پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر

چکیده موضوع تحقیق: خطوط لوله انتقال نفت و گاز جزء شریان‌های حیاتی انتقال انرژی به شمار می‌روند که در معرض تهدیدات متعددی قرار دارند. پدیده‌های طبیعی نظیر زمین‌لرزه و سیلاب و نیز خطاهای انسانی مانند حفاری‌های ناایمن و مشکلات عملیاتی، از مهم‌ترین عوامل بروز نشتی و اختلال در عملکرد این خطوط انتقال هستند. از یک رشته خط لوله ۱۶ اینچ به طول 33 کیلومتر برای انتقال 75 هزار بشکه در روز نفت خام از مرکز جمع‌آوری میدان منصوری به ایستگاه پمپاژ بوستر اهواز استفاده می‌شود. در این مطالعه افت فشار خط لوله و میزان سیال رهاشده در محیط‌زیست در اثر رخداد نشتی با ابعاد مختلف از طریق شبیه‌سازی حالت گذار سیال محاسبه شده است.
روش تحقیق: شبیه‌سازی حالت گذار جریان چندفازی به کمک شبیه‌ساز OLGA انجام می‌شود. برای ساخت مدل اولیه، از داده‌های عملیاتی و تجربی تولید استفاده شده است به‌نحوی‌که در مدل هیدرولیکی اولیه ساخته‌شده برای خط لوله، با اصلاح عامل‌هایی نظیر زبری سطح داخلی لوله، گرانروی سیال و نسبت گاز به نفت (GOR)، مدل ساخته‌شده اعتبارسنجی شده تا کمترین انحراف را از شرایط عملیاتی داشته باشد. سپس از این مدل اعتبار سنجی شده برای پیش‌بینی میزان افت فشار و دبی نشت سیال بهره گرفته شده است. از نتایج مدل‌سازی انجام‌شده در این مطالعه می‌توان در طراحی سامانه‌های تشخیص و هشداردهنده نشت از قبیل مدل‌های حالت گذار مبتنی بر واقعیت (Real-Time Transient Models: RTTM)، استفاده کرد.
نتایج اصلی: بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، در صورت رخداد نشتی با قطرهای 1 سانتیمتر، 10 سانتیمتر و شکستگی کامل خط، نرخ افت فشار ابتدای خط 0.0001 bar/sec، 0.06-0.28 bar/sec و 0.25-5 bar/sec خواهد بود که این مقادیر در مدلهای RTTM نقش اساسی در زمان بسته شدن خودکار خط را خواهند داشت.

چکیده موضوع تحقیق: بحران رو‌به‌رشد جهانی آب، نیاز به توسعه و پیشرفت فناوری‌های نمک‌زدایی آب را تشدید کرده است. در این راستا، روش‌های حرارتی نمک‌زدایی مانند تبخیر ناگهانی چندمرحله‌ای (MSF) و تقطیر چندمرحله‌ای (MED)، در مناطقی که منابع آب شور در مجاورت واحدهای پتروشیمی و پالایشگاهی قرار دارند، گزینه‌های مناسبی محسوب می‌شوند. علت این امر، قابلیت این روش‌ها در بهره‌گیری از منابع انرژی حرارتی کم‌کیفیت، نظیر گازهای دودکش حاصل از فرایندهای صنعتی است.
روش تحقیق: این مطالعه به بررسی و مقایسه عملکرد فناوری‌های MSF و MED در سناریوی بازیافت حرارت از گازهای دودکش می‌پردازد. بدین منظور، یک چارچوب مدل‌سازی ریاضی جامع برای هر دو سیستم توسعه داده شده است که شامل معادلات موازنه جرم و انرژی، سازوکارهای انتقال حرارت و شاخص‌های ارزیابی اقتصادی می‌باشد. به‌منظور اطمینان از قابلیت اعتماد و دقت نتایج، مدل‌ها از طریق مقایسه با داده‌های تجربی به‌دست‌آمده از واحدهای صنعتی مختلف اعتبارسنجی شده‌اند.
نتایج اصلی: نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که فناوری MSF در نرخ بازیافت ۵۰ درصد و با استفاده از گازهای دودکش به‌عنوان منبع حرارتی، دارای هزینه تولید آب در حدود 0.8 دلار به ازای هر مترمکعب است، در حالی‌که فناوری MED تحت شرایط مشابه، هزینه کمتری معادل 0.4 دلار به ازای هر مترمکعب را محقق می‌سازد. همچنین، مصرف ویژه انرژی برای MSF حدود 9/15 کیلووات‌ساعت بر مترمکعب و برای MED حدود 11.3 کیلووات‌ساعت بر مترمکعب محاسبه شده است. انتشار گازهای گلخانه‌ای در سیستم MED در همان سطح بازیافت، حدود 41 درصد کمتر از MSF برآورد می‌شود. از منظر زیست‌محیطی، شدت آلایندگی آب تغلیظ‌شده تولیدی در هر دو فناوری عملاً یکسان است. در مجموع، در چارچوب یکپارچه‌سازی بازیافت حرارت گازهای دودکش، فناوری MED به‌دلیل مصرف انرژی کمتر، هزینه بهره‌برداری پایین‌تر، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و اثرات زیست‌محیطی محدودتر، عملکرد برتری نسبت به MSF از خود نشان می‌دهد. این مطالعه یک چارچوب عددی جامع و اعتبارسنجی‌شده ارائه می‌دهد که می‌تواند مبنایی قابل اتکا برای بهینه‌سازی مبتنی بر شبیه‌سازی سیستم‌های نمک‌زدایی حرارتی با هدف تولید پایدار آب باشد.

