو صورت از نظر اقتصادی بسیار گران بها می باشند.
در صورت همراه بودن گاز طبیعی با نفت، گازها در داخل نفت حل می شوند و عمدتا نیز به همین صورت یافت می گردند و در این رابطه مولفه های فیزیکی هوا، حرارت و فشار مخزن تاثیرات مستقیم دارند و نهایتا در صورت رسیدن به درجه اشباع تجزیه شده و به لحاظ وزن مخصوص کمتر در قسمت های فوقانی کانسار و بر روی نفت یا آب به شکل گنبدهای گازی (GAS DONE) قرار می گیرند. گاها در مخازن گازهای محلول در آب نیز مشاهده شده است.
گاز متان در حرارت و فشار موجود در کانسارها متراکم نمی گردد، بنابراین همیشه به صورت گاز باقی مانده ولی در مخازنی که تحت فشار بالا هستند به شکل محلول در نفت در می آید.
سایر اجزای گاز طبیعی در مخازن نسبت به شرایط موجود در کانسار در فاز مایع و یا فاز بخار یافت می شوند.
2-1- استخراج گاز
در ایران گاز طبیعی خام را از دو نوع چاه استخراج می نمایند:
1- چاه های مستقل گازی از قبیل میادین گاز پارس جنوبی، ناروکنگان، خانگیران، تابناک حوزه های نون – هما و میدان گازی پازنان و غیره.
2- چاه های نفت از قبیل میادین اهواز، آغاجاری، ماون، گچساران، بی بی خکیمه، رامشیر و غیره.

:
هدف اصلی این تحقیق جذب آرسنیک و جیوه از آب با بهره گرفتن از پلیمر پلی پیرول و کامپوزیت های آن و مقایسه آن با جاذب هایی مثل زغال فعال و بنتونیت در فرایند جذب سطح می باشد.
فصل اول
1-1- کلیات
سال های متمادی است که شیوه زندگی انسان ها بر اثر رشد صنعت از حالت پراکنده به صورت متمرکز تغییر یافته است. این شیوه زندگی در تمامی ابعاد، تغییر و تبادلات فراوانی را به دنبال داشته و برای روند خود از منابع متعدد طبیعی مایه گرفته است و نیز پیشرفت های عظیم صنعتی در هر اجتماعی به وجود و فراوانی آب مربوط می باشد. بنابراین اولین نتیجه فعالیت های اجتماعی و صنعتی انسان به صورت ویرانگری و تخریب محیط زندگی از طریق آلوده سازی منابع آب – خاک – هوا و تمام چیزهایی که در بهتر زیستن او دخالت دارند ظاهر می شود.
اگر آب های مصرف شده که به منابع اولیه برگردانیده می شود حاصل فعالیت های صنعتی باشد محتوی هزاران ترکیب شیمیایی که در صنایع مورد مصرف قرار گرفته است خواهند بود. بعضی از این ترکیب های شیمیایی حاوی فلزات سنگین می باشد که در پساب ها (فاضلاب های صنعتی) موجود می باشد که صنعت استفاده کننده پس از مصارف صنعتی بدون کمترین توجهی به استانداردهای محیط  زیست در محیط رها می شوند که برای سلامتی هر موجود زنده ای خطرناک می باشند.

فلزات سنگین دارای منشأ طبیعی و هم ناشی از فعالیت های بشری هستند و با ظهور تکنولوژی های پیشرفته استفاده از این فلزات افزایش می یابد. از فلزات سنگین،

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

 سمی و خطرناکی که در پساب ها موجود می باشد می توان آرسنیک و جیوه را نام برد. یکی از فرایندهای معمول و اقتصادی که برای حذف و یا جدا نمودن فلزات سنگین از آب به کار برده می شود فرایند جذب سطحی می باشد.

