چکیده موضوع تحقیق: شناسایی و ارزیابی فرصت‌های سرمایه‌گذاری با در نظر گرفتن کل شبکه واحدهای پتروشیمی ایران در جهت توسعه زنجیره ارزش صنعت پتروشیمی و برای دستیابی به بیشترین ارزش افزوده و استفاده بهینه از منابع نفت و گاز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
روش تحقیق: هدف از انجام این پژوهش ایجاد مدلی ریاضی برای شناسایی و ارزیابی فرصت‌های سرمایه‌گذاری با تحلیل داده‌های فنی و اقتصادی-مالی واحدهای فرایندی فعال در صنعت پتروشیمی ایران است. این ابزار می‌تواند در زمانی محدود و با دقتی قابل‌قبول حجم زیادی از اطلاعات را پردازش کرده، خروجی مطلوب را ارائه دهد. اطلاعات فرایندی مجتمع‌های پتروشیمی شامل واحدهای عملیاتی، میزان تولید و مصرف مواد، فناوری‌های مورد استفاده و قیمت مواد اولیه و محصولات از داده‌های اصلی هستند که مبنای تهیه مدل‌های ریاضی است. علاوه بر واحد‌های فرایندی، متغیر‌های محیطی تأثیرگذار بر سامانه همراه با نحوه اثر‌گذاری آن‌ها بر مدل نیز مدل‌سازی و با شبکه واحد‌های فرایندی یکپارچه شده است.
نتایج اصلی: با ایجاد مدل و انجام فرایند شبیه‌سازی، خروجی‌های مختلف سامانه شامل: تحلیل فنی و اقتصادی-مالی، تخمین هزینه‌های سرمایه‌گذاری واحد‌های فرایندی، تحلیل حساسیت شبکه واحد‌های فرایندی نسبت به عوامل و متغیرهای فنی و اقتصادی مانند قیمت خوراک و محصولات و همچنین ظرفیت عملیاتی واحدهای فرایندی است. به‌منظور اعتبار‌سنجی خروجی‌های شبیه‌ساز، داده‌های واقعی مجتمع پتروشیمی امیرکبیر برای نمونه با خروجی‌های به‌دست‌آمده در شبیه‌ساز مقایسه شد و میزان خطای شبیه‌ساز به‌طور میانگین در برآورد میزان تولید محصولات اصلی 36/3 درصد و برآورد میزان تولید محصولات جانبی 22 درصد ارزیابی شد. در نهایت مبتنی بر خروجی‌های شبیه‌ساز، شناسایی، ارزیابی و اعتبارسنجی فرصت‌های سرمایه‌گذاری در زنجیره ارزش صنعت پتروشیمی ایران انجام شد که بر این اساس، احداث واحد تبدیل متانول به الفین (MTO) به‌عنوان فرصت سرمایه‌گذاری معتبر در بخش پایین‌دستی زنجیره ارزش متانول معرفی شد.

چکیده چکیده
موضوع تحقیق:
استفاده از حلال‌های یوتکتیک عمیق (DES) برای بهبود عملکرد غشاهای پلیمری در جداسازی گاز CO₂مورد توجه قرار گرفته است. غشاهایی که با استفاده از DES اصلاح می‌شوند، به‌عنوان غشاهای مایع پشتیبانی‌شده (SLM) شناخته می‌شوند.
روش تحقیق:
در این پژوهش، حلال‌های دوجزئی کولین‌کلرید/ اوره و سه‌جزئی کولین‌کلرید/ اوره/ DBU به‌عنوان DES برای بهبود کارایی غشای پلی(‌اتر-قطعه-آمید) (Pebax-1657) در جداسازی گاز CO₂ از CH₄ و N₂استفاده شده‌ است. غشاها به روش تبخیر حلال ساخته شده، با روش‌های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایج اصلی:
نتایج آزمون گاز تراوایی در فشار 2 بار و دمای °C 30 نشان داد که تراوائی گاز CO₂ از barrer3/77 در غشای خالص به barrer4/96 در غشای حاوی 10% DES دوجزئی و barrer 7/101 در غشای حاوی 10% DES-DBU سه‌جزئی افزایش یافته است. گزینش‌پذیری‌های CO₂/N₂ و CO₂/CH₄ به‌ترتیب از 20/32 و 36/11 در غشای خالص به 56/38 و 77/13 در غشای 10% DES دوجزئی و 68/40 و 32/14 در غشای %10 DES سه‌جزئی بهبود یافت. با افزایش فشار خوراک عملکرد غشاها ارتقا یافت؛ به‌طوری‌که در فشار 10 بار در غشای 10% DES سه‌جزئی تراوئی CO₂ به barrer 8/162و گزینش‌پذیری CO₂/N₂ و CO₂/CH₄ به 13/56 و60/20 افزایش یافته است. با توجه به اینکه غشای DES سه‌جزئی عملکرد بهتری داشته است، در نهایت درصدهای وزنی مختلفی از DES-DBU در غشای Pebax مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که غشای حاوی ۲۰ درصد وزنی DES سه‌جزئی، بهترین عملکرد را در مقایسه با سایر غشاها داشته است. این غشا در فشار ۲ بار و دمای °C 30، تراوایی گاز CO₂را به barrer8/138 و گزینش‌پذیریCO₂/N₂ و CO₂/N₂ را به‌ترتیب به ۴۶/51 و 80/18 افزایش داده است. با افزایش فشار به ۱۰ بار، تراوایی CO₂ به مقدار barrer 5/212 و گزینش‌پذیری گازهای CO₂/N₂ و CO₂/CH₄به‌ترتیب به ۶۶/۴۰ و ۲۵/۶۰ ارتقا یافت که در نهایت این غشا در مقایسه با سایر مطالعات انجام‌شده موفق به عبور از حد رابسون شده است که نشان‌دهنده پتانسیل بالای این غشا در کاربردهای مرتبط با جداسازی گاز CO₂ است.

