دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی-فرآیند
عنوان:
بررسی ضریب نفوذ گازها در نفت خام

چکیده
نفوذ ملکولی یکی از عوامل مؤثر در تزریق امتزاجی گاز به مخازن نفتی جهت ازدیاد برداشت می باشد.
اختلاف گرادیان غلظت بین گاز و نفت درون مخزن باعث انتقال جرم بین دو فاز شده که در نهایت منجر به
حلالیت گاز در نفت می شود که این فرآیند با کاهش ویسکوزیته نفت و تثبیت فشار مخزن باعث بهتر جاروب
کردن نفت بخصوص نفت چسبیده به جداره های محیط متخلخل سنگ می گردد.
در این فرآیند پارامتر نفوذ ملکولی به عنوان پارامتر کنترل کننده ازدیاد برداشت دارای اهمیت بوده و
همچنین پیش بینی دقیق مقدار ضریب نفوذ گازها در هیدروکربن های مایع،یکی از پارامتر های اساسی برای
شبیه سازی مخازن می باشد.در این تحقیق چند مدل محاسبه ضریب نفوذ سیستم های دو جزئی گاز در نفت یا
می باشند. Riazi, Zhang, مایعات هیدروکربوری معرفی شده است که از جمله آنها روش
می باشد. این روش PVT از متداول ترین روش های آزمایشگاهی محاسبه ضریب نفوذ استفاده از سل
شامل مانیتور کردن فصل مشترک و بررسی تغییرات فشار سل با زمان است ، سپس با استفاده از مدل سازی
ریاضی داده ها ضریب نفوذ محاسبه می شود.همچنین در پایان ارتباط ضریب نفوذ یا پارامترهای فیزیکی از قبیل
دما،فشار،ویسکوزیته،و …. بررسی شده که با توجه به تحقیقات انجام شده ضریب نفوذ با دما و اختلاف غلظت
جسم نفوذکننده نسبت مستقیم و با ویسکوزیته نسبت عکس دارد.

مقدمه
در پروژه های بازیافت نفت ،گاز به دلایل مختلف از جمله تثبیت فشار مخزن و ازدیاد برداشت به درون
مخزن تزدیق و مقدار گازی که از بالا به نفت تزریق می شود در نفت حل می شود، باعث کاهش ویسکوزیته،
کشش سطحی و دانسیته شده که تحقیقات نشان می دهد سرعت حل شدن گاز در هیدروکربن های مایع (نفت
خام) به ضریب نفوذ بستگی دارد.در مخازن نفت تخمین سرعت انتقال جرم برای تعیین میزان گاز نفوذ کرده در
نفت در تزریق گاز لازم می باشد. پس یکی از مهمترین خواص در محاسبات سرعت انتقال جرم ،ضریب نفوذ می
باشد . تولید از مخازن نفتی با روش تخلیه طبیعی تنها به برداشت کسر کوچکی از کل نفت (حدود 10 تا 15
درصد) در جای اولیه منجر می شود. این مقدار بستگی به عوامل متعددی از جمله چگونگی مکانیسم
رانش،خواص سنگ و سیال مخزن و …. دارد.
از این رو مقوله مهمی به نام ازدیاد برداشت از مخازن نفتی مطرح شده است که اگر چه با هدف تثبیت
فشار، کاهش ویسکوزیته برداشت از مخزن را تا حد معینی بالا می برد ؛ اما با این وجود هنوز قسمت اعظم نفت
در زیرزمین باقی می ماند. به طور کلی بر اساس زمان برداشت از مخازن، بازیابی به سه دسته برداشت نوع اول
،دوم و سوم دسته بندی می شوند.
در برداشت نوع اول نیروی محرکه اختلاف فشار مخزن و فشار انتهای چاه تولید می باشد. در این روش
تنها 10 تا 20 % از کل نفت قابل بازیابی است در برداشت نوع دوم ،مخازن گازی تحت تأثیر تزریق گاز یا رانش
طبیعی آب برای تخلیه قرار می گیرند . در بازیابی نوع سوم ،روش های حرارتی تزریق گاز و مواد شیمیایی انجام
می گیرد که می تواند بازیابی هیدروکربنها را به طور اساسی افزایش دهد.تزریق گاز در ازدیاد برداشت یکی از
مؤثرترین و اقتصادی ترین روش ها است.
در سال های اخیر مسأله ی میزان انتقال جرم ،بخصوص در مخازن شکاف دار به هنگامیکه یک گاز به
مخزن نفت جهت بازیافت تزریق می گردد مورد توجه و اهمیت فراوان قرار گرفته است . بر اثر استخراج از این
مخازن حالت تعادلی که در میلیون ها سال در این مخازن شکل گرفته به هم خورده و مواد از جایی با غلظت
زیاد به محلی باغلظت کم وارد می شوند. میزان سرعتی که مواد تحت آن حرکت می کنند در هر نقطه و در هر
جهتی به گرادیان غلظت در آن نقطه و جهت بستگی دارد. در مخازن نفتی بدست آوردن نرخ انتقال جرم به
وسیله ی نفوذ مولکولی در محاسبه ی مقدار گاز نفوذی به داخل نفت در پروژه های تزریق گاز ضروری می
باشد.
با توجه به موارد فوق و موارد دیگری از کاربرد ضریب نفوذ ملکولی در مخازن نفتی به اهمیت تعیین
دقیق ضریب نفوذ ملکولی پی می بریم ؛اما با توجه به این اهمیت هنوز هم رابطه ای که بتواند مقدار قابل قبولی
برای محاسبه ضریب نفوذ ملکولی به ما بدهد وجود ندارد .در ادامه ی این بخش تاریخچه ای از تلاش های انجام
شده در این زمینه در سال های گذشته را بیان می کنیم.