جذب سطحی را می توان به دو طریق تقسیم بندی نمود:
1) جذب سطحی فیزیکی و 2) جذب سطحی شیمیایی. جذب سطحی فیزیکی عمدتا در اثر نیروهای واندروالس به وجود آمده و یک فرایند قابل برگشت است. وقتی که نیروهای مولکولی بین مولکول های محلول و جاذب بزرگتر از نیروهای بین مولکولی بین مولکول های محلول و حلال باشد، محلول روی سطح جاذب، جذب خواهد شد. یک مثال برای جذب فیزیکی، جذب سطحی توسط کربن فعال می باشد. کربن فعال دارای تعداد زیادی مجاری موئینه ای در داخل ذرات کربن بوده و سطح قابل دسترس شامل سطح منافذ و سطح خارجی ذرات می باشد. مساحت سطح منافذ به مراتب از مساحت سطح ذرات بزرگتر بوده و بیشترین میزان جذب سطحی در این سطوح رخ می دهد. برای کربن فعال نسبت مساحت کل سطح به جرم بسیار زیاد می باشد. در جذب شیمیایی یک واکنش شیمیایی بین مواد جامد و محلول جذب شده انجام می شود که غیرقابل برگشت است. فرایند جذب شیمیایی به ندرت برای جذب فلزات سنگین استفاده می شود ولی استفاده از فرایند جذب فیزیکی رایج است. سرعت جذب به وسیله یک سری از مکانیسم های انتقال جرم محدود می شود. این مکانیسم ها عبارتند از:
1) حرکت ماده جذب شونده از داخل توده مایع به لایه مایع مرزی احاطه کننده ماده جاذب، 2) نفوذ ماده جذب شوند از داخل لایه مرزی، 3) نفوذ ماده جذب شونده به داخل منطقه موئینگی یا خلل و فرج داخل ماده جاذب و 4) جذب ماده جذب شونده به دیواره ها یا سطوح مجاری موئینه. مرحله دوم مکانیسم جذب به نام نفوذ فیلم و مرحله سوم به نام نفوذ منفذی مشهور است. وبر در سال 1972 دریافت که راهبری راکتورهای اختلاط ناپیوسته یا جریان پیوسته با سرعت های جریان بهم زنی مشابه تصفیه آب سرعت جذب معمولا با نفوذ فیلم (مرحله دوم) یا در بعضی مواقع به وسیله نفوذ منفذی محدود می شود.

:
پالایشگاه نفت بندر عباس بعلت تنوع در نوع خوراك یكی از پالایشگاه های منحصر به فرد در ایران می باشد كه حتی موفق به تصفیه نفت خام فوق سنگین چاه های سروش و نوروز نیزشده است (كه كمتر پالایشگاهی قادر به تصفیه چنین نفت خامی می باشد). این پالایشگاه درتیر ماه سال 1387 افزایش ظرفیتی 30000 بشكه ای را پشت سر گذاشته و در حال حاضر با دو واحد تقطیر قادر به تصفیه 320000 بشكه در روز میباشد.
نفت خام بعد از طی مراحل پیش گرم و نمك زدایی وارد كوره و نهایتا برج اتمسف ریک میشود كه در این برج از آن محصولات بالادستی (گاز مایع، بنزین، نفتای سبك و نفتای سنگین) و میان تقطیر (نفت سفید و گازوئیل) بدست آمده و ته مانده برج اتمسفریک بعد از عبور از كوره قسمت خلاء وارد برج تقطیر در خلاء می شود و در نهایت ته مانده برج خلاء خوراك واحد غلظت شكن می گردد. و ارزش واحد كاهش گرانروی بر می گردد به تولید بنزین، گاز مایع و گازوئیل از خوراك نا مرغوب ته مانده برج خلاء (Vacuum Bottom).
با توجه به افزایش ظرفیت واحدهای تقطیر و نهایتا افزایش میزان محصول ته مانده برج خلاء بر آن شدیم تا ابتدا واحد غلظت شكن را با كمك نرم افزار Petro-sim شبیه سازی و با تغییر در متغیر های عملیاتی و كار روی نقاط مهم، آنها را بهینه كنیم و بعد از آن با نگرش افزایش بنزین راه حل هایی جهت دست یابی به این مهم برداریم باشد تا قدمی هر چند كوچك در راه خود كفایی این فرآورده برداشته باشیم.
فصل اول: کلیات
1-1) هدف

عملیات كاهش گرانروی (Visbreaking) شكست حرارتی نسبتا ملایمی برای تبدیل باقیمانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاهی است كه به منظور كاهش گرانروی و نقطه

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

 ریزش باقیمانده خلاء به كار می رود تا نفت سوختی با مشخصات معین تولید كند.از مزایای این واحد، كم بودن سرمایه لازم برای ساخت و راه اندازی است. عامل اصلی بالا بودن گرانروی و نقطه ریزش در باقیمانده های نفتی، زنجیرهای پارافینی بلندی است كه به حلقه های آروماتیكی متصلند .بنابراین واكنش باید در شرایطی عملی شود كه جدا شدن این گونه زنجیرها و كراكینگ بعدی آنها امكان پذیر باشد.