چکیده موضوع تحقیق: آلودگی دی‌اکسیدکربن (CO₂) یکی از چالش‌های مهم عصر حاضر است که از گسترش صنایع ناشی می‌شود. یکی از روش‌های نوین برای جداسازی CO₂، استفاده از غشاهای پلیمری است که پلی(‌اتر-قطعه-آمید) (Pebax) به‌عنوان یکی از غشاهای صنعتی در این زمینه شناخته می‌شود. با این حال، این نوع غشا با محدودیتی به نام بده‌بستان (Trade-off) مواجه است که مانع از استفاده وسیع آن در صنعت می‌شود. افزودن ترکیبات مختلف به Pebax یکی از روش‌های رفع این محدودیت است.
روش تحقیق: در این مطالعه، فنول که حاوی گروه عاملی هیدروکسیل است، به‌عنوان پرکننده انتخاب شد و غشاهای Pebax حاوی درصدهای متفاوتی از آن با استفاده از روش نوین شبیه‌سازی مولکولی تهیه شدند. دینامیک مولکولی (Molecular Dynamics, MD) و مونت کارلوی بزرگ‌بُندادی (Grand Canonical Monte Carlo, GCMC) برای بررسی خواص ساختاری و عملکرد جداسازی غشاها استفاده شد. در این راستا، ابتدا خواص ساختاری شامل کسر حجم آزاد (Fractional Free Volume, FFV)، چگالی و تحرک زنجیرهای پلیمری مورد بررسی قرار گرفت و سپس خواص عملکردی شامل ضرایب نفوذ و حلالیت اندازه‌گیری شد.
نتایج اصلی: FFV غشاها با افزودن فنول افزایش یافته و بر اساس تابع توزیع شعاعی برهم‌کنش بین مولکول‌های CO₂ و مولکول­های فنول بر بر‌هم‌کنش بین مولکول‌های CO₂ و زنجیره‌های پلیمری PEBA غلبه کرد. علاوه بر این، بر اساس نتایج، مولکول‌های فنول از طریق برقراری برهم‌کنش‌های اسید-باز لوئیس و π-چهارقطبی با مولکول‌های CO₂ باعث افزایش 5/5 برابری ضریب نفوذ و افزایش 3/1 برابری ضریب حلالیت مولکول‌های CO₂ نسبت به غشای خالص Pebax شدند. تحلیل ضریب تراوایی CO₂ و گزینش‌پذیری CO₂/N₂ در غشاهای شبیه‌سازی‌شده نشان داد که با افزایش درصد فنول، تراوایی CO₂ افزایش می­یابد، درحالی‌که گزینش‌پذیری CO₂/N₂ به‌طور مداوم کاهش می‌یابد.

چکیده موضوع تحقیق: جریان دو مایع امتزاج‌ناپذیر در چند دهه گذشته توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این جریان در بسیاری از فرآیندهای صنعتی مانند صنایع شیمیایی، پتروشیمی، غذایی و فرآوری کاربرد دارد و به طور گسترده در انتقال روغن با ویسکوزیته بالا از طریق خطوط لوله که توسط آب روانکاری می‌شود، دیده می‌شود. با این­حال، یکی از روش‌های ساده مطالعه ضریب انتقال جرم و هیدرودینامیک جریان در سامانه شیمیایی مایع-مایع، روش تک‌قطره در حال صعود در فاز دوم ساکن است. اگرچه شاید این مبحث در مورد قطرات با شکل تقریباً کروی و فاقد نوسان و آشفتگی‌های سطحی کاملاً شناخته شده باشد، اما هنوز در مورد قطرات بیضوی و دارای نوسان در فازهای با کشش بین‌سطحی پایین پیچیدگی دارد.
