دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

شبیه سازی نرخ اتلاف انرژی در سیستم اختلاط مایع – مایع امتزاج ناپذیر

چکیده

اختلاط در تانک بهمزن با استفاده از دینامیک محاسباتی جریان (CFD) شبیه سازی شد. هدف اصلی در این پروژه بررسی امکان تقسیم بندی تانک به دو یا تعداد بیشتری کوپه براساس مقادیر نرخ اتلاف انرژی توربولنسی E می باشد. متد قابل مرجع چندگانه (MFR) برای مدل کردن پروانه مورد استفاده قرار گرفت. این روش در مقایسه با متد قاب چرخان (RF) روشی به روزتر می باشد. نتایج عددی به دست آمده با نتایج آلکسوپولوس (Alexopolous) (2002) مقایسه شد و توافقات خوبی به دست آمد. تانک به کوپه هایی براساس مقدار نرخ اتلاف انرژی جنبشی توربولنسی، Ecut تقسیم بندی شد. این Ecut قبلا براساس رسم نمودار نرخ اتلاف انرژی تراکمی برحسب نرخ اتلاف به دست می آمد. اما در این پروژه استدلال شد که این روش توام با درصدی از خطای مشاهداتی بود و ملاک واضحی برای انتخاب نرخ اتلاف انرژی برشی نمی باشد، در عوض به جای آن Ecut براساس توزیع دانسیته حجمی انتخاب شد که واضح تر و قابل رویت تر می باشد. تانک به دو کوپه، ناحیه پروانه و ناحیه بالک براساس Ecut تقسیم بندی شد. تاثیر فاکتورهایی شامل، نوع پروانه، قطر پروانه، سرعت چرخش، حضور بافل، و فاصله پروانه از انتهای تانک بررسی شد. این طور به دست آمد که نوع و قطر پروانه، سرعت چرخش، حضور بافل تاثیر مهمی بر روی سطح نرخ اتلاف انرژی و سایز کوپه پروانه دارند ولی فاصله پروانه از انتهای تانک تاثیر قابل ملاحظه ای ندارد.

مقدمه:

تانکهای بهم زده شده با یک وسیله مکانیکی و یا یک جت مایع به طور گسترده در بسیاری از پروسه های صنعتی کاربرد دارند. این پروسه ها شامل صنایع شیمیایی، پتروشیمی، متالوژیکی می باشد. تانکهای بهم زن در پروسه های مختلفی از قبیل: امتزاج، پراکنده سازی، امولوسیون، سوسپانیون، بالا بردن دما و انتقام جرم کاربرد دارند. در نتیجه طیف وسیعی از تانک های بهمزن برای شرایط عملیاتی مختلف وجود دارند. جزئیات جریان و نحوه گسترش اختلاط در تانکهای بهمزن تاثیر مهمی در بیشتر کاربردهای صنعتی دارد.

طراحی و افزایش مقیاس تانک های بهم زن و تعیین کمیت اختلاط در آنها به طور سنتی با توسعه معادله های طراحی تجربی که اساسا به خاطر وجود پیچیدگی در دینامیک جریان اختلاط است، متوقف شد، به طور مثال تعیین واحد درجه اختلاط، به وسیله آنالیز توزیع زمان اقامت یک ردیاب مورد بررسی قرار می گرفت. اگرچه این دیدگاه برای بسیاری از کاربردها به اثبات رسیده است، اما نسبتاً محدود بوده، زیرا پیچیدگی جریان در بسیاری از کاربردهای اختلاطی در نظر گرفته نشده است. علاوه بر این معادله های تجربی معمولاً برای شرایط خاص آزمایشگاهی بوده و ندرتاً در تئوری های توسعه یافته مشارکت دارند. اخیرا دینامیک محاسباتی جریان (CFD) و تکنیک های آزمایشگاهی پیشرفته از قبیل سرعت سنج لیزر داپلر (LDV) به طور گسترده ای برای درک بهتر پروسه اختلاط به کار گرفته می شود که شامل اطلاع از جزئیات ویژگی های جریان، از قبیل اطلاع از جزئیات پروسس که برای طراحی اجزا و انتخاب آنها بسیار ضروری می باسد. شبیه سازی کامپیوتری پدیده جریان آشفته در بسیاری از کاربردهای صنعتی به طور موفقیت آمیزی انجام گرفته است. پاترسون (1975) اصول به کار بردن مدل های ریاضی را برای شرایط مختلف اختلاط توصیف کرد. با پیشرفتهای اخیر در نرم افزار CFD و افزایش قدرت کامپیوتر امکان تعیین الگوی جریان و اختلاط را در تانکهای بهمزن به وسیله شبیه سازی بیشتر از کار آزمایشگاهی فراهم آورده است پیشرفت نسبت به درک بهتر اختلاط تنها به زمینه های عددی به جز آزمایشگاهی محدود نبوده و در زمینه تئوری نیز پیشرفتهایی حاصل شده است. اوتینو (1990) یک تئوری سینماتیکی از نرخ اختلاط پیشنهاد داد که یائو (1998) توانست یک ابزار نظری برای طراحی بهینه میکسر و کیفیت و کمیت اختلاط براساس تئوری اوتینو و استفاده از نتایج CFD ارائه دهد. در این پروژه ما مطالعات خود را در مورد تاثیرات فاکتورهای هندسی و عملیاتی بر روی همگنی اختلاط در تانکهای بهمزن متمرکز کرده ایم. همچنین مطالعات آزمایشگاهی و عددی انجام شده بر روی تانکهای بهمزن را مورد بررسی قرار دادیم. محاسبات مربوط به جریان مغشوش در مخزن همزندار یکی از چالش های مهم در مدل های اغتشاش موجود است. عواملی که باعث این پیچیدگی می شوند شامل طبیعت ناهمگون جریان در مخازن همزندار؛ همزنها و تفاوت کلی در شکل و مقیاس های موجود است. به علاوه جریان مغشوش که توسط هر تیغه همزن تولید یا به آن برخورد می کند، پیچیدگی دیگر این قضیه است، با توجه به اینکه هر تیغه به دنبال یک تیغه دیگر در حرکت است. روش های تجربی موجود برای مطالعه میدان جریان مغشوش در مخازن همزن دار می تواند اطلاعات مفیدی را راجع به شکل میدان «جریان» اندازه سرعت در نقاط مختلف و شدت اغتشاش به دست بدهد. ولی روشهای تجربی اغلب دارای معایبی می باشند که می تواند ناشی از طبیعت ناپای جریان مغشوش، شکل پیچیده پره های همزن و حضور بافل در مخزن به علاوه گران و وقت گیر بودن اندازه گیری تجربی باشد. ظهور CFD و روند سریع روبه رشد آن طی دو دهه اخیر توانسته است تا حد بسیار زیادی به مطالعه میدان جریان در مخازن همزن دار کمک کند. اگرچه ممکن است CFD نتواند نیاز به انجام کارهای آزمایشگاهی را به طور کلی حذف کند، ولی می تواند ابزار بسیار خوبی برای هدایت نتایج تجربی و سرعت بخشیدن به حل مسائل مربوط به جریان باشد. به هرحال توسعه روزافزون روشهای جدید و دقیق تر CFD با زبان های برنامه نویسی پیشرفته و نرم افزارهای شبیه سازی می تواند در آینده حتی نیاز به داده های آزمایشگاهی را به طور کلی حذف کند. شبیه سازی CFD جریان های مغشوش طیف وسیعی از اطلاعات مثل بردارهای سرعت، انرژی جنبشی اغتشاش، شدت اتلاف انرژی و غیره را در نقاط مختلف ظرف به دست می دهد بررسی دقیق جزئیات کامل داده های تولید شده توسط شبیه سازی های CFD می تواند رفتار جریان، شکل و مسیر گردشی جریان، ساختار و رتکس و در مقیاس های کوچکتر شدت های اتلاف و تنش های رینولدز و غیره را آشکار سازد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرایند

عنوان:

محاسبات طراحی فلر در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

چکیده:

تاثیرات متنوع تخلیه مستقیم گاز طبیعی و یا گازهای حاصل از سوختن گاز طبیعی به محیط زیست، چه در عملیات بالادستی و چه در عملیات پایین دستی صنایع نفت و گاز، یک مهندس شیمی را به اتخاذ تدابیری جهت کنترل میزان آلودگی و مشخص کردن تجهیزات کنترل کننده آلودگی جهت نصب آنها بر روی پلت فرم موجود مجبور می کند. فلرها در گروه این تجهیزات قرار می گیرند که در این نوشته به تفصیل به آنها پرداخته می شود. انواع فلرهایی که در صنایع نفت و گاز استفاده می شود، به همراه اصول و کارکرد عملیاتی آنها مطالعه خواهد شد. همچنین اطلاعاتی که هر نوع فلر در چه شرایطی و برای چه سیستمی می تواند استفاده شود، بحث شده است.