اولین اندازه گیری ضریب نفوذ ملکولی در سیستمهای هیدروکربنی توسط
, ودر سال 1971 Woessner, در سال 1956 انجام شد . در سال 1969 Reamer آن توسط
در سال 1995 Riazi در سال 1988 و Renner ، در سال 1976 Sigmund تحقیقاتی را انجام دادند Mckay
تکنیک هایی برای محاسبه ی ضریب نفوذ مولکولی برای سیستم های هیدروکربنی در فشارهای بالا گزارش
دادند که بیشتر این کارها به دلیل محدودیت های دستگاهی، در محدوده فشارهای پایین تر از فشار مخزنی
انجام شده است.
علاوه بر اینها برای محاسبه ی ضریب نفوذ از داده های آزمایشگاهی تقریب های زیاد و مختلفی برای
مدل کردن داده ها در نظر گرفته می شد، که این دلیل اصلی برای اختلاف در ضریب نفوذ ملکولی اندازه گیری
شده در شرایط یکسان برای یک سیستم یکسان توسط افراد مختلف می باشد. برای مثال ؛سیگموند
30 را برای ضریب ×10 -9 m/sec 311 مقدار 2 k 37/7 و درجه حرارت bar در سال 1976 در فشار Sigmund
7 را ×10-9 m / sec در همین شرایط و سیستم مقدار 2 (Graue) نفوذ متان –پروپان گزارش داد . در حالیکه
گزارش داده بود که این اختلاف برای سیستم های مایع در فشار بالا بیشتر هم خواهد شد.
به طور کلی روش های مختلفی برای اندازه گیری ضریب نفوذدر سیستم های هیدروکربوری مورد
استفاده گرفته است که در فصل 3 ، چند روش به تفصیل آورده شده است.
در این جا لازم است به نکته اشاره کرد که اغلب ضرائب نفوذ بدست آمده توسط محققین به روش های
می باشند و چون نفت مخلوط تعداد زیادی از هیدروکربورها (Binary) گفته شده برای سیستم های دو جزئی
می باشد. مقادیر دو جزئی بایستی به مقادیر چند جزئی تبدیل گردند که در این زمینه نیز هنوز رابطه صحیحی
(Porous وجود ندارد اغلب ضرائب بدست آمده توسط محققین در توده سیال می باشد. وجود محیط متخلخل
ضریب نفوذ را کاهش می دهد که مقدار کاهش تابع درجه تخلخل و ساختمان داخلی محیط متخلخل media)
می باشد و در پایان ذکر این نکته لازم است که محاسبه ضریب نفوذ در مخلوط های چند جزئی و همچنین
تأثیر مخزن بر روی ضریب نفوذ هنوز در مرحله شناسایی می باشد.