روش تحقیق: در این مطالعه آزمایشگاهی، تأثیر انتقال جرم بر سرعت و شکل قطره در سامانه شیمیایی نرمال‌بوتانول-اسید‌سوکسینیک-آب بررسی شده است. متغیرهای مورد مطالعه، شدت جریان فاز پراکنده، اندازه قطره و غلظت اسید‌سوکسینیک در فاز پراکنده است. آزمایش‌ها به روش تک‌قطره در ستون استخراج انجام شد. محدوده قطر قطرات نرمال‌بوتانول در محدوده شدت جریان مورد آزمایش، بین 3/1 تا 0/3 میلی­متر و محدوده رینولدز کمتر از 300 بود.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد که سرعت حد قطره در حضور و غیاب انتقال جرم متفاوت است. انتقال جرم باعث تأخیر در رسیدن به سرعت حد می‌شود، همچنین رژیم قطره را با وجود تغییرشکل آن حفظ می‌کند. کشش بین‌سطحی کم این سامانه شیمیایی باعث تشکیل قطرات بیضی شکل شد و نسبت ابعادی تا 4/0 کاهش یافت، اما در حضور انتقال جرم، قطرات پهنای بیشتری پیدا کرده، به سمت کروی‌تر شدن متمایل شدند و نسبت ابعادی در بیشترین غلظت و در بزرگ‌ترین افشانک (Nozzle) استفاده‌شده حدود %50 نسبت به غیاب انتقال جرم افزایش یافت. سرعت حد و تغییرشکل قطرات در قالب اعداد بی‌بُعد رینولدز (Re)، اوتوس (Eo)، و وبر (We) مطالعه شد.

چکیده کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای از مهم‌ترین عوامل توجه به انرژی‌های تجدیدپذیر است. ذخیره‌سازی هیدروژن به‌عنوان حامل انرژی، یکی از روش‌های امیدبخش برای بهره‌برداری پایدار از این منابع محسوب می‌شود. در فرایند ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز به‌دلیل عدم تأمین فشار موردنیاز تولید نمی‌شود و به‌عنوان گاز پایه باقی می‌ماند. به‌منظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد می‌شود از گازهای ارزان‌تر مانند متان، نیتروژن یا دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل مؤثر بر ذخیره‌سازی هیدروژن در حضور گاز پایه می‌پردازد، تا راهکاری برای بهینه‌سازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از 300 مقاله علمی جمع‌آوری و بررسی شد. از این میان، 80 مقاله به‌عنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و 82 مقاله دیگر نیز به‌عنوان منابع تکمیل‌کننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تأثیر خواص گاز پایه، تأثیر خواص مخزن و تأثیر عوامل عملیاتی طبقه‌بندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، به‌صورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیره‌سازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه می‌تواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن به‌دام‌افتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژه‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن به‌دلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینه‌ای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیده‌هایی مانند جدایش ثقلی و انگشتی‌شدن را کاهش می‌دهد. در مقابل، گاز دی‌اکسیدکربن به‌دلیل انحلال در آب سازند و تراکم‌پذیری بالا، نیازمند تزریق حجم بیشتری برای رسیدن به فشار مطلوب مخزن است. علاوه بر این، کاهش فشار و افزایش دما، تخلخل و تراوایی منجر به کاهش خلوص هیدروژن می‌شود. همچنین، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیه‌ی مخزن پیش از شروع ذخیره‌سازی گاز هیدروژن می‌تواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.کاهش منابع انرژی فسیلی و انتشار گازهای گلخانه‌ای از مهم‌ترین عوامل توجه به انرژی‌های تجدیدپذیر است. ذخیره‌سازی هیدروژن به‌عنوان حامل انرژی، یکی از روش‌های امیدبخش برای بهره‌برداری پایدار از این منابع محسوب می‌شود. در فرایند ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن، بخشی از گاز به‌دلیل عدم تأمین فشار موردنیاز تولید نمی‌شود و به‌عنوان گاز پایه باقی می‌ماند. به‌منظور کاهش اتلاف هیدروژن، پیشنهاد می‌شود از گازهای ارزان‌تر مانند متان، نیتروژن یا دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه جایگزین