مقدمه:

فلرینگ یک روش متداول برای از بین بردن گازهای تلف شده قابل اشتعال در جریانات بالادستی صنایع نفت و گاز و تصفیه جریان های پایین دستی این صنایع می باشد. فلر یک مشعل در هوای آزاد است که علی الخصوص در بالاترین نقطه یک استک قرار داده می شود. فلر معمولا در جایی نیز قرار داده می شود که از پرسنل و استراکچرهای طرح دور باشد و آسیبی به آنها نرسد.

چنانچه در یکی از بخش های این واحدها شرایط اضطراری رخ بدهد، فلر می تواند نقش کلیدی بازی کند. زیرا با وقوع شرایط فوق چنانچه شیرهای اطمینان عمل کنند و خوراک از خطوط فرایندی آزاد و تخلیه شوند و تخلیه آنها در اتمسفر نیز خطرناک باشد، سوزاندن آن از طریق سیستم فلر، ایمن ترین و بهترین راه ممکن است. در واقع فلر شرایطی را فراهم می کند که جریانات گازی و حتی مایعات فرایند، تحت شرایط کنترل شده، بدون اینکه به تجهیزات واحد و یا پرسنل آسیبی برسد و آلودگی اتمسفر نیز تحت کنترل باشد، می سوزند.

فلر یک فرایند اکسیداسیون است که در دمای بالا اتفاق می افتد و جهت سوزاندن گازهای قابل احتراق که عمدتا شامل هیدروکربن ها و گازهای آلوده ناشی از عملیات هستند، استفاده می شود. گاز طبیعی، پروپان، اتیلن، پروپیلن، بوتادین و بوتان 95% گازهای آلوده را تشکیل می دهند که در سیستم فلر سوزانده می شوند. با وقوع احتراق هیدروکربن های گازی در نتیجه واکنش با اکسیژن اتمسفر، تشکیل دی اکسید کربن و آب می دهند.

با توسعه استخراج نفت خام در دهه های اخیر، که با تولید گازهای آلوده کننده و مزاحم همراه بوده است، جهت حل کردن مشکل آلودگی، استفاده از فلر اجتناب ناپذیر شده است. فلرهای گازی یک گزینه انتخابی برای کنترل کردن میزان هیدروکربن های نسوخته است زیرا این هیدروکربن ها به خودی خود پتانسیل اشتعال دارند. در یک فلر باید احتراق کامل در کوتاه ترین زمان اقامت گاز در محفظه فلر صورت بگیرد.

گرما و آلودگی صوتی از آثار نامطلوب سیستم های فلر هستند. فلرها معمولا در جائی که از مناطق مسکونی دور باشند، احداث می شوند. انتشار ذرات کربن، هیدوکربن های نسوخته، مونوکسید کربن و ناکس ها در فضا، آثار مخرب زیست محیطی دارند. در نتیجه شرایطی فراهم کرد که در نتیجه احتراق کامل مواد فوق الذکر فلر بهترین کارکرد را داشته باشد.

فصل اول

1- کلیات

1-1- انواع فلر و کاربرد آنها

به طور کلی سه نوع فلر وجود دارد:

1- فلرهای مرتفع

2- فلرهای زمینی

3- فلرهای از نوع برنینگ پیت

هرچند مبانی اولیه طراحی، هزینه و سرمایه گذاری هرکدام از انواع فوق متفاوت است ولی استفاده از هرکدام از آنها به شرایط مختلف و فضای آن از جمله میزان تولید دود، روشنایی، آلودگی هوا و صوتی و شرایط فاصله ای ایمن پرسنل و تجهیزات بستگی دارد.

1-1-1- فلرهای مرتفع

این نوع فلرها با استفاده از تزریق بخار و طراحی مناسب نوک فلر (tip)، می تواند تا حدودی با دودزدایی کمتر و با درخشندگی کم کارکرد داشته باشد. البته تزریق بخار منجر به ایجاد سر و صدای زیاد خواهد شد که نتیجتا ایجاد تعادل بین آلودگی صوتی و آلودگی اتمسفر لازم خواهد شد.

اگر این نوع فلرها به صورت مناسب و اصولی طراحی شوند، بهترین نوع برای سوزاندن گازهای سمی و بدبو هستند. با این حال مشکلات زیست محیطی همچنان پابرجا می ماند. به رغم وجود برخی نکات منفی معمول ترین انتخاب در طرح های نفت و گاز، فلرهای مرتفع هستند.

2-1-1- فلرهای زمینی

معمول ترین این نوع فلرها، نوعی از آن است که دارای چند نازل می باشد و به فلرهای Multi-Jet معروف هستند. دودزدایی کم، عدم ایجاد سر و صدای زیاد و درخشندگی کم از ویژگی های این نوع فلرها هستند. به خاطر نزدیک بودت استک این نوع فلرها به زمین، برای سوزاندن گازهای سمی و بدبو مناسب نیست. هزینه طراحی و سرمایه گذاری این نوع فلرها بالا است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

مدلسازی ریاضی گازشوی بیولوژیکی

چکیده:

گاز طبیعی غالباً ناخالصی هایی چون دی اکسید کربن (گاز اسیدی)، سولفید هیدروژن (گاز ترش) و آب و همچنین نیتروژن، هلیوم و سایر گازهای نادر را به همراه دارد. قبل از انتقال گاز طبیعی به خطوط لوله، سولفید هیدروژن در فرآیندی تحت عنوان شیرین سازی جداسازی می شود. برای شیرین سازی گاز طبیعی دو روش عمده فیزیکو شیمیایی و بیولوژیکی وجود دارد. در ابتدا هدف از شیرین سازی گاز حذف H2S از آن بود حتی اگر این گاز به محیط وارد می شد، اما پس از مشخص شدن خطرات زیست محیطی و بشری H2S قوانین سخت تر شد و در نتیجه با اعمال روش های تکمیلی از ورود این کاده به هوا نیز جلوگیری به عمل آمد. در اینجا ضمن برشمردن مزایای روشهای بیولوژیکی و معرفی برخی از آنها فرآیند بهینه را مدل می نماییم.

مقدمه:

گاز طبیعی غالبا ناخالصی هایی چون دی اکسید کربن (گاز اسیدی)، سولفید هیدروژن (گاز ترش) و آب و همچنین نیتروژن، هلیوم و سایر گازهای نادر را به همراه دارد. دی اکسید را به حوزه های نفتی قدیمی تخلیه شده تزریق می کنند تا تولید آنها افزایش یابد. نیتروژن نیز گازی است قابل تزریق به حوزه های نفتی و هلیوم در صنایع الکترونیک موارد استفاده ارزشمند و فراوان دارد. سولفید هیدروژن (H2S) بسیار سمی است و مقادیر بسیار ناچیز آن نیز می تواند کشنده و مهلک باشد. سولفید هیدروژن بسیار خورنده و فرساینده است و می تواند به لوله ها، اتصالات و شیرهای چاه آسیب و خسارت وارد کند. بنابراین قبل از انتقال گاز طبیعی به خطوط لوله، سولفید هیدروژن جداسازی شده و دی اکسید کربن و آب آن نیز از طریق آب زدایی یا نمک گیری گرفته می شود. حذف دی اکسید کربن و سولفور بعد از جداسازی مایعات گازی از گاز طبیعی خام دومین قسمت از فرآورش گاز می باشد که شامل جداسازی دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است. گاز طبیعی بسته به موقعیت چاه مربوط مقادیر متفاوتی از این دو ماده را شامل می گردد. فرآیند تفکیک سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن از گاز ترش، شیرین کردن گاز نامیده می شود. سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن را می توان سوزاند و از گوگرد نیز صرفنظر نمود ولی این عمل باعث آلودگی شدید محیط زیست می گردد. با توجه به اینکه سولفور موجود در گاز عمدتاً در ترکیب سولفید هیدروژن H2S قرار دارد حال چنانچه میزان سولفید هیدروژن موجود از مقدار 5/7 میلیگرم در هر متر مکعب گاز طبیعی بیشتر باشد به آن گاز ترش اطلاق می گردد. و چنانچه از این مقدار کمتر باشد نیاز به تصفیه نمی باشد. سولفور موجود در گاز طبیعی به علت دارا بودن بوی زننده و تنفس های مرگ آور و عامل فرسایندگی خطوط لوله انتقال، گاز را غیرمطلوب و انتقال آن را پرهزینه می سازد.

