دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی

عنوان:

مقایسه فرآیندهای نفوذ فیزیکی و واکنش سطحی در کریستالیزاسیون قند و اثر هم خوردگی در آن

چکیده

شکر یکی از مواد غذایی پر انرژی روزمره و یک طعم دهنده (شیرین) مناسبی می باشد. نحوه فرآیند تبلور در زمان تولید این ماده نقش مهمی در خواص کاربردی آن دارد. در این مطالعه ابتدا مروری بر تاریخچه شکر و جایگاه آن و به دست آمدن ذکر شده است.

سپس تبلورهای کریستال های شکر مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه به بررسی توزیع بندی شکر و پس از آن دو پارامتر یعنی سرعت رشد و سرعت هسته زایی بلورها از روش تعیین شده و این پارامترها را در شرایط متفاوت از جمله شرایط صنعتی (در آپارات 40 و 30 تنی) و در شرایط آزمایشگاهی (اتمسفریک همراه با همزن و شرایط خلا همراه با همزن) بررسی شد و مقایسه ای بین این روش ها صورت گرفت.

و در ادامه ضرایب انتقال جرم (Kd ضریب انتقال جرم توسط نفوذ و Kr ثابت سرعت واکنش سطحی و KG ثابت کلی رشد بلور) در شرایط آزمایشگاهی محاسبه شد تا مشخص شد که مقاومت واکنش سطحی بیشتر از مقاومت نفوذ مولکولی است.

مقدمه

کریستالیزاسیون یکی از متداول ترین عملیات مهندسی شیمی است. تولید عظیمی موادی چون شکر، فسفات آمونیوم، کلرور سدیم سولفات آمونیوم و… شاهدی بر این ادعا می باشد. استفاده از این روش جهت تولید مواد جامد و یا خالص سازی آنها شرایطی را به وجود آورده است که کمتر بخشی از صنایع شیمیایی را می توان یافت که در قسمتی از آن این فرایند استفاده نشده باشد. با توجه به یکی از امتیازات اساسی این روش که همانا مصرف کم انرژی می باشد پیش بینی می شود که با گرانتر شدن تدریجی انرژی این فرایند جایگزین بسیاری از روش های سنتی از قبیل تقطیر و استخراج شود. نکات فوق باعث استقبال شدید محققین بخش مهندسی شیمی به این عملیات شده و در حال حاضر تلاش زیادی در جهت بهبود مدل های ریاضی و روش های طراحی کریستالیزورها به عمل می آید.

یکی از موادی که فرایند کریستالیزاسیون در تولید و کاربرد آن نقش بسزایی دارد شکر است. از آنجایی که شکر به عنوان یک طعم دهنده و یک سنج انرژی در صنعت غذایی اهمیت دارد به بررسی و نحوه به دست آوردن آن می پردازیم.

روش های مختلفی که برای کریستالیزاسیون می توان در نظر گرفت عبارتند از:

1) روش تبخیری

2) روش کریستالیزاسیون تحت خلاء

3) روش تبریدی

از آنجایی که روش تحت خلاء کارایی بهتری دارد در کارخانجات از این روش استفاده می شود.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

با بررسی دقیق در این زمینه خواستیم اثر همزن و اختلاط را در زمینه کریستالیزاسیون قند و رشد و سرعت کریستال ها بررسی کنیم و همچنین ضرایب انتقال جرم را در این زمینه کریستالیزاسیون بررسی کرده و مشخص کنیم که کریستالیزاسیون انتقال جرم به صورت سطحی است یا نفوذ.

2-1- پیشینه تحقیق:

در طراحی شرایط عملیاتی یک متبلور کننده صنعتی برای تولید کافی بلورهای لازم فراورده ای، داده های کنیتکی نظیر سرعت رشد بلور G و سرعت هیته زایی B بسیار مهم می باشد. تکنیک نمودار دانسیته نیمه لگاریتمی تجمعی توسط راندولف و لارسون پیشنهاد شد. (راندولف و لارسون 1962)

با کشیدن نمودار داده های عمل توزیع اندازه گیری شده بلور (CSD) در حالتی ثابت بر روی یک کاغذ نیمه لگاریتمی داده های کنیتیکی را به دست می آورند و چنانچه از تعدادی فرضیات محدود کننده ساده (ترکیب کامل، عدم طبقه بندی در فاکتور قطع دهنده و خاتمه دهنده و نیز یکنواخت شکلی، سرعت رشد مستقل و…) پیروی نماید آسانی آنالیز ضریب اولیه این تکنیک می باشد و ضریب مهم دیگر این تکنیک این است که به ما اجازه می دهد تا ارزیابی مستقیم داده های کنیتیکی حاصل از متبلور کننده CMSMPR فاقد هر تکنیک ویژه تجربی را انجام دهیم.