استفاده شود. این مطالعه به بررسی جامع انواع گازهای پایه و عوامل مؤثر بر ذخیره‌سازی هیدروژن در حضور گاز پایه می‌پردازد، تا راهکاری برای بهینه‌سازی این فرایند ارائه شود. در این پژوهش ابتدا بیش از 300 مقاله علمی جمع‌آوری و بررسی شد. از این میان، 80 مقاله به‌عنوان مقالات اصلی انتخاب شدند که مرتبط با ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن و دیگر گازها در حضور گاز پایه بودند و 82 مقاله دیگر نیز به‌عنوان منابع تکمیل‌کننده مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقالات اصلی در سه دسته شامل تأثیر خواص گاز پایه، تأثیر خواص مخزن و تأثیر عوامل عملیاتی طبقه‌بندی شدند. سپس محتوای این مقالات پس از ارزیابی دقیق، به‌صورت خلاصه و منسجم ارائه شد تا مبنایی جامع برای تحلیل فرایند ذخیره‌سازی گاز هیدروژن در حضور گاز پایه فراهم شود. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که استفاده از گازهای متان، نیتروژن و دی‌اکسیدکربن به‌عنوان گاز پایه می‌تواند تا حد بسیار زیادی با کاهش هیدروژن به‌دام‌افتاده درون مخزن، به مباحث اقتصادی پروژه‌های ذخیره‌سازی زیرزمینی گاز هیدروژن کمک کنند. چگالی و گرانروی گاز پایه نقش مهمی در ذخیره‌سازی زیرزمینی هیدروژن دارند. گاز نیتروژن به‌دلیل خواص فیزیکی مطلوب، گزینه‌ای برتر برای تزریق است، زیرا خطر وقوع پدیده‌هایی مانند جدایش ثقلی و انگشتی‌شدن را کاهش می‌دهد. در مقابل، گاز دی‌اکسیدکربن به‌دلیل انحلال در آب سازند و تراکم‌پذیری بالا، نیازمند تزریق حجم بیشتری برای رسیدن به فشار مطلوب مخزن است. علاوه بر این، کاهش فشار و افزایش دما، تخلخل و تراوایی منجر به کاهش خلوص هیدروژن می‌شود. همچنین، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که تزریق گاز پایه مناسب و افزایش ضریب تخلیه‌ی مخزن پیش از شروع ذخیره‌سازی گاز هیدروژن می‌تواند به افزایش خلوص و بازیافت هیدروژن کمک کند.

چکیده موضوع تحقیق: در پی احتراق ناقص متان در خودروهای گازی، توربین‌ها و ... آلاینده‌های زیست‌محیطی از جمله متان نسوخته منتشر می‌شود. بدین ترتیب به‌کارگیری فرایندهایی که احتراق کامل متان را در دماهای پایین میسر می‌سازند لازم است. احتراق کاتالیزوری فقیر متان، فرایندی موثر برای استفاده از این منبع فسیلی (سنتزی) و مهار آلاینده‌های مربوطه است. با وجود تحقیقات گسترده، تهیه کاتالیزور‌هایی با فعالیت و پایداری حرارتی بالا و دمای شروع واکنش پایین، همچنان از مسائل چالش‌ برانگیز در این زمینه محسوب می‌شود.
روش تحقیق: در این تحقیق کاتالیزور‌های مخلوط اکسیدی منگنز- آهن و منگنز-آهن ارتقا داده‌ شده با سریم در واکنش احتراق فقیر متان با نسبت اکسیژن به متان برابر 6 به 1، در محدوده دمایی ^oC 200 تا ^oC 550 مورد بررسی قرار گرفتند. کاتالیزور مخلوط اکسیدی منگنز-آهن به روش هم‌رسوبی به همراه ماده‌ی فعال سطحی CTAB و کاتالیزور مخلوط اکسیدی منگنز-آهن ارتقا داده ‌شده با سریم به روش تلقیح مرطوب تهیه شدند.
نتایج اصلی: کاتالیزور منگنز-آهن فعالیت بالایی در واکنش احتراق فقیر متان از خود نشان داد. دمای تبدیل %10، 50% و %90 متان در این کاتالیزور به‌ ترتیب ^oC 305، ^oC333 و ^oC437 به‌ دست آمد. فعالیت بالای این کاتالیزور را می‌توان به سطح ویژه بالا (m².g^-1 9/59)، حالت‌های مختلف اکسیدی این ساختار (خواص اکسایش-کاهش) و قابلیت ذخیره‌سازی اکسیژن به ‌وسیله اکسید منگنز ارتباط داد. درکاتالیزور منگنز-آهن ارتقا داده‌ شده (%5 وزنی سریم) فعالیت کاتالیزوری بهتری نسبت به کاتالیزور منگنز-آهن در دماهای بالا حاصل شد. درکاتالیزور ارتقا داده ‌شده میزان تبدیل 90% در دمای ^oC 421 حاصل شد، هرچند تغییر محسوسی در دمای تبدیل %50 و %10 متان مشاهده نشد. افزودن سریم به مخلوط اکسیدی منجر به پایداری بهتر کاتالیزور در دمای ^oC 500، پس از 5 ساعت شد. کاتالیزور ارتقا داده ‌شده با سریم پس از 5 ساعت در جریان واکنش، هیچ‌گونه افتی نشان نداد؛ درحالی‌که برای کاتالیزور مخلوط اکسیدی منگنز-آهن کمتر از %2 افت مشاهده شد.