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

گروه مهندسی شیمی

عنوان:

انتخاب مدل برای انحلال ذرات معلق، مقایسه مراحل نفوذ فیزیکی با تابعیت غیرخطی و واکنش سطحی

چکیده:

برای تعیین مرحله کنترل کننده فرایند انحلال و رشد کریستال های سولفات مضاعف پتاسیم و آلومینیم در آب نخست با استفاده از یک الگوریتم کامپیوتری مقادیر پارامترهای ضریب انتقال جرم فیزیکی، ثابت واکنش سطحی و درجه واکنش سطحی برای سیستم به دست آمدند. نخست با استفاده از مقادیر آزمایشگاهی سرعت رشد و انحلال پارامترهای کلی شدت رشد و انحلال کریستال های سولفات مضاعف پتاسیم و آلومینیم با برازش کردن مقادیر آزمایشگاهی بر روابط RG=KG©g و RD=KD(-C)d به دست آمدند. سرعت های انحلال و رشد کریستال ها در یک ظرف بستر سیال در مقیاس آزمایشگاهی توسط گارساید و همکارانش به دست آمده اند. با استفاده از برنامه کامپیوتری ذکر شده پارامترهای Kd، Kr و r برای تعیین مرحله کنترل کننده فرایند به دست آمدند. به دلیل کوچک بودن ثابت واکنش سطحی نسبت به ضریب انتقال جرم فیزیکی نتیجه شد که مرحله واکنش کنترل کننده اصلی فرآیند انحلال می باشد. در پدیده رشد کریستال های سولفات مضاعف پتاسیم و آلومینیوم نیز مشابه این نتیجه به دست آمد و معلوم شد که این فرایند نیز توسط یک واکنش سطحی درجه اول کنترل می شود. انحراف استاندارد مابین مقادیر سرعت انحلال به دست آمده از رابطه RD=Kr(C-RD/Kd)r و مقادیری که از آزمایش به دست آمده و بر رابطه RD=KD©g برازش شده اند کمتر از 0.08 درصد محاسبه شد.

مقدمه

فرایند انحلال یکی از فرایندهای بسیار معمول و مهم در مهندسی شیمی و استخراج کانی های معدنی و صنایع غذایی و فولاد و صنایع دیگر می باشد. در کمتر جایی می توان صنعتی را یافت که با این فرایند سروکار نداشته باشد. در صنایع مختلف به طور عموم در بیولوژی داروسازی و بخصوص در صنایع استخراج مواد معدنی تولید شکر فسفات آمونیم کلرور سدیم و کریستالیزاسیون که یکی از روشهای مهم در تهیه مواد با خلوص بسیار بالا است کاربرد فراوانی دارد.

در فرایند کریستالیزاسیون که قدمتی بیش از 3500 سال دارد تهیه نمودار حلالیت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در فرایند استخراج تفاوت حلالیت یک جزء در دو فاز باعث جداسازی می شود که دانستن میزان حلالیت و شرایط مطلوب مهم است.

با توجه به مصرف کم انرژی در این فرایند پیش بینی می شود با گران شدن تدریجی انرژی فرایند کریستالیزاسیون جایگزین روشهایی نظیر تقطیر و استخراج شود. در جداسازی های بیولوژیکی که هدف تهیه مواد با خلوص بالا و این مواد از ارزش بسیار بالایی برخوردار هستند کریستالیزاسیون یکی از بهترین روش هاست و البته ابتدا باید محلول فوق اشباع تهیه که دانستن نحوه انحلال و سرعت انحلال و نمودار حلالیت لازم و ضروری است.