برای شیرین سازی گاز طبیعی دو روش عمده فیزیکو شیمیایی و بیولوژیکی وجود دارد. روش های فیزیکوشیمیایی دارای قدمت بسیار بیشتری بوده و کاربرد آنها بسیار بیشتر از روش های بیولوژیکی در صنعت می باشد. در ابتدا هدف از شیرین سازی گاز حذف H2S از آن بود حتی اگر این گاز به محیط وارد می شد، اما پس از مشخص شدن خطرات زیست محیطی و بشری H2S قوانین سخت تر شد و در نتیجه با اعمال روش های تکمیلی از ورود این ماده به هوا نیز جلوگیری به عمل آمد. ایجاد واحدهای بازیافت گوگرد مانند کلاوس در پالایشگاه ها نیز در همین راستا بود.

مزایای فراوان روش های بیولوژیکی در مقایسه با روش ها معمول شیرین سازی گاز باعث افزایش روزافزون توجه محققین به این روشها گردیده است. از روش های بیولوژیکی می توان به دو صورت مستقیم و یا غیرمستقیم (جایگزین واحد کلاوس) در صنعت گاز استفاده کرد. در روش مستقیم گاز ترش مستقیماً وارد مرحله بیولوژیکی می شود در حالی که در روش غیرمستقیم گاز ترش ابتدا وارد فرآیند آمین شده و گازهای ترش خروجی از برج دفع فرآیند آمین وارد مرحله بیولوژیکی می گردد.

فصل اول: کلیات

1-1) هدف

اساس روش های بیولوژیکی برای شیرین سازی گاز طبیعی بر مبنای استفاده از باکتری های گوگردی استوار است. این باکتری ها سولفید را مصرف کرده، تولید گوگرد و یا سولفات می کنند. در مقایسه با تکنیک های فیزیکوشیمیایی که مواد آلاینده گاهی به سادگی از یک فاز به فاز دیگر منتقل نمی شوند و یا اینکه تبدیل به مواد مضرتری می شوند، تصفیه بیولوژیکی را می توان به اکسیداسیون کاتالیستی در دمای پایین تشبیه کرد که نیاز به سوخت و مواد شیمیایی ندارد و مزیت دیگر آن ایمنی این سیستم می باشد. کاتالیست ها (آنزیم های میکروبی) به طور مداوم توسط میکروارگانیسم ها تولید می شوند و بیوفیلتراسیون، هیچ ماده آلوده کننده ثانویه یا ضایعات خطرناک تولید نمی کند. هدف معرفی روشی بهینه و بررسی اثر عوامل مختلف روی پارامترهای طراحی می باشد.

2-1) پیشینه تحقیق

در کشور ما گازهای اسیدی جدا شده در واحد آمین براساس میزان H2S یا سوزانده شده و یا به واحد کلاوس فرستاده می شود. با سوزاندن که برای گازهایی با مقادیر کم H2S مورد استفاده قرار می گیرد گازهای اسیدی در مشعل پالایشگاه سوزانده می شود هرچند که با این روش H2S حذف می شود اما سوختن سولفید هیدروژن باعث تولید SO2 می شود که این ماده برطبق قوانین استانداردهای ملی کیفیت هوای آزاد در گروه آلاینده های مقیاس گروه بندی می شود و غلظت مجاز آن 0/03ppm می باشد. همچنین با آب واکنش داده و تولید اسید سولفوریک می کند که باعث ایجاد باران اسیدی و ذرات معلق می گردد. علاوه بر فرآیندهای حذف H2S در فاز گاز، فرایندهای اکسیداسیون مستقیم H2S در فاز مایع و فرایندهای جذب سطحی بر فاز جامد در حال گسترش هستند. این فرایندها برای حذف مقادیر H2S در محدوده بسیار کم تا 5 درصد مولی در گاز طبیعی، ظرفیت بازیافت گوگرد حداکثر 20 تن در روز به کار می روند. برای غلظت های بالاتر H2S و بازیافت مقادیر بیشتر گوگرد فرایندهای کلاوس و آمین اقتصادی تر هستند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.SC” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی – طراحی فرآیندهای صنایع نفت
عنوان:
مقایسه فنی و اقتصادی روشهای مختلف مرسوم در فرازآوری مصنوعی

چکیده

زمانی که فشار مخزن هیدروکربنی به اندازه کافی نباشد تا جریان نفت را از درون چاه به تأسیسات سرچاهی هدایت نماید یا نرخ تولید آن اقتصادی نباشد سیستم فرازآوری مص نوعی مطرح می گردد. بنابراین عواملی نظیر وضعیت توسعه میادین، استفاده از سیستم های تثبیت فشار، وجود چاه های بستر دریا و عوامل اقتصادی باعث شده اند که سیستم فرازآوری مصنوعی در توسعه میادین نسبت به گذشته کاربرد بیشتری پیدا کند. فاکتورهایی نظیر مشخصات چاه و مخزن، موقعیت میدان، مشکلات عملیاتی، مسائل زیست محیطی و جغرافیایی، نرخ تولید، مشخصات سیال تولیدی و مسائل اقتصادی در انتخاب نوع سیستم فرازآوری مصنوعی مؤثر هستند.

در این پروژه از میان روشهای مختلف فرازآوری، به سیستم فرازآوری با گاز (Gas Lift System) و سیستم پمپ های الکتریکی شناور (Electrical Submersible Pump) که کاربرد بیشتری را دارا می باشند، پرداخته شده است.

همچنین نرم افزاری جهت تعیین مقدار گاز تزریقی و فاصله شیرهای موجود در سیستم فرازآوری با گاز و نیز تعیین مقدار جریان و توان الکتریکی موتور در سیستم پمپهای الکت ریکی شناور تهیه گردیده است.

ضمناً در بحث اقتصادی با استفاده از نرم افزار QUESTOR مقایسه ای بین دو سیستم فرازآوری با گاز و پمپ های الکتریکی شناور برای یکی از میادین نفتی کشور صورت گرفته است که نتایج بررسی نشان داد سیستم پمپ های الکتریکی شناور می تواند اقتصادی تر باشد.

فصل اول

مروری بر فرازآوری مصنوعی

1-1- مقدمه

معمولاً وقتی که چاهی در یک مخزن دست نخورده حفر می شود هیدروکربنها بطور طبیعی به سطح زمین جریان می یابند. در اثر تولید از یک مخزن بطور معمول از فشار مخزن کاسته شده و به میزان آب همراه ن فت تولیدی افزوده شده و درصد گاز تولیدی نیز کم می شود. این عوامل در کنار هم سبب آن می شوند که جریان سیال از چاه کند و نهایتاً قطع شود. به این منظور جهت تقویت تولید در سیستم های تکمیل چاه از سیستم های فرازآوری مصنوعی استفاده می شود. در حقیقت سیستم فرازآوری مص نوعی به سیال درون چاه انرژی می دهد و زمانی که حداقل انرژی برای جریان فراهم شد چاه شروع به تولید می کند.

بر اساس نتایج تحقیقاتی که در سال 1994 صورت گرفت بطور تخمینی نشان می دهد که حدود 900000 چاه با کمک سیستم فرازآوری مصنوعی تولید شده اند .یعنی تنها حدود 7 درصد از چاهها بطور طبیعی تولید شده اند و 93 درصد با کمک سیستم فرازآوری مصنوعی تولید شده اند و این در حالی است که متوسط تولیدی چاهها کمتر از 70 بشکه در روز بوده است.

2-1- دلایل نیاز به سیستم فرازآوری مصنوعی:

زمانی که چاه تولید نمی کند یا نرخ تولید آن اقتصادی نباشد سیستم فرازآوری مصنوعی مورد نیاز است. شکل 1(a) نشان می دهد که فشار مخزن پایین است و سطح استاتیکی سیال بالای چاه است.

