بررسی پارامترهای موثر بر سنتز گوتیت به روش اکسیداسیون محلول در مقیاس آزمایشگاهی
مقداد عظیمی؛ سعید توانگر؛ سید قربان حسینی؛ محمد اقدام طلب
چکیده نانو ذرات گوتیت خالص با موفقیت با روش اکسیداسیون محلول و با استفاده از پیشمادههای سولفات آهن(II) هفتآبه(FeSO4.7H2O) و هیدروکسیدسدیم(NaOH) سنتز شد. در این پژوهش با طراحی آزمایش توسط نرم افزارMinitab ، با استفاده از روش فاکتوریل کامل، در دمای oC۴۰، تغییرات دو پارامتر، دبی هوای دمیده شده در محلول واکنش(Q) و نسبت درصد جرمی مواد اولیه(R) (درصد جرمی سولفات آهن(II) به درصد جرمی هیدروکسیدسدیم)، در دو سطح (Lit/min۳/۱۳و۲Q=) و (۳و۱R=)، مورد بررسی قرار گرفتند. تحلیل کیفی نتایج آزمایشات، توسط پراش اشعه ایکس(XRD)، سنتز فاز گوتیت (α-FeOOH) اکسیهیدروکسیدآهن را مورد تایید قرار داد و نتایج طیفسنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس(EDX)، نشان داد که گوتیت سنتز شده دارای درصد خلوص نقطهای بالای (٪۸/۹۹≤) میباشد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی(FESEM) برای گوتیت، ساختار بلوری میلهای شکل، با متوسط اندازهی مجموعه ذراتی بین (nm۴۳-۲۳)، بسته به میزان R و Q را گزارش داد و با تحلیل نتایج پتانسیل اکسایش-کاهش (ORP)، مشاهده شد که زمان پایان واکنش تشکیل گوتیت بین s۶۳۵ الی s۲۲۱۰ میباشد. تحلیل آماری نتایج، توسط نرم افزار Minitab، سبب بدست آمدن روابط همبستگی[1] ،بین دو پارامتر (Q و R) دو پاسخ (زمان پایان واکنش(t) و متوسط اندازهی مجموعه ذرات(d)) در دمای محلول واکنشoC۴۰، برای گوتیت گردید. با توجه به این روابط مشاهده شد در دمای محلول واکنش oC۴۰، با افزایش دبی هوا(Q) و کاهش نسبت درصد جرمی مواد اولیه(R)، زمان پایان واکنش و متوسط اندازهی مجموعه ذرات گوتیت، به طور کلی کاهش مییابند و بالعکس. همچنین درصد تغییرات(R)، تاثیرات بیشتری نسبت به تغییرات (Q)، بر متوسط اندازهی مجموعه ذرات و زمان پایان واکنش، دارد. [1] Correlation
تاثیر پارامترهای واکنش در سنتز رزین فنل فرمالدئید و ارزیابی خواص محصول
صفحه 23-32
فریبا سلطان الکتابی؛ حمید نیرومند
چکیده موضوع تحقیق: در ایﻦ ﭘﮋوﻫﺶ روش ﺳﻨﺘﺰ رزیﻦ ﻓﻨﻮل ﻓﺮﻣﺎﻟﺪﻫﯿﺪ که میتواند در صنعت چوب و نئوپان کاربرد داشته باشد ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻰ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. این رزین به دو صورت نوولاک و رزول تهیه می شود که با تغییر شرایط واکنش محصولات متفاوتی تشکیل می شوند. رزول به عنوان چسب مایع در صنعت چوب و نئوپان استفاده می شود.