نکات فوق موجب استقبال شدید محققین بخش مهندسی شیمی به این عملیات شده و در حال حاضر تلاش زیادی در جهت بهبود و ارائه مدل های ریاضی و برنامه های رایانه ای که بتواند رفتار یک سیستم را پیش بینی کند می شود. البته گستردگی این مبحث به گونه ای است که بیشتر مطالعات و تحقیقات بر روی سینتیک انحلال یک ماده خاص آن هم در شرایط بخصوص را مورد ارزیابی قرار می دهد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

 

فهرست مطالب                                                         صفحه

فصل اول: رنگ………………………………………………………………………………………………………………….1

1-1 مقدمه رنگ……………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-1-1   تاریخچه و تئوری رنگ و نحوه ی ایجاد آن ……………………………………………………………..3

2-1-1   تعریف کلی رنگ………………………………………………………………………………………………….4

2-1    مبانی شیمی رنگ…………………………………………………………………………………………………… 4

1-2-1   تعریف فیزیکی رنگ ……………………………………………………………………………………………..4

2-2-1   رنگ و طیف رنگی………………………………………………………………………………………………. 5

3-1     تعریف چند اصطلاح مهم در زمینه ی شیمی رنگ………………………………………………………..7

1-3-1 کروموفور………………………………………………………………………………………………………………7

2-3-1   اکسوکروم………………………………………………………………………………………………………….. 7

3-3-1  کروموژن……………………………………………………………………………………………………………….9

4-1    اوربیتال های مولکولی و ارتباط آن ها با رنگ……………………………………………………………….9

1-4-1  انتقال الکترونی……………………………………………………………………………………………………….9

2-4-1    انواع انتقالات الکترونی……………………………………………………………………………………… 11

1-2-4-1 انتقالات ^*σ → σ………………………………………………………………………….. 11

2-2-4-1   انتقالات ^*σ → n …………………………………………………………………………………………..12

3-2-4-1   انتقالات ^*π → n و ^*π → π ………………………………………………………………………….12

3-4-1   ارتباط ساختار مولکول با λ_{max………………………………….……………………………………………………………………..}13

