پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: یکی از روش­های مفید در فرایندهای افزایش و نگهداشت تولید نفت از مخازن هیدروکربوری، به‌کارگیری روش فرازآوری با گاز است. در این تحقیق باهدف منافع اقتصادی به بررسی و مقایسه امکانسجی استفاده از دو گاز کربن دی‌اکسید و نیتروژن به‌جای گاز طبیعی در فرایند فرازآوری با گاز پرداخته می‌شود. همچنین با توجه به محدود بودن گاز در دسترس با هدف حداکثر­سازی تولید نفت به بررسی و مقایسه بهینه‌سازی تخصیص گاز بین چاه‌های میدان پرداخته می‌شود و با شبیه‌سازی 10 چاه از یک میدان فراساحلی ایران، به بهینه‌سازی حجم محدود گاز در دسترس و اثر آن در افزایش برداشت نفت پرداخته شده است. میزان تزریق گاز به هر چاه مقدار بهینه­ای است که تزریق گاز بیش از آن موجب افزایش اصطکاک و کاهش تولید خواهد شد. از طرفی به دلیل ظرفیت کمپرسورها و در دسترس بودن مقدار محدود گاز، امکان تزریق مقدار بهینه به هر چاه امکان‌پذیر نیست.
روش تحقیق: در این پژوهش مدل‌سازی چاه با استفاده از نرم‌افزار پراسپر انجام شده است. ابتدا با جمع‌آوری داده­های10 چاه از یک مخزن فراساحلی جنوب ایران مدل آن­ها ساخته شده و پس از صحت سنجی، با استفاده از گاز کربن دی‌اکسید و نیتروژن به‌صورت مجزا، شبیه‌سازی فرازآوری مصنوعی انجام شده است. سپس نمودار عملکرد فراز­آوری با گاز(GLPC) هر کدام از چاه‌ها با مدل تجربی مناسب در نرم­افزار متلب برازش می‌شود. در ادامه با استفاده از سالور اکسل اقدام به بهینه‌سازی حجم محدود گاز با استفاده از دو گاز مختلف می‌شود.
نتایج اصلی: با توجه به نتایج به‌دست‌آمده از بهینه­سازی، میزان تجمعی تولید چاه‌ها به ازای یک مقدار گاز در دسترس که 15 میلیون فوت مکعب می­باشد در حالت استفاده از گاز نیتروژن 3564 بشکه در روز بیشتر از حالت استفاده از گاز کربن­دی­اکسید است. همچنین در همه حالت‌های موردبررسی بیشترین مقدار گاز تزریقی به چاه شماره 8 اختصاص می‌یابد که دلیل آن تولید بالای این چاه است. توجه به مقایسه دو حالت تزریق، زمانی که مقدار گاز در دسترس 12 و 9 میلیون فوت مکعب در روز باشد تولید نفت حالت تزریق نیتروژن به ترتیب 3424 و 3302 بشکه در روز(۲۸٪ و ۲۴٪) بیشتر از حالت استفاده از گاز کربن­دی­اکسید است.