در یک سیستم بسیار فشرده نظیر سیستم بسیار فشرده موجود در عمل متبلور شکر، عمل هسته زایی باعث افزایش دما می شود این افزایش دما رابطه نزدیکی با جرم بلورهای تشکیل شده دارد.

با استفاده از این اثر حرارتی، اومران و کینگ (1947) روش ارزیابی ساده پارامتری را توسعه دادند. اگرچه باید گفت این تکنیک مناسب می باشد و فقط پارامترهای هسته زایی (ضریب سرعت هسته زایی و درجه هیته زایی) امکان دارد ارزیابی شوند، بعلاوه باید گفت که این تکنیک امکان دارد فقط با یک سیستم به کار برده شود که در این سیستم گرمای عمل تبلور بسیار کافی می باشد تا باعث تغییر موثر دمای سیستم مورد نظر شود.

گارساید، گیبلارو و تاوار (1982) تکنیک ارزیابی دیگری را برای پارامترهای سرعت رشد (ضریب سرعت رشد و درجه رشد) با تمرکز بر روی معادله موازنه جرم (تکنیک فاقد عمل فوق اشباع) توسعه دادند. تکنیکشان فقط به دو مشتق اول منحی عمل غیر فوق اشباع در زمان صفر برای ارزیابی پارامترهای رشد نیاز دارد.

هالفن و کالیاگین (1976) نیز روش موازنه جرم توسعه دادند. تکنیکشان اجازه می داد که ارزیابی همزمان هردوی این پارامترها یعنی پارامترهای کنیتیک رشد و هسته زایی انجام گیرد. هریک از این دو متد فقط برای موارد ایزوترمال قابل اجرا می 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- طراحی فرآیند

عنوان:

مدلسازی استخراج از دانه های گیاهی با استفاده از سیال فوق بحرانی دی اکسید کربن

چکیده

آفتابگردان (Helianthus annuus) بعد از سویا دومین دانه روغنی یکساله است که به منظور استخراج روغن آن در دنیا کشت می شود. روغن آفتابگردان (sunflower oil) یک روغن غیر فرار است که به دلیل داشتن مقادیر زیاد اسیدهای چرب غیراشباع در دمای اتاق مایع بوده و در غذا به عنوان روغن سرخ کردنی و در فرمولاسیون مواد آرایشی – بهداشتی به عنوان یک نرم کننده استفاده می شود.

در این تحقیق استخراج روغن از دانه های آفتابگردان با استفاده از فرآیند استخراج به کمک سیال فوق بحرانی با روش هسته کوچک شونده (shrinking core) در یک ستون استخراج پر شده در دماهای 313، 333 و 353 کلوین و فشارهای 20 تا 60 مگاپاسکال با قطر ذره 2/18 – 0/23 میلیمتر و با میزان جریان 6-1 cm3/min مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین اثر پارامترهای عملیاتی مانند دما، فشار، قطر ذرات و میزان جریان حلال بر راندمان استخراج بررسی گردیده و بوسیله روابط گوناگون پارامترهای موجود در مدل مانند ضریب نفوذ موثر در ذرات، Dep، ضریب انتقال جرم در بستر و ضریب انتقال جرم در ذره، kf و k’f، ضریب پراکندگی محوری، DL، محاسبه شده است. نتایج بدست آمده بیانگر این موضوع می باشد که ضریب انتقال جرم در بستر در دما و فشارهای مختلف در فاصله 3/93*10-6 8/86-*10-6 m/s قرار دارد که این مقادیر در محدوده نتایج بدست آمده توسط بیشتر محققان می باشد. همچنین میزان بازدهی استخراج به کمک روش سوکسله در پایان زمان فرآیند (200 دقیقه) 92/3 درصد و میزان بازدهی در مدلسازی توسط روش فوق بحرانی در مدت زمان مشابه بین 89/96 تا 90/87 درصد بدست آمده است به طوریکه تغییرات دما و فشار در انتهای استخراج تاثیری زیادی بر روند افزایش بازدهی ندارد. میزان بازدهی مطلوب که نتیجه مقادیر مدلسازی و آزمایش است نیز در فاصله 93/4 – 92/5 درصد می باشد به طوریکه خلوص محصول با استفاده از این روش بسیار بالاتر از روش سوکسله است.