در این واحد، شدت كراكینگ زیاد نیست، زیرا شدت عمل باعث ایجاد تركیبات ناپایدار در فرآورده می شود كه به هنگام ذخیره سازی مواد پلیمری پدید می آید. در واقع هدف این عملیات، كاهش گرانروی سوخت است، بی آن كه تغییر محسوسی در ثبات سوخت ایجاد شود. همین امر سبب شده است كه در مورد اغلب خوراك ها شدت شكست حرارتی را كاهش دهند كه در نتیجه تولید بنزین و مواد سبك تر كمتر از 10 % كاهش می یابد.
از منظری دیگر و با نگاه به افزایش ظرفیت پالایشگاه و با رویكرد بالا بری بهره وری در این واحد سعی می شود با مستندات موجود و با كمك نرم افزار و تغییر در متغیر های عملیاتی راه حل هایی جهت افزایش تولید بنزین و در كل افزایش بازده عملیاتی از این واحد ارائه نمائیم و در صورت عملیاتی شدن نتایج، گامی در جهت نیل به حركت ایجاد شده در بهره وری هر چه بیشتر واحد های عملیاتی برداشته باشیم.
2-1) پیشینه تحقیق:
واحدهای غلظت شكن در پالایشگاه های ما معمولا به روش كوره است و فقط پالایشگاه نفت بندر عباس، تهران و تبریز از روش سوكر (Soaker) می باشند (در این مورد در بخش های بعد توضیح داده خواهد شد) لذا در بعضی از این پالایشگاه ها تحقیق توسط نرم افزار های مختلف انجام شده و یا در حال انجام است. اما در پالایشگاه بندر عباس بعلت افزایش ظرفیت، این ضرورت احساس شده و اخیرا پالایشگاه با بعضی از شركتهای داخلی و خارجی در حال بررسی واحدهای پالایشی از حیث بهره وری است. البته مقالات وكتب معتبر در رابطه با رفتارهای ئیدروكربنهای سنگین و نیز واحد های غلظت شكن موجود می باشد.

:

نگرانی در مورد انتشار گازهای آلاینده به اتمسفر و افزایش دمای زمین چند سالی است که از مهمترین نگرانی های نوع بشر شده است. افزایش استفاده از سوخت های فسیلی با افزایش روزافزون تقاضا برای انرژی، دانشمندان را به یافتن منابع انرژی جایگزین و تجدیدپذیر واداشته است. از طرف دیگر، دفع پسماندهای شهری در لندفیلدها، خود از مشکلاتی است که نگرانی های زیست محیطی چون آلوده شدن منابع آب های زیرزمینی در نتیجه نفوذ شیرابه حاصل از پسماندهای دفن شده در زیر خاک، شیوع بیماری ها، بوی مشمئز کننده حاصل از تعفن و بسیاری از موارد دیگر، دانشمندان را به مطالعه و تحقیق برای یافتن راه حلی برای تصفیه شیرابه و روش های دفع آن واداشته است. شیرابه حاصل از لندفیلد یکی از آلوده ترین پساب ها می باشد که BOD و COD بسیار زیاد آن وجه تمایز شیرابه و فاضلاب شهری است. روش های مختلف در تصفیه شیرابه کاربرد دارد اما با هیچ یک از روش های موجود چه از بعد مصرف انرژی و هزینه های گزاف تحمیلی و چه از بعد راندمان مناسب و کاهش BOD و COD آن به نحوی که قابل دفع در محیط باشد نتایج مطلوب به دست نیامده است. تکنولوژی پیل های سوختی میکروبی چند دهه ای است که از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است. پیل سوختی میکروبی به لحاظ “سبز” بودن مناسب ترین تکنولوژی برای تصفیه شیرابه و تولید همزمان انرژی می باشد. اما مشکل اساسی آن، توان خروجی و

خرید فایل متن کامل این پایان نامه :

 بازدهی کم انرژی آن است که عمدتا ناشی از متابولیسم کند میکروب ها می باشد. به هرحال، با پیشرفت های زیادی که در توسعه آن حاصل می شود، می توان به آینده پرکاربرد این تکنولوژی چه در زمینه تصفیه پساب و چه در زمینه تولید انرژی تجدیدپذیر بسیار امیدوار بود.

در این تحقیق، ابتدا به معرفی پیل سوختی، تاریخچه، مبانی و انواع آن پرداخته شده است که پیل سوختی میکروبی نیز از نسل های بعدی آن محسوب می شود. سپس، پیل های سوختی میکروبی و انواع آن مطرح شده است. تشریح اجزا، مکانیسم عملکرد، کاربردها و مسائل و مشکلات مربوط به آن به تفصیل مطرح شده است. در پایان نیز به مرور کاربرد پیل های سوختی میکروبی در تصفیه شیرابه و پیشرفت های اخیر آن پرداخته شده است.