روش تحقیق: عوامل ﻣﺨﺘﻠﻔﻰ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻧﺴﺒﺖ ﻣﻮﻟﻰ ﻓﺮﻣﺎﻟﺪﻫﯿﺪ ﺑﻪ ﻓﻨﻮل،pH محیط واﮐﻨﺶ، دﻣﺎ و زﻣﺎن واﮐﻨﺶ و مقدار خروج آب حاصل از واکنش در سنتز رزین رزول و خواص محصول نهایی موثر میباشند. سنتز این ماده در شرایط واکنشی با نسبت مولی ﻓﺮﻣﺎﻟﺪﻫﯿﺪ ﺑﻪ ﻓﻨﻮل از 1/84 تا 2/50،pH محیط واﮐﻨﺶ از 4/0 تا 10/85، دمای واکنش از 80 تا C◦ 100، زمان واکنش از 0/5 تا 4 ساعت و مقدار آب حاصل خروجی بر حسب عدد بدون بعد دی هیدراتاسیون 0/18 تا 1/02 انجام شد.
نتایج اصلی: نتایج نشان دادند که بیشترین زمان پایداری محصول به مدت 18 روز با نسبت مولی 2، محیط قلیایی در pH 9 تا 10، دمای90 تا C◦ 95 و زمان واکنش2 ساعت به دست آمد. علاوه بر این گرانروی، چگالی، زمان ژلینگی و درصد جامدات در محصول به ترتیب cP 180،g/cm3 1/224،S 30 و 51/20% حاصل شدند. با افزودن دی اتیلن گلایکول و اوره خواص محصول بهینه شد. با افزودن 8% دی اتیلن گلایکول زمان پایداری به 105 روز افزایش یافت و با افزودن 4% اوره میزان فرمالدهید آزاد در محصول به 1/29%کاهش یافت. با توجه به خواص محصول تولید شده می توان برای تولید انبوه رزین از شرایط واکنش به دست آمده استفاده نمود.
سنتز مستقیم گازمایع از کربندیاکسید با استفاده از کاتالیست هیبریدی SBA-15 اصلاح شده
صفحه 33-42
مهدی صدیقی
چکیده موضوع تحقیق: تبدیل کربن دی اکسید به هیدروکربن ها یک فرایند بالقوه است که باعث کاهش و کنترل پایدار این گاز گلخانهای میشود. مطابق با اهداف توسعه پایدار از برنامه توسعه سازمان ملل متحد ، گاز مایع سوختی سازگار با محیط زیست تلقی میشود و به طور گستردهای مورد استفاده قرار میگیرد. هیدروکربن های سبک را می توان مستقیماً از هیدروژناسیون کربن دی اکسید بر روی یک کاتالیست مناسب سنتز کرد.
روش تحقیق: هدف اصلی این مطالعه بررسی سنتز مستقیم گاز مایع از هیدروژناسیون کربن دی اکسید با استفاده از کاتالیست SBA-15 اصلاح شده با نانوذرات مس و روی بود. این مطالعه در راکتور بستر ثابت با استفاده از هیدروژن و کربن دی اکسید به عنوان گاز واکنش دهنده انجام شده است و ارزیابی شرایط عملیاتی نظیر دمای واکنش و زمان اقامت مورد ارزیابی قرار گرفتند.
یافتههای تحقیق: نتایج نشان داد که با اصلاح کاتالیست با سایت های فعال مس و روی، سطح فعال کاتالیست به m2.g-1 542 کاهش مییابد. همچنین نتایج SEM نشان داد که افزودن اکسیدهای فلزیZnO و CuO منجر به توزیع یکنواخت در کانالهای درونی کاتالیست 1Cu1Zn/SBA-15 شده است و هیچ گونه تجمعی اتفاق نیافتاده است. شرایط بهینه برای تولید LPG در دمای oC 360 و زمان اقامت g.h.mol-1 10 به دست میآید. در این شرایط درصد تبدیل CO2 و انتخاب پذیری LPG به ترتیب برابر 6/24% و 8/64% به دست آمد. با افزایش دما مقدار LPG افزایش مییابد و سپس بعد از دمای بهینه افزایش چندانی در مقدار LPG تولیدی مشاهده نمیشود. با افزایش زمان اقامت بعد از مقدار بهینه، درصد تبدیل CO2 تغییر چندانی نمیکند و این نشاندهنده این است که واکنش در محدوده تئوری ترمودینامیکی خود میرسد. همچنین آزمون عمر کاتالیستی 1Cu1Zn/SBA-15 نشان داد که درصد تبدیل CO2 و انتخاب پذیری LPG تا 85 ساعت تغییری نمی کند. نتایج نشان داد که کاتالیست سنتز شده می تواند در فرایند هیدروژناسیون CO2 به LPG عملکرد مناسبی داشته باشد.