مقدمه

جهت روغن کشی کاشت و برداشت می گردند . از مهمترین دانه های روغنی می توان از دانه کنجد، آفتابگردان، بادام، زیتون، هسته خرما، بذر چای، انگور و سویا نام برد. سالانه سطح بسیار وسیعی از زمینهای کشاورزی زیر کشت انواع این دانه ها قرار می گیرد و برخی کشورها از صادرات دانه های روغن درآمد زیادی را عاید خود می کنند . منابع دیگری نیز برای روغن های نباتی وجود دارند که کمتر شناخته شده اند، این دانه ها اغلب محصول فرعی دیگر کارخانجات هستند . مواردی از قبیل جوانه ذرت، سبوس، برنج، دانه گوجه فرنگی، دانه مرکبات و صیفی جات از این دسته می باشند، لذا بسیار ارزان بوده و به سادگی در دسترس هستند. در کشور ما دانه های روغنی شناخته شده کمتر مورد توجه کشاورزان قرار گر فته اند و به دلایل مختلف، تولید این دانه ها بسیار کمتر از میزان مورد نیاز تا حد خودکفایی می باشد. چربیها و روغنها ترکیباتی نامحلول در آب از منشا حیوانی یا گیاهی هستند. چربیها و روغنهای خوراکی که معمولاً لیپیدهای غذایی نامیده می شوند عمدتاً از تری گلیسریدها (تری اسیل گلیسرول ها ) ساخته شده اند که شامل استرهای گلیسرول و اسیدهای چرب هستند. ویژگی های فیزیکی چربیها و روغنهای طبیعی بر حسب نوع اسیدهای چرب تشکیل دهنده تغییر می کند.

مصرف سرانه روغن در کشور ما کمتر از میانگین مصرف سرانه کشورهای توسعه یافته است و از آنجا که روغن یکی از ضروری ترین مواد مورد نیاز بدن می باشد نیاز به افزایش مصرف سرانه احساس می گردد. قدرت خرید از مهمترین عوامل میزان مصرف می باشد که در ایران نسبتاً کم است، عامل دیگر میزان تولید داخلی روغن می باشد که در صورت افزایش تولید می توان مصرف سرانه را به نسبت افزایش داد.

روغن آفتابگردان مانند بسیاری دیگر از روغنهای نباتی به طور عمده از اسیدهای چرب (fattyacids) تشکیل شده که مهمترین آنها عبارتند از:

اسید لینولئیک (74% – 48)

اسید اولئیک (40% – 14)

اسید پالمتیک (9% – 4)

اسید استئاریک (7% – 1)

این روغن عموماً در مقایسه با اکثر روغنهای نباتی یک روغن پر ارزش محسوب می شود که دلیل آن روشن بودن رنگ، طعم ملایم، نقطه دود بالا، بالا بودن میزان اسید لینولئیک و عاری بودن از اسید لینولنیک می باشد.

به طور کلی، اسیدهای چرب غیراشباع اولئیک و لینولئیک حدود 90% کل اسیدهای چرب آن و بقیه را اسیدهای چرب اشباع پالمتیک و استئاریک تشکیل می دهند. نسبت اولئیک به لینولئیک متغیر و بستگی به درجه حرارت هوا در محل کشت و ژنتیک آن دارد، به طوریکه در هوای خنک تر حدود 75 – 60 درصد آنرا اسید لینولئیک تشکیل می دهد که آفتابگردان تولیدی کانادا و آمریکا این خصوصیات را دارند. سه نوع روغن آفتابگردان تولید می شود که شامل: روغن با اسید لینولئیک بالا، روغن با اسید اولئیک بالا و متوسط می باشد به نحوی که نوع اول حد اقل 69% اسید لینولئیک و نوع دوم حداقل 82% اسید اولئیک دارد. بالا بودن اسیدهای چرب غیراشباع روغن آفتابگردان از نظر تغذیه ای یک مزیت ویژه است.

روش کار و تحقیق

در فصل اول این تحقیق به معرفی دانه های روغنی آفتابگردان، سویا، بذرچای و گلرنگ که معمولاً در بیشتر کارخانجات روغنکشی ایران مورد استفاده قرار می گیرند پرداخته و سپس به طور اجمالی در مورد سیالات فوق بحرانی، کاربردها، ویژگیها، خواص فیزیکی و همچنین مزایای آنها در مقایسه با حلالهای معمول بحث می شود.

در فصل دوم روشهای معمول مدلسازی استخراج روغنهای نباتی به کمک سیالات فوق بحرانی مانند مدل هسته کوچک شونده و روش سلولهای سالم و شکسته مورد مطالعه قرارگرفته است به طوریکه در مورد هر مدل فرضیات و برخی از کارهای انجام شده توسط گروه های مختلف پژوهشگران در سالهای اخیر به همراه روابط مورد استفاده به منظور انجام مدلسازی بررسی گردیده است.