5-1    کلی ترین دسته بندی رنگ ها…………………………………………………………………………………..14

6-1    اجزای رنگ…………………………………………………………………………………………………………..15

1-6-1   رنگدانه ها …………………………………………………………………………………………………………15

1-1-6-1   رنگدانه و خواص فیزیکی آن ها……………………………………………………………………….. 16

2-6-1   رزین یا پلیمر………………………………………………………………………………………………………17

3-6-1   حلال…………………………………………………………………………………………………………………17

4-6-1   مواد افزودنی………………………………………………………………………………………………………17

7-1    رنگدانه و رنگینه ، پیگمان………………………………………………………………………………………..17

8-1  دسته بندی رنگها………………………………………………………………………………………………………18

1-8-1  دسته بندی شیمیایی رنگ ها……………………………………………………………………………………18

9-1    طبقه بندی رنگ ها بر اساس کاربرد…………………………………………………………………………..18

1-9-1  رنگهای اسیدی……………………………………………………………………………………………………..18

2-9-1   رنگهای بازی………………………………………………………………………………………………………19

3-9-1   رنگ های گوگردی………………………………………………………………………………………………20

4-9-1    رنگ های حلال………………………………………………………………………………………………….21

5-9-1    رنگ های راکتیو…………………………………………………………………………………………………21

6-9-1    رنگ های مستقیم……………………………………………………………………………………………….22

7-9-1   رنگ های کلوئیدی……………………………………………………………………………………………..23

8-9-1   رنگ های دیسپرس………………………………………………………………………………………………23

9-9-1   رنگ های اینگرین……………………………………………………………………………………………….23

10-9-1   رنگ های دندانه ای یا کمپلکس فلزی…………………………………………………………………..24

1-10-9-1    روش های دندانه زدن الیاف…………………………………………………………………………..24

11-9-1   رنگ های خمی…………………………………………………………………………………………………24

12-9-1   رنگ های آزو……………………………………………………………………………………………………25

فصل دوم :مبانی نظری شیمی محاسبات و معرفی نرم افزار های محاسباتی شیمی…………26

1-2   مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………27

2-2   معرفی………………………………………………………………………………………………………………….. 27

3-2   کاربردهای کلی کامپیوتر…………………………………………………………………………………………..27

4-2   عملکرد کامپیوتر……………………………………………………………………………………………………..28

5-2   مزایای کامپیوتری……………………………………………………………………………………………………28

6-2   سه دسته از علم کامپیوتر…………………………………………………………………………………………..28

7-2   شیمی محاسباتی………………………………………………………………………………………………………29

1-7-2   مزایای شیمی محاسباتی………………………………………………………………………………………..30

8-2   بررسی روش های محاسباتی……………………………………………………………………………………..30

1-8-2  روشهای مکانیک مولکولی……………………………………………………………………………………..30

2-8-2   روش های نیمه تجربی………………………………………………………………………………………….31

9-2   معرفی چند نرم افزار محاسباتی………………………………………………………………………………….31

1-9-2   نرم افزار هایپرکم ……………………………………………………………………………………………………….31

2-9-2   معرفی نرم افزار کم آفیس…………………………………………………………………………………….32

1-2-9-2   کاربرد نرم افزار کم آفیس…………………………………………………………………………………32

3-9-2   معرفی نرم افزارهای Mopac  ……………………………………………………………………………33

4-9-2 نرم افزار Gaussian 98w ………………………………………………………………………………….33

5-9-2 معرفی نرم افزار Gaussview ……………………………………………………………………………..34

10-2 روش های محاسباتی و معرفی نرم افزار های مورد استفاده دراین پروژه …………………………..34

11-2  مطالعه بر روی مشخصات مولکول در گوسین …………………………………………………………….36

12-2   آشنایی بیشتر با نرم افزا رw   Gaussian 98  ………………………………………………………36

13-2  پیش بینی خواص مولکولی حاصل شده از گوسین ………………………………………………………37

14-2   روش های مکانیک مولکولی و روش های نیمه تجربی ………………………………………………..38

15-2  روش های محاسباتی initio  Ab ………………………………………………………………………….38

1-15-2  توانایی روش initio Ab ………………………………………………………………………………….39

2-15-2 مراحل اجرای یک محاسبه با روش initio Ab ……………………………………………………..39

3-15-2 شرایط روش initio Ab…………………………………………………………………………………….40

4-15-2 نکات قوت روش initio Ab …………………………………………………………………………….41

فصل سوم : رنگهای آزو………………………………………………………………………………………… 42

1–3   مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………43

2-3  روش کلی در ساختن رنگ های آزو……………………………………………………………………………43

3-3  فرآیند تهیه رنگ های آزو…………………………………………………………………………………………..44

1-3-3   تشکیل رنگ آزو در نیمه ی فرآیند دی آزوتاسیون…………………………………………………….44

1-1-3-3  دی آزوتاسیون مستقیم……………………………………………………………………………………….45

2-1-3-3  دی آزوتاسیون غیر مستقیم………………………………………………………………………………….45

3-1-3-3  دی آزوتاسیون آمین های با خاصیت بازی ضعیف………………………………………………….45

4-1-3-3  دی آزوتاسیون در حلال آلی ……………………………………………………………………………..45

2-3-3  تشکیل رنگ ازو در نتیجه ی فرآیند جفت شدن…………………………………………………………45

1-4-3  رنگ های مونو آزو……………………………………………………………………………………………….46

2-4-3  رنگ های دی آزو…………………………………………………………………………………………………46

3-4-3  رنگ های تترا آزونیوم……………………………………………………………………………………………47

 5 -3  اصول شیمی رنگ……………………………………………………………………………………………………47

6-3   تاثیر کروموفور برای ساخت رنگ………………………………………………………………………………48

7-3  اهمیت سیستم ترکیبی در تولید رنگ……………………………………………………………………………49

8-3 اثر جانشینی در رنگ آزو……………………………………………………………………………………………49

9- 3   تاملی در طراحی رنگ…………………………………………………………………………………………….50

10-3   بررسی سم شناسی رنگ………………………………………………………………………………………….52

…

برای دانلود پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

پایان‎نامه تحصیلی جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته نوازندگی موسیقی ایران