مطالعه سینتیک واکنش ایزومریزاسیون زایلن با کاتالیست Mo-Pt @ZSM5
صفحه 43-56
منیره کاظمی؛ مجید امامی میبدی؛ سیدحمید اسماعیلی فرج
چکیده موضوع تحقیق: سینتیک واکنش ایزومریزاسیون زایلن روی کاتالیست Mo-Pt @ZSM5 تاکنون بررسی نشده است. در این تحقیق، واکنش منفرد برگشت پذیر متازیلن به پارازایلن برای مدلسازی این فرآیند، مطالعه شده است. با توجه به اینکه خوراک واحد صنعتی، فقط مقادیر کمی از ترکیبات غیر زایلنی دارد، صرف نظر از سایر واکنشها منطقی به نظر میرسد و نتایج این تحقیق نیز آن را تأیید میکند.
روش تحقیق: واکنش مورد نظر در فاز گازی و دماهای ثابت 375 و 378 درجه سلیسوس روی کاتالیست Mo-Pt @ZSM5 انجام شده است. خوراک ورودی از یک واحد صنعتی گرفته شده است. در هر تست دما ثابت در نظر گرفته میشود. در این تحقیق به منظور به دست آوردن مدلی ساده، فقط واکنش تعادلی متازایلن به پارازیلن در نظر گرفته میشود. ثابت سرعت رفت به عنوان پارامتر قابل تنظیم در نظر گرفته شده و ثابت سرعت برگشت، از ثابت تعادل متازایلن-پارازایلن گزارش شده در نوشتجات محاسبه میشود. چون از واکنشهای دیگر صرف نظر شده، مجموع کسر مولی متازایلن و پارازایلن ثابت و برابر مجموع آنها در خوراک فرض شده و کسر مولی اورتوزایلن از ثابت تعادل متازایلن-اورتوزایلن گزارش شده در نوشتجات محاسبه میشود. با استفاده از موازنه جرم و معادله عملکرد ستون پرشده و نیز معادله ارگان برای برآورد تغییرات فشار در طول ستون، دستگاه معادلات دیفرانسیل مناسب در این تحقیق پیشنهاد شده و به روش عددی با استفاده از دستور ode45 در متلب، حل شدهاند.
نتایج اصلی: هم داده های تجربی و هم نتایج شبیه سازی با نرم افزار اسپن هایسیس، نشان میدهد در محدوده دمای مورد بررسی، دما اثر کمی روی ترکیب محصول خروجی بهدست آمده دارد. بنابرین در بازه دمایی مورد بررسی، ثابت سرعت مستقل از دما فرض شده و مقدار بهینه ثابت سرعت واکنش متازایلن به پارازایلن برابر 1340 سانتیمتر مکعب محصول بر گرم کاتالیست بر ساعت است و برای واکنش برگشت از داده های ثابت تعادل برحسب دما به دست می آید. نتایج حاصل و مدل سینتیکی ساده پیشنهاد شده پیش بینی قابل قبولی از دادههای تجربی می دهد.