شکل 1(b) نشان می دهد که چگونه نصب یک پمپ کوچک در فاصل ه کمی از سطح استاتیکی سیال سبب محدودیت در ایجاد سیستم رانش می شود.

چاه با نرخ q شروع به تولید نموده است . گرادیان فشارهای استاتیک و جریانی در شکلهای 1(a) و 1(b) شبیه هم هستند ضمن آنکه افت فشار اصطکاکی د ر لوله تولیدی با این نرخ جریان پایین، خیلی کم است.

به آسانی مشخص می شود که چنین نرخ تولیدی در زمانی که پمپ در ته چاه نصب شده باشد نیز می تواند اتفاق بیفتد، زیرا هم افت فشار داخل پمپ را سبب می شود و هم سبب افزایش مکش در چاه می شود. فایده اصلی قرار دادن پمپ در قسمت مشبک کاری شده اینست که حداکثر پتانسیل تولید از چاه را می توان بدست آورد (شکل 1(c) که این مس أله سبب تولید از چاه با qmax می شود.

نصب پمپ زیر قسمت مشبک کاری سبب حداکثر میزان مکش و نرخ تولید می شود.

طراحی یک فرازآوری مصنوعی نیازمند آنست که پمپ با نمودار کارآیی جریان ورودی و خروجی منطبق باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی – فرآیند
عنوان :
مدل سازی ریاضی باز یافت انرژی از گازهای زاید پالایشگاهی به کمک مبدل های صفحه ای

چکیده:

امروزه مبدل های صفحه ای پس از نوع پوسته و لوله از پرکاربردترین انواع مبدل ها به شمار می روند. این نوع مبدل ها در مقایسه با نوع پوسته و لوله فضای کمتری را اشغال کرده و هزینه نصب کمتری برای نصب دارند. این مزایا باعث شده است تا در بسیاری از محدوده های دمایی و فشاری از این مبدل ها به جای نوع پوسته و لوله استفاده شود . نتایج بسیاری از فعالیتهای انجام گرفته بر روی مبدل های صفحه ای بصورت انحصاری و در اختیار شرکت های سازنده می باشد. بیشتر این فعالیت ها بصورت آزمایشگاهی انجام شده است و نکته مشترک در تمام آنها این است که هیچ رابطه کلی برای تمام هندسه ها و سیالها وجود ندارد.

در این پایان نامه جریان میان صفحات و همچنین انتقال حرارت در این نوع مبدل ها بصورت عددی برای حالت تک فاز مورد بررسی قرار گرفته شده است، فرآیند مدل سازی برای بازیابی انرژی از گازهای زائد پالایشگاهی و پیش گرمایش هوای ورودی به محفظه احتراق می باشد؛ لذا فاز انتقال حرارت مورد بررسی در مبدل صفحه ای بشکل گاز -گاز می باشد. بعلاوه با استفاده از مدل جریان آشفته بر روی نوع صفحه تخت و صفحات شیاردار (شورون) نرخ انتقال حرارت و ضریب افت فشار بررسی شده و برا ی مدل مورد بررسی روابط ناسلت وضر یب افت فشار ارائه شده است . مدل جریان درهم مورد استفاده k −ε می باشد در نهایت مدلهای مورد بررسی نیز با هم مقایسه میگردند.

فصل اول

آشنایی با سیستم های پیش گرم کن هوا و بررسی روابط افت فشار و انتقال حرارت

1-1) مقدمه

در حال حاضر وضعیت مصرف انرژی در بخش صنعت به گونهای است که از نظر مقدار، حدود 3.29 درصد واز نظر ارزش حدود 4.20 درصد از کل مصرف نهایی انرژی کشور را به خود اختصاص داده است. کل مصرف انرژی بخش صنعت در سال 1385 معادل 7.36 میلیون بشکه نفت خام بوده که ارزش آن بیش از 7.4 میلیارد دلار است.

بخش عمده انرژی مورد نیاز صنایع، از احتراق سوختهای فسیلی تامین میشود. از اینرو کمتر صنعتی را میتوان یافت که به نوعی از سیستمهای احتراقی بهره مند نباشد. بدون استثناء در هر سیستم احتراقی وجود مشعل برای تولید انرژی حرارتی ضروری است. از طرف دیگر بخش عمده استفاده این مشعلها در رابطه با کورههای صنعتی و توربینهای گازی میباشد. برخی از موارد استفاده از این تجهیزات در صنایع عبارتند از:

– کوره های ذوب و تصفیه فلزات

– کوره های عملیات حرارتی

– کوره های صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی

– توربین های گازی نیروگاه های تولید برق

از آنجایی که معمولا در سیستمهای با دمای بالا اتلاف انرژی زیاد است، و از طرفی فرآیند احتراقنیز همواره در دمای بالا صورت میگیرد، در بیشتر موارد پتانسیل صرفه جویی انرژی در سیستمهای احتراقی یک واحد صنعتی، بیش از سایر قسمتهای آن میباشد. بنابراین با توجه به گستردگی استفاده از سیستمهای احتراقی در صنایع، در صورت توجه به بهینهسازی این تجهیزات، به مقدار زیادی در مصرف سوخت واحدهای صنعتی صرفه جویی خواهد شد.

بعلاوه وقتی از عمر کوره و سیستم احتراقی، بیش از 10 سال میگذرد، این بدان معنی است که بازده آن در بهترین شرایط کمتر از 55 درصد است. به عبارت دیگر، این سیستم تقریباً نیمی از انرژی حرارتی سوخت را اتلاف میکند. همواره می توان مقدار قابل ملاحظه ای از تلفات انرژی سیستم را کاهش داد.

در صورتیکه بتوان با استفاده از تجهیزاتی از انرژی این گازها استفاده کرد و هوای مورد نیاز را برای احتراق پیشگرم کرد، به مقدار قابل ملاحظه ای در مصرف سوخت صرفه جویی میشود. انجام این کار ضمن بهبود فرآیند احتراق و افزایش دمای شعله از احتراق ناقص سوخت نیز جلوگیری میکند. نمونه ای از این تجهیزات بازیافت انرژی رکوپراتورها هستند.

به طور کلی اثرات استفاده از سیستمهای بازیابی انرژی را می توان به دو دسته طبقه بندی کرد:

– اثرات استفاده مستقیم : بازیابی انرژی هدر رفته بر روی راندمان فرآیند تا ثیر مستقیم دارد این عمل باعث کاهش در مصرف و هزینه های جانبی  آب، برق، بخار و………… هزینه فرآیند میشود.

– اثرات استفاده غیرمستقیم: مزیت اثرات استفاده غیرمستقیم به شرح زیر میباشد:

الف) کاهش آلودگی

در کوره ها مقداری از مواد سمی ناشی از احتراق مانند دی اکسیدکربن، گاز ترش کربن سیاه، گاز باقیمانده پلاستیک های شیمیایی و غیره در اتمسفر آزاد می شوند. و هدف برای ما بازیابی انرژی و کاهش آلودگی های محیط زیست میباشد.

ب) کاهش سایز و اندازه تجهیزات

بازیابی انرژی تلف شده مصرف سوخت را کاهش می دهد که سبب ک اهش گازهای تولیدی احتراق هم می شود. این نتایج سایز تجهیزات برای همه دستگاههایی که گازهای حاصل از احتراق در آنها بکار میرود را کاهش میدهد مانند فنها، دودکش کوره، مشعلها و… .