چکیده موضوع تحقیق: ازدیاد برداشت نفت (EOR) یکی از روش‌های کلیدی برای افزایش بازیابی نفت از مخازن است که از فنون شیمیایی، فیزیکی یا حرارتی بهره می‌برد. در میان روش‌های شیمیایی، مایعات یونی (ILs) به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، از جمله پایداری در شرایط سخت محیطی مانند دما و شوری بالا و قابلیت تنظیم‌پذیری برای شرایط خاص مخزن، به‌عنوان جایگزین‌های بالقوه برای مواد سنتی مانند سطح‌فعال‌ها و پلیمرها مورد توجه قرار گرفته‌اند.
روش تحقیق: مایعات یونی می‌توانند به‌عنوان جایگزین‌های سطح‌فعال‌ها در فرایندهای ازدیاد برداشت نفت عمل کنند، اما نیاز به سنتز و توسعه مناسب دارند. پایداری زیست‌محیطی بالاتر و کاهش مصرف آب از مزایای این مواد نسبت به روش‌های سنتی است. با وجود این، تحقیقات نشان می‌دهد که تأثیر آن‌ها بر عملکرد ازدیاد برداشت نفت نسبتاً محدود است و نیاز به بهینه‌سازی و آزمایش‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی بیشتری دارد. در این مقاله، با مرور جامع مطالعات پیشین صورت‌گرفته، تحقیقات سال‌های اخیر در مورد کاربرد مایعات یونی در عملیات ازدیاد برداشت نفت، با تمرکز بر ویژگی‌ها، سازوکار‌ها، نتایج تجربی، چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده بررسی شده است.
نتایج اصلی: بررسی نتایج مطالعات اخیر نشان می‌دهد که مایعات یونی می‌توانند کشش بین سطحی آب/نفت را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده و ترشوندگی سنگ مخزن را تغییر دهند که هر دو عامل کلیدی در بهبود جابه‌جایی نفت هستند. به‌عنوان مثال، مایع یونی 1-دسیل-3-متیل‌ایمیدازولیوم تریفلات توانایی کاهش چشمگیر کشش بین‌سطحی را نشان داده است. آزمایش‌ها حاکی از آن است که این مواد می‌توانند تا حدود 30 درصد از نفت اولیه موجود را بیشتر بازیابی کنند. همچنین بسیاری از مایعات یونی میل ترکیبی قوی با آسفالتین دارند و می‌توانند به‌عنوان حلال و عامل پخش‌کننده عمل ‌کنند. این ویژگی به جلوگیری از رسوب آسفالتین و رسوب در چاه و اطراف ناحیه تولیدی آن کمک می‌کند که می‌تواند جریان و تولید نفت را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. مایعات یونی می‌توانند گرانروی نفت خام را کاهش دهند و جریان آن را در مخزن آسان‌تر کرده و گرادیان فشار را کاهش دهند. با این حال، بیشتر مطالعات روی مخازن سنگ‌های شنی انجام شده و تحقیقات در مخازن کربناته محدود است، که نیاز به بررسی‌های بیشتر را برجسته می‌کند.

چکیده The protective coatings and flexible packaging industries play a pivotal role in modern society. They contribute to human health, safety, comfort, and economic progress. Initially, these materials were produced from naturally occurring components; however, they have since evolved into intricate compositions designed to fulfill various performance criteria.  Currently, the majority of these materials are discarded in landfills, and their carbon content cannot be recovered or reused efficiently. In recent years, database statistics show a steady increase in research related to functional coatings, reflecting the growing interest in innovative and sustainable solutions. The global focus on reducing reliance on fossil fuel products and mitigating environmental impacts is accelerating efforts to integrate renewable resources into coating technologies. These technologies utilize bio-based raw materials, including biopolymers and natural oils, as well as biodegradable materials derived from microorganisms, plants, and animals. To address environmental concerns, leading coatings and packaging manufacturers have launched scientific and technical research to improve the sustainability of their products. Ongoing research focuses on the development of bio-derived materials, the adoption of energy-efficient manufacturing processes, the design of long-lasting products, and the use of sustainable and renewable resources. In addition, companies seek financial and competitive advantages through proactive internal initiatives. This highlights the urgent need for a circular economy model that overcomes current limitations in recycling and decomposition technologies. The authors stress the significance of comprehending society's tendency to prioritize and value sustainability, along with the financial and competitive advantages that may result from adopting proactive in-house efforts.