عنوان بخش نظری:

بررسی نی نوازی در دوره قاجار 

استاد راهنما:

دکتر حسین میثمی

عنوان بخش عملی:

نوازندگی ساز نی در دستگاه شور و آواز کرد بیات

استاد بخش عملی

محمد علی کیانی نژاد

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

این پایان‎نامه به «بررسی وضعیت موسیقی و نی‎نوازی در دوره قاجار» می‎پردازد. موضوع این رساله در بین سالهای (1345-1210ق) عمدتاً دربار تهران واصفهان را دربرمی‎گیرد. در این رساله باتوجه به بررسی‎هایی که صورت گرفت نشان می‎دهد ساز نی یکی از متداول‎ترین سازهای موسیقی کلاسیک ایرانی است و نوازندگان این ساز به صورت تکنوازی و گاهی به صورت همنوازی فعالیت می‎کردند و نوازندگان تحت حمایت دربار بوده‎اند. اکثر این نوازندگان اصفهانی بوده و شیوه نوازندگی آنان تحت تأثیر مکتب اصفهان است. از تصاویر و صفحات ضبط شده مشخص گردید که از نی کوتاه بیشتر استفاده می‎شده و نی بین دو دندان جلویی قرار می‎گرفته، نوازندگان در این دوره در معرفی و شناخت این ساز و ورود به دربار نقش بسزایی داشته‎اند.

کلید واژگان:

نی، نی نوازان، دوره قاجار، آوا نگاری.

کلیات

در این پایان‎نامه به‏وضعیت موسیقی در دوره قاجار پرداخته می‎شود و سپس وضعیت ساز نی و نی‎نوازان. به همین دلیل پایان‎نامه دربردارنده‎ی معرفی نوازندگان نی در این دوره و پرداختن به صفحات ضبط شده آنان است. باتوجه به اینکه به ساز نی به علت دشواربودن در نوازندگی نسبت به نوازندگی سازهای دیگر و مورد حمایت قرار گرفتن کمتر نسبت به سایر سازها، نوازندگان کمتری به این ساز تمایل نشان داده‎اند و به همین دلیل است باتوجه به مستندات موجود کمتر تحقیقی صورت گرفته است. باتوجه به راویان این ساز و شواهد عینی ردیف‎هایی که مخصوص این ساز باشد ارائه نشده، هر چند دربار قاجار، تهران را به عنوان پایتخت خود انتخاب کرده بودند اما چون اکثر نوازندگان از شهر اصفهان بودند و درباریان در اصفهان نیز حضور داشتند موضوع این رساله در محدوده زمانی (1345-1210ق) دربار تهران و اصفهان را دربرمی‎گیرد. طبق بررسی‎ها و تحقیقات انجام شده، به علت اندک بودن نوازندگان و استادان این ساز و عدم وجود یک ردیف مناسب برای این ساز، هنرجویان و نوازندگان این ساز، برای رفع کاستی‎های موجود در یادگیری، مجبور بودند از منابع سازهای دیگر به‎خصوص تار استفاده کنند. بر همین اساس برای پیگیری بهتر تحولات می‎بایست از تغییرات اخیر، معاصر و قبل‎تر از آن شروع و به صورت ریشه‎یابی وارد دوره‎های قدیمی‎تر شویم با علم به اینکه از این ساز بیشتر روایت شده و نقش آن بر کتیبه‎ها درج گردیده 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