ج) کاهش مصرف انرژی
علاوه بر این کاهش در اندازه تجهیزات سبب کاهش در مصرف انرژی هم میشود همانند کاهش مصرف الکتریسیته برای فن ها و پمپها و غیره

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

تجزیه آمونیاک از پساب و آب به روش فتوکاتالیستی

مقدمه

از نقطه نظر شیمیدان ها، آب به صورت خالص ترین حالت آن در طبیعت یافت نمی شود و تهیه آب خالص مستلزم صرف هزینه و مواد می باشد. در نتیجه، این آب در محیط زیست و در طبیعت سریعا توسط ترکیبات مختلف آلوده می گردد. از طرف دیگر پیشرفتهای حاصله در علوم و فن آوری های مختلف موجب پیدایش مواد و مولکول های شده، که می توانند در برابر تجزیه زیستی مقاومت نمایند. در این میان، ترکیبات آلی و نیتروژن دار از جمله مواد مضر برای موجودات زنده هستند. این گونه ترکیبات عمدتا از واحدهای داروسازی، صنایع کاغذسازی، کک سازی، پتروشیمی و تولید روغن، پالایشگاه های نفت و بسیاری از واحدهای شیمیایی دیگر خارج می شود. که رها شدن چنین موادی در محیط زیست از خطرات مهم زیست محیطی محسوب می شوند. از طرف دیگر با توجه به افزایش محدودیت های ناشی از قوانین زیست محیطی و به منظور حفظ تعادل اکوسیستم طبیعی نیاز به روش های تصفیه ای جدیدی می باشد که بتوانند این مواد را حذف و یا حداقل به موادی با مولکول های کوچکتر و قابل تصفیه تبدیل نمایند. روشهای متعارف تصفیه مانند روش های زیستی، برای تصفیه پساب های حاوی چنین موادی پاسخگو نمی باشد و روش های فیزیکی نیز این مواد را از یک محیط (با غلظت کمتر و حجم بیشتر) به محیط دیگر (با غلظت بیشتر و حجم کمتر) و یا از یک فرم (بسیار خطرناک) به فرم دیگر (کمتر خطرناک) تبدیل می کنند [Fernandes,2005; Gorgate,2002]

البته از سالیان دور سوزاندن فاضلاب های حاوی مواد خطرناک مرسوم بوده است در حالی که این روش تنها برای فاضلاب هایی با غلظت بالا (بدون در نظر گرفتن آلودگی اتمسفریک هوا) قابل توجیه است.

روش های اکسیداسیون شیمیایی، الکترو شیمیایی، فتوشیمیایی و فتوکاتالیسی فاضلاب های خطرناک از جمله جدیدترین و آخرین راه حل ها برای حذف کامل آلاینده ها مطرح می باشند. لیکن این روش های فعلا از نظر اقتصادی (چه از نظر هزینه ثابت و چه از نظر هزینه عملیاتی) قابل رقابت با فرایندهای تصفیه زیستی رایج نیستند. در تصفیه زیستی میکرو ارگانیسم ها بدون افزایش مقدار قابل ملاحظه ماده شیمیایی و فقط با کمک اکسیژن (تا هنگامی که سوبسترات آلی وجود دارد) واکنش اکسیداسیون را ادامه می دهند. در حالی که انجام این عمل توسط واکنش های شیمیایی، فتوشیمیایی، الکتروشیمیایی و فتو کاتالیستی مستلزم صرف هزینه فراوان، جهت تجزیه کامل آلاینده ها می باشد.

استفاده از روش های فتوشیمیایی و فتو کاتالیستی با نگاه به الگوی طبیعت به عنوان راکتور فتوشیمیایی عظیم بوده که در مجموعه آن خورشید به عنوان منبع تشعشع الکترومغناطیسی، هوا به عنوان ترکیب گازی و آب به عنوان محیط مایع، شرایط واکنش های فتوشیمیایی در آب و هوا را امکان پذیر ساخته است و این مسئله سبب توجه دانشمندان به بررسی بیشتر فرایند القاء نور و همچنین واکنش ها که با نور شروع می شوند شده است. و حجم عظیم مقالات منتشر شده در زمینه توسعه تکنولوژی های فتوشیمیایی (در فرایندها زیست محیطی و به ویژه در مورد تصفیه آب و هوا) و گسترش آن در مقیاس صنعتی مؤید آن است [Oppenlander,2003].

صنایع مختلف به ویژه پتروشیمی پساب های آلوده ای تولید می کند که بعضی از این پساب ها حاوی ترکیبات نیتراتی و آمونیاکی هستند، که این مواد سمی بوده و برای استفاده از روش متعارف تصفیه زیستی ایجاد مانع می نمایند. در این میان استفاده از روش جدید تصفیه ای فتوکاتالیستی به عنوان یک راه ساده حذف ترکیبات آمونیاکی شناخته شده است. به همین دلیل، در این تحقیق حاضر نیز آمونیاک به عنوان آلاینده انتخاب گردید تا حذف فتوکاتالیستی آن مورد بررسی قرار گیرد. به طور کلی فعالیت های انجام گرفته در این تحقیق  مطالعات کتابخانه ایی گسترده و جامع، بررسی روش های فتو شیمیایی، فتوکاتالیستی و حذف آمونیاک از آب و هوا به روش فتوکاتالیستی است.

فصل اول: اکسیداسیون فتوشیمیایی

1-1- نور و مفاهیم اولیه آن

انتقال انرژی از نظر کلاسیک به سه صورت هدایت، جابجایی و تشعشع انجام می شود. تشعشع برخلاف دو روش دیگر نیاز به محیط مادی جهت انتقال ندارد که نمونه مشخص آن، انتقال نور خورشید به زمین می باشد.

رفتار نور را می توان از نظر بنیادی براساس دو مکانیسم معرفی کرد. از یک طرف براساس تعریف تشعشع الکترو مغناطیسی نور موجی است که شامل یک میدان الکتریکی (E) و یک میدان مغناطیسی (M) می باشد که عمود به هم بوده و در راستای بعد سوم که همان سرعت نور (C) می باشد در حرکت است.

تشعشع EMR دارای دو مشخصه مهم طول موج و فرکانس می باشد. برحسب تعریف طول موج فاصله اندازه گیری شده (برحسب متر) بین دو Peak کامل موج و فرکانس، تعداد موج های گذرنده از یک نقطه ثابت در هر ثاینه (Hertz) می باشد. رابطه طول موج و فرکانس به صورت زیر بیان می شود.

C=;D           و                             C=3*108 m/s

در طول موج های کوتاه تشعشع EMR  بر مواد، تاثیر شیمیایی می گذارد که تئوری موج قادر به تشریح آن نمی باشد. از طرف دیگر تئوری ذره ای امواج الکترو مغناطیسی قادر به برطرف کردن این نقطه ضعف می باشد. براساس این تئوری انرژی الکترو مغناطیس بر پایه ذرات بنیادی به نام فوتون انتقال می یابد. واحد انتقال انرژی تحت عنوان کوانتا بوده و براساس رابطه زیر تعریف می شود.

Q=hv

در رابطه بالا انرژی انتقال یافته براساس واحدهای انتقال انرژی (کوانتا) و برحسب ژول است. همچنین h با نام ثابت پلانک معروف بوده و برابر 6.26*10-34 می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی
عنوان:
بررسی کاربردهای نانوتکنولوژی در صنایع بالادستی نفت

چکیده

نانوتکنولوژی به مواد و سیستمهایی مربوط میشود که ساختار و اجزای آن به دلیل ابعاد نانومتری، خواص، پدیده های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی، رفتار جدیدی را نشان میدهند. مواد دارای اندازه ذره نانومقیاس در حوزهای بین اثرات کوانتومی اتمیها و مولکولها و خواص توده قرار میگیرند. با توانایی ساخت و کنترل ساختار نانو ذرات میتوان خواص حاصل را تغییر داده و خواصم طلوب را در مواد طراحی کرد. در این مجال با توضیح فرآیندهای صنایع بالادستی نفت، رسم شماتیک فرآیندها، پتانسیل های آتی نانوتکنولوژی بررسی شده است.

طبق گزارشات بین المللی دهه آینده دهه چالش انرژی خواهد بود و کشور ما نیز یکی از بزرگترین تولید کنندگان نفت، می باشد. در این مجال سعی شده است که تأثیرات نانوتکنولوژی بر صنایع بالادستی نفت به همراه توضیح کامل فرآیند آورده شود شاید کشور ما با اعمال این تکنولوژی بر این بخشاز صنعت بتواند راهگشای این چالش بزرگ در دهه آینده باشد.

مقدمه

نانوتکنولوژی، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطوح مولکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح حاضر میشود. از همین تعریف ساده برمی آید که نانوتکنولوژی یک رشته جدید نیست، بلکه رویکردی جدید در تمام رشته هاست. فناوری نانو هنوز در مراحل اولیه رشد خویش میباشد. گرچه هم اکنون برخی از محصولات این فناوری در بازار موجود است، ولی این دانش بایستی قبل از تجاری شدن هم از جنبه های تکنولوژیکی و هم از جنبه های علمی پیشرفت نماید.