چکیده چکیده
موضوع تحقیق: این پژوهش با هدف بررسی اثر افزودن پودر پوست گردو فرآوری‌شده (PNB) بر خواص سایشی و پایداری حرارتی لنت‌های ترمزی دوستدار محیط‌زیست انجام شد. اهمیت این موضوع ازآن‌جهت است که لنت ترمز به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی سامانه ایمنی خودرو باید هم‌زمان دارای پایداری حرارتی مطلوب و مقاومت سایشی مناسب باشد. استفاده از منابع زیست‌توده مانند پوست گردو می‌تواند ضمن بهبود عملکرد، رویکردی پایدار و جایگزین مناسبی برای ترکیبات آزبستی و معدنی محسوب شود.
روش تحقیق: برای این منظور، لنت‌های ترمزی با درصدهای مختلف پودر پوست گردو (0 تا 4 درصد وزنی) تولید شدند. فرایند ساخت شامل اختلاط دقیق مواد اولیه، قالب‌گیری و پخت در شرایط کنترل‌شده بود. به‌منظور بررسی خواص، آزمون‌های حرارتی (TGA, DTA) برای تحلیل رفتار تجزیه حرارتی و میزان کربن باقی‌مانده، آزمون ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای مشاهده توزیع و پیوستگی ذرات تقویت‌کننده و آزمون‌های مکانیکی سایشی برای ارزیابی مقاومت در برابر سایش و سختی سطح انجام شدند.
نتایج اصلی: نتایج نشان داد افزودن تا 3 درصد وزنی پودر پوست گردو موجب بهبود چشمگیر در پایداری حرارتی، افزایش تشکیل کربن باقی‌مانده و ایجاد ریزساختار یکنواخت شد. همچنین سختی سطح و مقاومت سایشی افزایش یافت و سایش غیریکنواخت کاهش پیدا کرد. بااین‌حال، مقادیر بالاتر از 3 درصد باعث افت محسوس مقاومت حرارتی، تشکیل نواحی متخلخل و تضعیف چسبندگی فاز زمینه و تقویت‌کننده شد که ناپایداری رفتار و افت کارایی سایشی را موجب شد. در جمع‌بندی، مقدار بهینه‌ی ۲ تا ۳ درصد وزنی پودر پوست گردو بهترین تعادل بین سختی، مقاومت سایشی و پایداری حرارتی را فراهم می‌آورد و به‌عنوان گزینه‌ای پایدار برای تولید لنت‌های ترمزی پیشنهاد می‌شود.

چکیده موضوع تحقیق: گریس‌های غیرصابونی مبتنی بر بنتونیت به‌دلیل خواصی مانند پایداری حرارتی بالا و مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی، گزینه‌ای مناسب برای روانکاری در صنایع مختلف به‌شمار می‌روند. بااین‌حال، محدودیت‌هایی در ساختار طبیعی بنتونیت وجود دارد که عملکرد آن را در کاربردهای روانکاری کاهش می‌دهد. فعال‌سازی اسیدی یکی از روش‌های مؤثر برای بهبود این ویژگی‌هاست.
روش تحقیق: در این مطالعه، بنتونیت ایرانی با اسیدسولفوریک در دو غلظت (0.25 و 3 مولار) فعال‌سازی و به‌عنوان تغلیظ‌کننده با روغن پایه SN180 ترکیب شد. نمونه‌های سنتزشده با آزمون‌های FTIR، XRF، FESEM، سایش چهار ساچمه (ASTM D2266) و نقطه قطره‌ای‌شدن (ASTM D2265) مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایج اصلی: نتایج FTIR و XRF نشان داد که فعال‌سازی اسیدی منجر به کاهش آلومینیوم، کاهش آب ساختاری و افزایش محتوای سیلیس در بنتونیت شد. تصاویر FESEM افزایش تخلخل و ناهمگنی سطحی را در نتیجه فعال‌سازی اسیدی تأیید کردند. آزمون چهار ساچمه نشان داد که گریس حاوی بنتونیت فعال‌شده با اسید 0.25 مولار، عملکرد ضدسایشی بهتری نسبت به سایر نمونه‌ها دارد، درحالی‌که نمونه با اسید 3 مولار به‌دلیل تخریب ساختار، عملکرد ضعیف‌تری از خود نشان داد. تمامی نمونه‌ها نیز در آزمون نقطه قطره‌ای‌شدن، پایداری حرارتی قابل‌قبولی (بیش از 272 درجه سانتی‌گراد) داشتند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که انتخاب غلظت مناسب در فرایند فعال‌سازی اسیدی، نقش تعیین‌کننده‌ای در بهینه‌سازی خواص ساختاری و عملکردی گریس‌های غیرصابونی ایفا می‌کند.