گرایش: مهندسی شیمی – طراحی فرآیند

عنوان:

شبیه سازی و بهینه سازی راکتورهای شکست حرارتی پتروشیمی آبادان

خلاصه:

شکست حرارتی هیدروکربن ها برای تولید اولفین در کوره های بزرگ شکست گاز، شامل کویل های راکتور به طور موازی، انجام می شود. شبیه سازی و طراحی این کویل ها نیاز به مدل سینتیکی برای پیش بینی محصولات دارد. مدل مولکولی واکنش یکی از انواع مدل ها و مکانیسم هایی است که برای سینتیک واکنش شکست حرارتی به کار می رود. در اینجا از مدل مولکولی واکنش به همراه مدل واکنش کک برای شبیه سازی فرایند شکست حرارتی پروپان پروپان – پروپیلن با درصد کم پروپیلن استفاده شده است. در مدل واکنش کک اثر جنس سطح و رقیق کننده با آغازگر اتیلن و پروپیلن منظور شده است، که تاثیر آغازگر اتیلن بیشتر از پروپیلن تعیین شده و این برخلاف گزارشات ارائه شده توسط ساندارام و فرومنت است. با وارد کردن معادلات سینتیکی واکنش، در مدل ریاضی راکتور شکست حرارتی و حل همزمان مدل با مدل کک در شرایط عملیاتی راکتور و زمان های عملیاتی مختلف، دستگاه معادلات دیفرانسیل با روش رانگ – کاتا مرتبه 4 حل و نتایج شبیه سازی و توزیع محصولات در محدوده دمایی 600 تا 840 درجه سانتی گراد و فشار خروجی 1.2 تا 2 اتمسفر با تاثیرات دمای خروجی کویل و فلاکس حرارتی گزارش شده است. با توجه به تاثیر بالای فلاکس حرارتی در درصد تبدیل وزنی محصولات خروجی از راکتور، با متغیر گرفتن فلاکس حرارتی، مدل کنترل بهینه راکتور شکست حرارتی با روش اولر تجزیه شده و مدل برنامه ریزی غیرخطی (NLP) به روش گرادیان کاهش یافته حل شده است. که پروفایل توزیع فلاکس حرارتی در طول راکتور با هدف ماکزیمم تولید اتیلن گزارش شده است. در بخش دیگری تاثیر اضافه کردن تا 5 درصد پروپیلن در خوراک پروپان بررسی شده و نتایج آن به دست آمده است. در نهایت مدل راکتور شکست حرارتی با انتخاب تابع سود به عنوان تابع هدف برای دو خوراک پروپان و پروپان – پروپیلن به دست آمده و دبی خوراک های بهینه و جریان برگشتی بهینه تعیین می شود. مدل این مساله، یک مدل برنامه ریزی خطی (LP) است که با روش سیمپلکس (simplex) حل شده است. برنامه این مدل در محیط نرم افزار GAMS برنامه نویسی شده که این برنامه برای استفاده از خوراک های بیشتر نیز قابل تعمیم است.

مقدمه:

شکست حرارتی یک فرایند گرماگیر است که در کویل های بلندی که در کوره شکست قرار می گیرد، انجام می شود. کوره شکست شامل دو بخش جابجایی و تشعشع است. خوراک هیدروکربن و بخار رقیق کننده در دمای 600 تا 650 درجه سانتی گراد در بخش جابجایی کوره پیش گرم شده و وارد کویل در بخش تشعشع کوره می شود. در کویل حرارتی دمای گاز فرایند از 600 تا 650 درجه سانتی گراد به 840 درجه سانتی گراد می رسد. فشار خروجی از 1.2 تا 2 اتمسفر و زمان ماند کمتر از یک ثانیه می باشد. معمولاً کوره شامل چند کویل به طور موازی است که با توجه به ظرفیت فرایند تعداد کویل ها و کوره متفاوت است. کوره های شکست حرارتی برای ظرفیت های بالایی از محصولات طراحی می شود به طوری که افزایش ناچیزی در محصولات مطلوب سود فراوانی را نصیب تولید کننده می کند. به همین خاطر سعی در آن است که ماکزیمم تولید اتیلن و پروپیلن در شرایط عملیاتی مطلوب حاصل شود. برای بررسی و افزایش تولید و بهینه سازی فرایند شکست حرارتی، لازم است فاکتورهای محدود کننده و کاهش راندمان فرایند، شناسایی و راه های رفع موانع مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. یکی از پدیده های مهم در فرآیندهای شکست حرارتی هیدروکربن ها، تشکیل و نشست کک بر روی تجهیزات فرآیندی می باشد. این امر باعث کاهش زمان فعالیت واحد می شود. پدیده تشکیل کک در واکنش های شکست حرارتی در دمای بالا اتفاق می افتد و با توجه به نتایج آزمایشگاهی، طراحی این گونه واحدها براساس در نظر گرفتن حداکثر مقدار دوره عملیاتی واحد می باشد عمل کک زدایی باعث متوقف شدن تولید خواهد شد که این منجر به زیان برای تولید کننده می شود. به همین علت مطالعه کک و مکانیسم نشست و رشد آن بر روی جداره داخلی تجهیزات فرآیندی ضرورت پیدا می کند. در این تحقیق شبیه سازی راکتور شکست حرارتی پروپان و مخلوط پروپان – پروپیلن با مکانیسم واکنش مولکولی و با در نظر گرفتن تاثیر کک انجام شده است. از عوامل مهم و تاثیرگذار بر فرایند شکست حرارتی، می توان دبی خوراک و فلاکس حرارتی را نام برد. با توجه به تاثیر بالای فلاکس حرارتی بر عملکرد راکتور و توزیع محصولات، بخشی از این مجموعه به این موضوع اختصاص داده شده است.

یکی از مسائلی که در فرایند شکست حرارتی به آن برخورد می کنیم وجود محصولاتی است که در بعضی مواقع (از جمله متوقف شدن بعضی تجهیزات فرایندی) سوزانده می شود. یکی از این نوع محصولات، محصول پروپان – پروپیلن خروجی از برج جداساز است که می تواند به عنوان خوراک برای راکتور شکست حرارتی استفاده شود. برای تحلیل این مساله لازم است تاثیر اضافه کردن پروپیلن در خوراک پروپان بررسی شده و نتایج خروجی این نوع خوراک به همراه نتایج خروجی با خوراک پروپان به دست آید. در نهایت باید مدل برنامه ریزی خطی کوره شکست با انتخاب تابع سود به عنوان تابع هدف، حل شود. برای رسیدن به این اهداف مراحل زیر طی شده است.

مروری بر تحقیقات انجام شده.

تعیین مدل واکنش مولکولی برای شکست حرارتی پروپان و پروپان – پروپیلن.

تعیین مدل سینتیکی و ضخامت تشکیل کک برای خوراک پروپان و پروپان – پروپیلن.

حل دستگاه معادلات دیفرانسیل با روش رانگ – کاتا مرتبه چهار.

بررسی تاثیر اضافه کردن پروپیلن در خوراک پروپان، نسبت بخار رقیق کننده، دبی خوراک و دمای خروجی کویل بر توزیع محصولات.

تعیین ضخامت کک در طول راکتور در زمان های مختلف عملیات واحد.

تعیین فلاکس حرارتی بهینه برای راکتور شکست حرارتی پروپان با شبیه سازی و حل مساله کنترل بهینه به روش اولر و گرادیان کاهش یافته.

تعیین دبی خوراک های بهینه برای کوره شکست حرارتی پروپان و پروپان – پروپیلن با حل مدل برنامه ریزی به روش سیمپلکس (Simplex).

مجموعه حاضر، شامل 7 فصل و 3 پیوست به همراه یک بخش بحث و پیشنهادات است. که سه فصل آخر اختصاص به شبیه سازی، بهینه سازی، کنترل بهینه و نتایج دارد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.