نانوتکنولوژی را باید به عنوان مقولهای بلندمدت نگاه کرد که حداقل نیمه اول قرن بیست و یکم را به طور مداوم تحت تأثیر قرار خواهد داد. کشورهای مختلف، در آموزش و پروش نانو به عنوان فعالیت بلندمدت سرمایهگذاری نمودهاند و برای دستیابی به دستاورهای نزدیک مدت نیز پژوهشهای متعددی در حوزههایی چون نانو مواد، نانوالکترونیکو مانند آن در دست انجام است. از ویژگیهای نانوتکنولوژی میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

نانوتکنولوژی، یکتکنولوژی عام است که در بسیاری از تکنولوژیهای دیگر کاربرد داشته و بعضی از آنها را متحول میکند.

اثرات نانوتکنولوژی بر امنیت و دفاع

اثرات نانوتکنولوژی بر حفظ محیط زیست

نانوتکنولوژی تمام دستاوردهای گذشته بشر را که در مواد تحقق یافته است، متحول میسازد؛ در واقع تحول نانوتکنولوژی ظرف چند دهه به اندازه تحولات چند قرن خواهد بود.

نانوتکنولوژی رقیب سایر تکنولوژیها نیست بلکه مکمل و پایه آنهاست.

کاربردهای نانوتکنولوژی همه جا همراه با هزینه کمتر، دوام و عمر بیشتر، مصرف انرژی پایین تر، هزینه نگهداری کمتر و خواص بهتر است.

رویکرد جدید و اولویت بسیاری از تکنولوژیهای جدید نیز در مقیاس نانو بوده و حتی پاسخگوی چالشهای مطرح آن نمیباشد، به عنوان مثال دو چالش عمده پیل سوختی، یعنی ذخیره ایمن هیدروژن و عدم استفاده از مواد گران با نانوتکنولوژی حل خواهد شد.

مجموعه عملیاتی که از اکتشاف تا قبل از پالایشگاه در زمینه ی تولید و استخراج نفت انجام می گیرد، صنایع بالادستی گفته میشود. این عملیات شامل اکتشاف، حفاری، بهره برداری و مدیریت مخازن میشود. در اکتشاف ابتدا یک انفجار انجام می شود، سپس بازتابشهای صوتی توسط ژئوفون ها ثبت می شود. از تحلیل این بازتابشها و بر پایه تفاوت سرعت حرکت صوت در لایه های مختلف، ساختار لایه ها و نوع سیال درون آنها مشخص میشود. بدین ترتیب ساختارهایی که می توانند احتمالا حاوی نفت و گاز باشند مشخص می شوند. با حفاری زمین تا عمق مورد نظر که در ایران معمولا بین 1500 تا 3500 متر است، فرضیه های اکتشافی نهایی میگردد. در صورتیکه مخزن موردنظر حاوی نفت و گاز باشد، چاه حفر شده برای تولید نفت آماده میشود که شامل نصب یکسری ابزارها درون چاه تا سطح زمین و خط لوله از سطح زمین تا قبل از پالایشگاه است. سپس تا حدامکان درون یک مخزن چاههای دیگری که چاههای توسعه ای گفته میشود، حفر میشوند.

نهایتا تعداد چاهها، نرخ بهره برداری از هر کدام، استراتژی تولید در آینده و تکنیکهای لازم می بایست برای حداکثر کردن برداشت از مخزن باحداقل هزینه ها مدیریت شود که در مقوله ی مدیریت مخازن میگنجند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc ” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- طراحی فرآیند
عنوان :
بررسی اکسرژی واحد تقطیر اتمسفریک پالایشگاه تبریز به منظور کاهش مصرف انرژی

چکیده:

در این پایان نامه، بنا به درخواست واحد تحقیق و توسعه شرکت پالایش نفت تبریز برج تقطیر اتمسفریک این پالایشگاه از دیدگاه تحلیل اکسرژی مورد مطالعه قرار گرفت.

پس از شبیه سازی توسط نرم افزار ASPEN PLUS مشخص شد که در طرح افزایش ظرفیت این پالایشگاه، ملاحظات اتلاف اکسرژی و مصرف انرژی از سوی شرکت طراح مورد توجه قرار گرفته است.

دو نوع نفت خام به عنوان خوراک در پالایشگاه تبریز مورد استفاده قرار می گیرد: نفت خام اهواز – بنگستان و نفت خام وارداتی موسوم به NEW-CROS.

در تحلیل اکسرژی راه های عمده کاهش اتلاف اکسرژی عبارتند از: تغییرات در شرایط خوراک ورودی و افزایش یا تغییر در جوش آورها و چگالنده های جانبی که در این مطالعه هر دو طیف فکری در دستور کار قرار گرفت.

در مرحله اول با در نظر گرفتن دو حالت حدی تنها با یکی از خوراکها سیستم مطالعه شد و سپس مخلوط 50% – 50% حجمی از دو نفت خام ورودی مورد بررسی قرار گرفت، با مقایسه نتایج مشخص شد؛ از آنجا که ویژگیهای دو نفت خام موجود که به عنوان خوراک استفاده می شود بسیار نزدیک به هم می باشد می توان به هر نسبتی از اختلاط این دو خوراک استفاده کرد.

در مرحله دوم در راستای کاهش مصرف انرژی از دیدگاه اکسرژی, با تغییراتی در دو جریان منشعب شده از یکی از پمپهای چرخنده برج و کاهش دبی جریان یکی از آنها و افزایش دبی جریان دیگری به همان میزان و در نتیجه تغییرات دمایی دو جریان موفق به کاهش مصرف انرژی تا 12/8% شدیم.

در مرحله سوم با تغییر در شرایط خوراک ورودی, وارد کردن بخار بالای ظرف تبخیر ناگهانی به سینی هم دما، و تغییرات جدید در جریانهای منشعب شده از پمپهای چرخنده به کاهش مصرف انرژی تا 17/99% حالت اولیه رسیدیم، از طرفی می توان دمای خروجی از مجموعه کوره ها را کاهش داد، زیرا با عدم اختلاط بخار بالای ظرف تبخیر ناگهانی با جریان خروجی افت دمایی در مقطع ورودی خوراک به برج نخواهیم داشت و این خود به کاهش بار حرارتی کوره ها تا حدود 4% کمک می کند.

بنابراین تغییر در جریانهای جانبی و تجدید نظر در سیستم ورود خوراک به برج به عنوان راهکارهای کاهش مصرف انرژی در برج تقطیر اتمسفریک پالایشگاه تبریز پیشنهاد می گردد.

مقدمه:

انرژی و مباحث مربوط به آن از مهمترین مسائلی است که صاحبان صنایع و مهندسان به آن توجه نشان می دهند. از دیرباز و پس از بحران انرژی دهه 70 میلادی اهمیت کاهش مصرف انرژی در صنایع بیش از پیش جلوه گر شد، کشورهای غربی و صنعتی در طراحی کارخانه ها و واحدهای صنعتی عمده که دارای مصرف انرژی بالایی هستند مثل پالایشگاهها، مجتمع های پتروشیمی و نیروگاهها و … به
گونه ای عمل کردند که نیازمند حداقل مصرف انرژی باشند، و با تحقیق در زمین ههای مختلف کاهش مصرف انرژی به موفقیت هایی نیز دست یافتند.

از سویی دیگر کشورهای درحال توسعه و بخصوص کشورهای صاحب ذخایر عظیم انرژی نظیر ایران به پشتوانه این منابع خدادادی و قیمت ارزان آن در طراحی واحدهای صنعتی کمترین توجهی به حفظ انرژی نشان نداند. اما امروزه با وضع قوانین سختگیرانه زیست محیطی و رو به پایان بودن و تجدید ناپذیری این منابع از سویی و قیمت بالای انرژی از سوی دیگر مسئولان این کشورها را نیز بر آن داشت تا به مساله صرفه جویی و کاهش مصرف انرژی توجه بیشتری نشان دهند.

در تعریف انرژی که براساس قانون اول ترمودنیامیک استوار است، فرض می شود تمام حالات انرژی برابرند و اتلاف کیفیت انرژی محاسبه نمیشود به عنوان مثال، تغییرات کیفیت انرژی حرارتی که از دمای بالا به پایین منتقل می شود توسط تحلیل انرژی قابل بیان نیست، فقط بیانگر توالی جریان انرژی است. ولی تحلیل اکسرژی بر پایه قوانین اول و دوم ترمودینامیک استوار است و از لحاظ ترمودینامیک نواقص فرآیند را نشان می دهد از جمله اتلاف مواد و انرژی را.