چکیده
ترکیبات ساپونین به عنوان عوامل ضدسرطان، ضد قارچ، ضد التهابی و ضد ویروس شناخته می شوند. همچنین، به عنوان عامل کف زا در بعضی از صنایع غذایی استفاده می شوند. تاکنون مطالعات اندکی پیرامون استخراج این ماده صورت گرفته است. هدف اصلی این تحقیق، بررسی و مقایسه بازده استخراج ساپونین به روش رایج با استفاده از حلال و روش سیال فوق بحرانی می باشد. در روش استخراج با حلال اثر سه متغیر مقدار ماده جامد، درصد حلال اتانول و مدت زمان استخراج بر عملکرد فرایند مورد مطالعه قرار گرفتند. بازده استخراج و غلظت ساپونین به عنوان معیارهای سنجش عملکرد فرایند مورد بررسی قرار گرفتند. در روش استخراج با سیال فوق بحرانی اثر متغیرهای عملیاتی مدت زمان استخراج، فشار و دما مورد بررسی قرار گرفتند. در این روش از دی اکسید کربن به عنوان سیال فوق بحرانی و از اتانول 80% به عنوان کمک حلال استفاده شد. برای طراحی آزمایش و بهینه سازی فرایند در هر دو روش از سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی استفاده شد. در روش استخراج با حلال درشرایط بهینه، مقدار ماده جامد برابر با 4/5 میلی گرم، درصد حلال اتانول 5/77% و مدت زمان انجام آزمایش برابر با 7 ساعت است. در این شرایط بازده استخراج برابر با 12/1 میلیگرم ساپونین به ازای هر گرم ماده جامد خشک می باشد. تحلیل آماری نتایج نشان داد که متغیرهای عملیاتی تاثیرگذار بر عملکرد فرایند درصد حلال اتانول و مدت زمان استخراج است. همچنین اثر متقابل بین متغیرهای درصد حلال و مدت زمان استخراج دارای اهمیت می باشد. برای استخراج با سیال فوق بحرانی، در شرایط بهینه مدت زمان استخراج، فشار و دما به ترتیب برابر با 10 ساعت، 400 بار و 50 درجه سانتیگراد است. در این شرایط بازده استخراج 20% بیشتر از بازده استخراج با حلال می باشد. می توان نتیجه گیری کرد که بازده استخراج با سیال فوق بحرانی به همراه کمک حلال بالاتر از استخراج با حلال است.

چکیده افزایش ضایعات پلاستیکی صنعت بسته­ بندی و نگرانی­ ها درباره­ ی مشکلات زیست محیطی آن­ ها، استفاده از زیست ­پلیمرها را مورد توجه محققان بسیاری قرار داده است. بنابراین تهیه فیلم­ های زیست­ تخریب ­پذیر ارزان با خواص مطلوب، به منظور استفاده در صنعت بسته ­بندی می­تواند چالشی جذاب تلقی شود.
در پژوهش حاضر آمیخته­ هایی سه­ تایی بر پایه پلی ­لاکتیک اسید (Poly (Lactic Acid), PLA) بر مبنای طراحی آزمایش (روش مخلوط) تهیه شد. بدین منظور، ابتدا نشاسته ترموپلاستیک (Thermoplastic Starch, TPS) با استفاده از 28 درصد وزنی سوربیتول (Sorbitol) و 14 درصد وزنی گلیسرول (Glycerol) تهیه شد. سپس با استفاده از روش اختلاط مذاب (Melt Mixing)، آمیخته ­ها­ی سه­ تایی پلی­ لاکتیک اسید/ پلی­ کاپرولاکتون (Poly (Caprolactone), PCL)/ نشاسته ترموپلاستیک در ترکیب درصدهای مختلف تهیه شدند. آزمون­ های مورفولوژیکی، فیزیکی (کشش و تراوایی بخار آب)، زیست­ تخریب ­پذیری و هم­چنین رئولوژیکی بر روی نمونه­ ها انجام شد. در پایان نمونه ­ی بهینه با استفاده از نرم­ افزار Minitab تعیین شد.
با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترون روبشی، ناسازگاری و جدایی فازی در آمیخته­ ها مشاهده شد. با افزایش مقادیر PCL و TPS، به ترتیب افزایش انعطاف­ پذیری به دلیل اثر نرم­ کنندگی (Plasticization Effect) PCL و کاهش خواص مکانیکی مشاهده شد. نتایج آزمون عبورپذیری نشان داد که نمونه­ های حاوی مقادیر کمتر از TPS، به ­دلیل ماهیت آب­ دوستی، و بیشتر از PCL، به ­دلیل افزایش بلورینگی زمینه، دارای تراوایی بخار آب کمتری بودند. هم­چنین تأثیر TPS در آزمون زیست­ تخریب­ پذیری کاملاً مشخص شد، بدین­ گونه که نمونه­ ی حاوی 35 درصد وزنی TPS، حدود 50 درصد از وزن خود را در مدت 14 هفته از دست داد. در انتها نمونه­ ی 25/25/50 (PLA/PCL/TPS) به­ عنوان نمونه­ ی بهینه توسط نرم ­افزار Minitab انتخاب شد. نتایج نشان دادند که فیلم­ های فرمول ­بندی شده در این تحقیق قابلیت استفاده در مواد بسته­ بندی زیست­ تخریب ­پذیر با خواص مکانیکی و سدگری مناسب را دارند.