توسعه مدل دوبعدی CFD برای فرآیند کلسیناسیون کک نفتی در کوره دوار
صفحه 57-68
محمدحسین اقبال احمدی؛ شکوفه طیبی
چکیده موضوع تحقیق
کلیسناسیون کک نفتی فرآیندی شیمیایی است که طی آن کک نفتی به علت بالا رفتن حرارت، رطوبت و مواد احتراق پذیر فرار را از دست میدهد و در نهایت ارتقای خواص فیزیکی کک کلسینه را باعث میگردد. در این مقاله، فرآیند کلسیناسیون کک نفتی توسط کوره دوار بررسی و به کمک روش CFD به صورت دوبعدی مدلسازی می شود. هدف از مدلسازی و شبیه سازی آن، شناخت رفتار دمایی، غلظتی و حرکت سیال گاز داخل کوره است، تا بتوان بر اساس شناخت بهدست آمده، طراحی و کنترل آن را به درستی انجام داد.
روش تحقیق
برای این منظور از نرم افزار کامسول کمک گرفته شد. کوره دوار کلسیناسیون کک نفتی شامل دو فاز جامد و گاز است که به صورت ناهمسو از کنار هم عبور می کنند. همه فیزیک های پیچیده موجود در سیستم، شامل واکنش های شیمیایی، انتقال حرارت های هدایتی، جابجایی و تشعشعی، انتقال جرم های درون فازی و بین فازی، تبخیر و رهایی مواد از فاز جامد به فاز گاز، ملاحظات آشفتگی جریان و روابط پیچیده آن در نظر گرفته شد. در نتیجه حل مدل به روش المان محدود، تغییرات متغیرهای اصلی شامل دما، غلظت مواد و سرعت سیال در بستر بدست آمد.
نتایج اصلی
نتایج نشان داد که تزریق میان بستری هوا نقش مهمی در ایجاد تغییرات در دما (حدود 100 درجه افزایش) و سرعت گرفتن واکنش های احتراق دارد. هم چنین بیشترین دمای کوره 1910 درجه سانتیگراد بدست آمد. تغییرات غلظت مواد در فاز گاز نیز عمدتا در هنگام ورود به بستر و در نواحی نزدیک تزریق میان بستری دیده شد. مقایسه نتایج با کارهای مشابه نشان از دقت بالای مدل سازی انجام شده بود.
بررسی فرآیند ازدیاد برداشت نفت با استفاده از امواج اولتراسونیک: تحلیل عددی
صفحه 69-82
سید مهدی آقایی؛ فرامرز نصیرزاده؛ آرزو جعفری؛ داود خوزان؛ حامد نامدار
چکیده Research topic: One of the new methods in the processes of increasing oil recovery from hydrocarbon reservoirs is the method of using ultrasonic waves. In this research, using ultrasonic waves and their application in a large-scale sample tank, its effect on increasing oil extraction by the numerical method is investigated.
Research Method: In this research, the modeling process has been performed using MATLAB software. First, by determining the porous environment, the amount of pressure increases due to ultrasonic waves due to solving the sound equations (Helmholtz) by MATLAB k-waves toolbox is investigated. Finally, considering the cumulative production at a specific time from the production well and determining the oil recovery from the reservoir in the presence of a wave, to examine the effect of well location parameters and its distance from the wave generation source, wave production starts time, wave application methods (Pulsed and continuous), is performed at an optimal frequency and power.
Main results: According to the modeling results, the closer the wave start time is to the first days of production, the higher the oil recovery rate; So that by starting the application of ultrasonic wave under the power of 5 kW and frequency 20 kHz simultaneously with the production of well oil from the first day, oil recovery compared to oil recovery in the case of starting the wave from the fifty and ninety days, respectively 4/5% and 8% more. Oil recovery is 1.8% higher if the wave is applied continuously to the reservoir at a given time than when pulsed at the same time. The modeling results show that the shorter the distance between the wave source and the production well, the lower the pressure drop in the reservoir area and the higher the oil recovery. According to the results, if the source of wave production is located at a distance of 200 feet from the production well, it will increase by 7.1% compared to the distance of 1800 feet from the oil recovery well.