معمولاً در موازنه انرژی قانون اول را در یک محیط بسته استفاده م یکنیم بنابراین هیچگاه احتمال اتلاف انرژی بررسی نمی شود مگر انرژی منتقل شده به محیط که غیرقابل استفاده م یشود. برای دقت در بیان بازگشت ناپذیری باید از تحلیل اکسرژی استفاده کرد.

بخش گسترده ای از مصرف انرژی در صنایع مانند صنایع پالایشگاهی و پتروشیمیایی میباشد و رابطه مفهوم اکسرژی را م یتوان برای بررسی سه نوع از Eها استفاده کرد که شامل انرژی، اقتصاد و محیط زیست است.

بسیاری از کاربردهای مفهوم اکسرژی که براساس تکنیکهای اکسرژی پایه ریزی شده می تواند برای کاهش مصرف انرژی در صنایع به کار روند که باعث کاهش اتلاف انرژی و انعطاف پذیری فرآیندها از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی می شوند.

تحلیل اکسرژی م یتواند اطلاعات بسیاری در راستای عملکرد واحدهای صنعتی و اصلاح و بهینه سازی آنها فراهم کند.

پایان نامه حاضر به بررسی تحلیل اکسرژی و کاربرد آن در واحدهای پالایشگاهی برای کاهش مصرف انرژی و بخصوص برج تقطیر اتمسفریک پالایشگاه تبریز می پردازد. در فصلهای مختلف این پایان نامه به معرفی تحلیل اکسرژی و بیان روابط و نمودارهای آن، کاربردهای تحلیل فوق در صنایع و بررسی اقتصادی این تحلیل و دستاوردهای آن در صنایع و در نهایت شبیه سازی برج تقطیر پالایشگاه تبریز پرداخته شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.SC” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- طراحی فرایند
عنوان :
بررسی آنالیز پیامد تانک آمونیاک پتروشیمی کرمانشاه

چکیده

ایمنی نقش مهمی را در تمامی مراحل طراحی فرایندهای شیمیایی ایفا می کند. به منظور حصول اطمینان از مسائل مربوط به ایمنی و محیط زیست و همچنین به حداقل رساندن تغییرات آتی در فرایند، مسأله ایمنی باید در فازهای اولیه طراحی مورد توجه قرار گیرد.

همان طور که می دانیم آمونیاک گاز بسیار سمی بوده و درمجاورت با هوا یک ترکیب انفجاری را به وجود می آورد. از طرفی وجود شرایط عملیاتی فشار و دمای بسیار بالا در واحد تولید آمونیاک، پتانسیل ایجاد خطر را افزایش می دهد. تمام این عوامل حاکی از با اهمیت بودن مسأله ایمنی و بررسی مخاطرات فرایندی این واحد است.

برای مدیریت ریسک واحدهای فرایندی، پس از شناسایی و ارزیابی مخاطرات، علاوه بر محاسبه احتمال رخداد حوادث نامطلوب نیاز به محاسبه شدت تأثیر و عواقب مخاطرات موجود م یباشد تا در مرحله ارزیابی ریسک مورد استفاده قرار گیرد. محاسبه شدت عواقب و پیامدهای حوادث احتمالی تحت عنوان آنالیز پیامد  شناخته می شود. در حقیقت آنالیز پیامد گام سوم از مراحل چهارگانه ارزیابی ریسک می باشد.

هدف اصلی این پروژه استفاده از روش های نوین آنالیز پیامد جهت تحلیل و شناسایی عواقب ناشی از رهایش، نشر، آتش و انفجار در مخزن نگهداری آمونیاک مجتمع آمونیاک و اوره کرمانشاه به کمک نرم افزار ALOHA می باشد، که عدم موقعیت مناسب درب خروجی و اضطراری مجتمع، موقعیت نامناسب قرارگیری مخزن آمونیاک، ناایمن بودن اتاق کنترل مرکزی و آزمایشگاه و روستاها و شهرهای اطراف تا شعاع 10 کیلومتری از جمله نتایج این آنالیز می باشد.

مقدمه

همه ساله به علت عدم توجه به نکات، مقررات و دستورالعمل های مربوط به ایمنی و بازبینی های به موقع شاهد حوادثی در برخی از نقاط مختلف دنیا چه از بعد مالی، جانی و یا هر دو هستیم. در این میان شاید بزرگترین خسارات تاکنون گریبان گیر صنایع به خصوص صنایع شیمیایی بوده که از آن میان می توان به حادثه بوپال هند اشاره نمود. این نوع وقایع معمولاً از یک اشتباه به ظاهر کوچک و ساده از قبیل بستن و یا باز کردن یک شیر به اشتباه، وارد شدن در داخل یک مخزن بدون مجو زهای لازم، برچسب گذاری غلط روی مخازن و تجهیزات، ناخوانا بودن علائم و پارامترهای انداز هگیری شده توسط ابزاردقیق و درنتیجه اتخاذ واکنش غلط و نابجا، استفاده ناصحیح از تانکرها در تخلیه و یا پر نمودن مواد، عدم اطلاع اپراتورها از میزان خطرات مواد شیمیایی، و یا اتفاقاتی نظیر جرقه های ناشی از الکتریسیته ساکن، لبریز شدن مخازن و تانکرها، پاره شدن شیلن گها، آزاد شدن گازهای قابل انفجار در فضاهای مسدود، شکسته شدن لوله ها، نشت مواد، گرفتگی مشعل ها، همچنین اشکالات پیچیده تر از جمله بروز برخی معایب در مراحل کار و عدم طراحی ایمن، خطاهای سخت افزاری و نر مافزاری، استفاده از مواد نامناسب برای ساخت و در نتیجه ایجاد خوردگی، عدم توزیع صحیح مسئولیت بین افراد و… شروع می شوند.

صنایع شیمیایی و پتروشیمی اغلب با مواد شیمیایی خطرزا و واحدهای عملیاتی تحت شرایط دما و فشار بالا نظیر راکتورها، تانک های ذخیره و … سروکار دارند. بنابراین احتمال وقوع حوادثی مثل آتش سوزی، انفجار و نشت مواد سمی در این واحدها وجود دارد. این حوادث ممکن است به علت اشکالات فرایندی، نقص دستگاه ها و یا خطاهای انسانی ایجاد گردد. رشد صنایع در کنار رشد جمعیت انسانی نه تنها باعث تکرار حوادث بلکه موجب افزایش خسارات ناشی از آ نها نیز شده است. علاوه بر مسائل ناشی از خسارات و عقب ماندن در میدان رقابت جهانی، عوامل دیگری نیز وجود دارد که در جلب توجه به مسأله ایمنی ایجاد انگیزه می کند. یکی از مهمترین این عوامل، جنب ههای وجدانی و اخلاقی مسأله است. آمار حوادث بیشماری که منجر به فاجعه و به خطر افتادن جان کارگرانی که در داخل و یا مردمی که در اطراف زندگی می کنند، شده است حاکی از این است که مسأله ایمنی اهمیت دارد و باید به فکر راهی برای فرار، کنترل و یا رفع مخاطرات بود.

برای حفظ ایمنی ابتدا باید مخاطرات بالقوه را شناخته و مهمترین آ نها را تعیین نمود و سپس راهی برای مقابله با آن ها پیدا نمود. بنابراین بحث و بررسی در مورد مخاطرات فرایند دو جنبه دارد. نخست شناخت و معلوم کردن مخاطرات یعنی فهمیدن این مسأله که در یک واحد صنعتی یا یک فرایند چه خطراتی بالقوه وجود دارند و دوم روش های ارزیابی آن ها به منظور تعیین میزان حذف آن ها و یا محافظت جان انسان ها در مقابل آن ها.

یکی از بهترین تعاریف ایمنی عبارتست از: «میزان فرار از مخاطرات». چون هر روشی برای برآورد خطرها دارای محدودیت خاص خود می باشد و کلیه خطرات، علت ها و پیامدها را پوشش نمیدهد به همین منظور از کلمه «میزان» به منظور نسبی بودن ایمنی استفاده شده است.
یکی از مهمترین مسایل که در ایمنی صنایع شیمیایی مطرح است بحث اقتصادی بودن یا اقتصادی نبودن سرمایه گذاری برای ایمن بودن فرایند است. با توجه به محدود بودن بودجه و وجود حوادث محتمل زیاد باید توسط مدیریت و ارزیابی ریسک به اولویت بندی آ نها پرداخت. چون ابعاد حادثه با احتمال وقوع آن در اکثر مواقع نسبت عکس دارد بهترین راه یک جا جمع نمودن ابعاد حادثه و احتمال وقوع آن است که با مدیریت ریسک به آن هدف می توان رسید.

همان گونه که در شکل مشاهده می کنید جهت ارزیابی ریسک باید مراحل زیر را انجام دهید:

1- شناسایی مخاطرات احتمالی فرایندی با استفاده از روش های تجزیه و تحلیل مقدماتی خطر آنالیز فهرست های جامع، آنالیز پرسش و…

2- ارزیابی کیفی این مخاطرات با تکنیک هایی مثل HAZOP

3- ارزیابی کمی این مخاطرات با قوانین احتمالات مثل تحلیل درخت خطا

4- بررسی اثر و عواقب حوادث نامطلوب احتمالی با روش آنالیز پیامد

5- با مشخص شدن احتمال حوادث و شدت وقوع پیامد می توان به ارزیابی ریسک پرداخت.

موضوع اصلی این پروژه مرحله سوم آنالیز ریسک یعنی مطالعه و بررسی آنالیز پیامد تانک آمونیاک پتروشیمی آمونیاک و اوره کرمانشاه (اعم از مدل سازی آتش، انفجار و پیامد نشت مواد سمی) می باشد. آنچه در این پروژه آمده است شامل کلیات ایمنی و مخاطرات فرایندی، شرح فرایند مخزن نگهداری آمونیاک مجتمع آمونیاک و اوره کرمانشاه، آنالیز پیامد و روابط حاکم بر آن، مدل سازی پیامد تانک آمونیاک مجتمع آمونیاک و اوره کرمانشاه و در فصل آخر نتیجه گیری و پیشنهادات این مدل سازی ارائه شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
تکمیلی دانشکده تحصیلات
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی – فرآیند
عنوان :
بررسی انجام واکنش های شیمیایی در رآکتورهای پلاسمای همراه پالس

چکیده:

پلاسما رآکتورهای یک روش مناسب برای دستیابی به بازدهی و نتایج مناسب در شرایط عملیاتی ساده و در نتیجه ارزان تر- نسبت به روشهای حرارتی مرسوم- می باشند. در این میان رآکتورهای کرونا پالسی با شرایط عملیاتی سهل الوصول مانند دمای اتاق و فشار اتمسفریک و بازدهی انرژی بالا(در شرایطی خاص بالاتر از رآکتورهای دیگر) و گستره ی متنوع کاربرد جایگاه ویژه ای دارند. چه در بیشتر فرآیندهای موجود یعنی تبدیل مواد و تولید مواد ارزشمندتر، فعالیت های زیست محیطی مانند حذف آلاینده های آب و هوا می توان این رآکتورها را به کار گرفت.

افزایش فرکانس پالس نتیجه ای مثبت در بهبود بازدهی این رآکتورها دارد. در کنار آن تنظیم سایر پارامترهای سیستم مانند شدت جریان، ولتاژ و استفاده از گاز همراه مناسب در داخل رآکتور بسته به نوع عملیات، از عواملی هستند که در طراحی این رآکتورهای باید در نظر گرفته شود.

با توجه به نتایج موجود ، استفاده از دی اکسید کربن به همراه متان در رفرمینگ متان، اکسیژن و اوزون برای حذف فنول و سایر ترکیبات ارگانیک در فرآیندهای حذف آلاینده ها و نیتروژن برای حذف اکسیدهای نیتروژن NOX در داخل رآکتور پلاسمای پالسی مناسب می باشد.

حرکت این دسته از رآکتور بارز و ها به سمت صنعتی شدن آغاز شده و با توجه به ویژه گی های منحصر به فرد آن شتاب قابل توجهی نیز گرفته است. در حال حاضر بیشتر طرح های پایلوت و صنعتی پلاسمای پالسی مربوط به حذف آلاینده ها می باشد.

مقدمه:

واژه پلاسما که تا دیروز معرف حالت چهارم ماده بود ، خیلی زود توانست مبدل به نامی فراگیر در صنایع درگیر با فرزندان علوم پایه یعنی رشته های مهندسی و پزشکی شود. به طوری که امروزه حتا بیشتر تحقیقات فیزیکدانان پلاسما نه درباره ماهیت آن که در جهت گسترش روشهایی است که نتیجه ی آن در حوزه های کاربردی این علم کارساز می شود. به این ترتیب امروزه کمتر شاخه ای از مهندسی را میتوان پیدا نمود که فرآیندهای پلاسمایی در آن کاربرد نداشته باشند.

در این میان مهندسی شیمی با شاخه های گسترده و انشعاب های فراوانش که تا میانه سایر رشته ها پیش رفته است، شاید به نوعی بیشتر از باقی علوم مهندسی با انواع کاربردی پلاسما سروکار داشته باشد.

سنتز و تولید مواد مورد نیاز از مواد اولیه، حذف آلاینده ها و کوشش برای حفظ محیط زیست و اکوسیستم ، پلیمریزاسیون، پوشش دهی سطوح و حتا فرآیندهای انجام شونده در مقیاس نانوتکنولوژی که بعضا در این رشته انجام و بررسی می شوند، به کار بستن متدهای نوین عملیاتی با کیفیت کار و بازدهی بالاتر، هزینه تمام شده مناسب تر و ایجاد محصولات وا سط کمتر و در نتیجه جلوگیری از آلوده گی و ضایعات کمتر را ایجاب می کند.

استفاده از یک محیط پلاسمایی در داخل رآکتورها به جای عملیات و فرآیندهای کلاسیک همچون استفاده از مبدل ، بویلرها و سایر روشه ایی که با تولید و انتقال انرژی، دستیابی به انرژی اکتیواسیون مورد ن یاز برای حرکت سیستم شیمیایی را فرآهم می آورد، ایده ایست که نه تنها دیگر نو نمی باشد که اندک اندک به یک روش مهم و قابل قبول تبدیل شده است و حتا شگفت آور نیست اگر روزی جای روشهای قدیمی را گرفته و یا در کنار آن ها به کار گرفته شود.

ایجاد پلاسما به کمک یک حال در تی از جریان که به صورت پالس هایی از انرژی کسری از ثانیه به سیستم داده شود، پیشرفت دیگری است که امروزه به دلیل سودمندی های فراوان مورد توجه قرار گرفته است و تو انسته با اتکا به نتایج بهتر خود گوی برتری را در بیشتر زمینه ها از پلاسماهای پیوسته برباید.

در این جا رآکتورها و شبه رآکتورهایی (سیستم هایی که اگرچه رآکتور به معنای کلاسیک نیستند ولی در آن ها واکنش رخ می دهد.) را که با استفاده از تکنیک پالس در آن ها حالت پلاسما ایجاد شده و با استفاده از آن واکنش انجام و هدایت خواهد شد، بررسی نموده و ضمن مقایسه ی انواع آن با یکدیگر، شرایط کار و مزایای هریک را مشخص کرده و کاربرد هرکدام را با توجه به نقاط ضعف و قوت آن بیان و انتخاب نماییم.

رآکتورهایی را که به صورت پلاسمای پالسی عمل می کنند را می توان در انواع زیر طبقه بندی نمود:

– رآکتورهای با تخلیه کرونا:

یکی از ساده تر تخلیه ین روش های که یک رسانا در نقش الکترود با حضور در یک میدان الکتریکی با یونیزه نمودن اتم ها و ایجاد ذرات فعال سبب ایجاد تخلیه الکتریکی می شود تخلیه کرونا می باشد.

تخلیه کرونا یک روش ساده و کم هزینه و در عین حال مفید و با بازدهی بالا می باشد که مورد توج ه محققان می باشد .الکترودهای به کار رفته برای ایجاد پلاسمای کرونا می تواند اشکال مختلفی داشته باشد که تعیین کننده ی شکل رآکتور می باشد مثلا:نقطه – صفحه ، نقطه – نقطه و یا سیم – لوله.

– رآکتورهای با تخلیه تابشی:

در این روش با اعمال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود رسانا در حالت وکیوم، تخلیه الکتریکی رخ می دهد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.