در فصل سوم، تحقیق انجام شده در مورد این کار جهت مدلسازی استخراج روغن دانه آفتابگردان به کمک دی اکسیدکربن فوق بحرانی آورده شده است، همچنین روابط مورد استفاده به منظور محاسبه پارامترهای موردنیاز در مدلسازی و معادلات موازنه جرم بر روی سیال و ذره جامد به همراه شرایط اولیه و مرزی آنها معرفی گردیده است. در پایان این فصل نیز به آزمایش انجام شده توسط روش سوکسله در استخراج روغن آفتابگردان با هگزان و داده های بدست آمده از آن پرداخته شده است.

در فصل چهارم نتایج بدست آمده از مدلسازی و آزمایش سوکسله بررسی می شود به طوریکه اثر پارامترهای میزان جریان، دما، فشار و اندازه ذره بر روی بازدهی در دقیقه 80 (جایی که نفوذپذیری کنترل کننده است ) و در پایان زمان استخراج مورد مطالعه قرارگرفته است. همچنین رفتار غلظت روغن در ذره جامد و حلال در لایه ه ای مختلف بستر بررسی گردید ه و در پایان به مقایسه نتایج بدست آمده از مدلسازی استخراج روغن از دانه های استوانه ای و کروی پرداخته و پیشنهاداتی در مورد این کار داده 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 محیط زیست

عنوان:

شبیه سازی راکتورهای حلقوی هوایی با استفاده از دینامیک محاسباتی سیال

چکیده:

شبیه سازی یک مدل هیدرودینامیک برای ماندگی گاز و گردش مایع سرعت پیشگیری در راکتور های بالا برنده هوا را توسعه داده است و اطلاعات بدست آمده از شبیه سازی با اطلاعات جمع آوری شده تجربی روییک راهنمای تاسیسات راکتور تجهیز شده با نوع توزیح کننده گاز مختلف چند ورودی و تک ورودی مقایسه کردیم با استفاده از آنالیزهای موجود در مدل اصلی به نتایج مطلوب رسیدیم.

مقدمه:

راکتورهای حلقوی  بالا برنده هوا بطور عمومی در صنعت شیمیایی و بیولوژیکی برای حمل کردن راکتورهای آرام مثل اکسیداسیون ها و کلردار شدن ها مورد استفاده قرار می گیرد یک راکتور بالا برنده هوا از یک حباب تبدیل شده است این نوع راکتور شامل سه بخش مجزا یعنی بر خیزنده، جدا کننده گاز و مایع و پایین آورنده می باشد گردش مایع توسط تزریق گاز در پایین برخیزنده (Riser) پس ایجاد یک چگالی خالص تفاوت بین برخیزنده (Riser) و پایین آورنده down comer را مشخص می سازد.

در واقع برای طراحی، اهداف کنترل و عملکرد یک شبیه سازی صحیح اجرایی راکتور ضروری است مدل انتخاب شده برای شبیه سازی باید شامل انتقال جرم، واکنش جنبشی، ترکیب جریان و هیدرودینامیک ها باشد. اگر چه مدل راکتورهای بالا برنده هنوز بسیار سخت است چون که فرض نظام واکنش آرام ممکن نبود بطور کامل ادا شود و اثر شرایط عملیاتی، هندسه راکتورها و خصوصیات شیمیایی –  فیزیکی فازها به ویژه رفتار غیر به هم پیوسته آلی که بطور کمی در صنعت با آن مواجه شده اند روی هیدرودینامیک ها بطور کامل و بارز درک نمی شود. اهداف کار حاضر یک مدل براساس معادلات تعادل به منظور شبیه سازی پارامترهای هیدرودینامیک بوده و مدل برای اطلاعات جمع آوری شده تجربی روی راهنمایی تاسیسات راکتور و برای ماندگی گاز و سرعت گردش مایع و هیدرودینامیک های بالا برنده هوا توسط الگوهای جریان مختلف  مشخص می شود که این ها هم وابسته به نسبت جریان گاز می باشند.

در حالت کلی دو نظام بطور عادی تشخیص داده می شوند:

1- حالت همگن.

2- نظام هم جنس نامتجانس( ناهمگن).

پارامترهای هیدرودینامیک بعلاوه فازهای ترکیبی و الگوهای انتقال جرم سخت وابسته به نظام جریان متداول است برای مدل مناسب تشخیص طبیعت پراکندگی ضروری می باشد با توجه به گفته هایی که در بالا ذکر شد آنالیز علامت فشار دیوار برای خلاصه اطلاعات  درباره نظام های جریان بکار گرفته می شود. این تکنیک برای دادن یک نبش عمیق تر در هیدرودینامیک پیچیده سیستم گاز – مایع نشان داده شده است.

در این پایان نامه نظام انتقالات و تشخیص رفتار هیدرودینامیکی راکتور بالا برنده ی هوا با استفاده از یک شبیه سازی و استفاده از آنالیز های آماری و کسری و آنالیز طیفی رسیدگی کرده ایم.

ترکیب هیدرودینامیک ها با انتقال جرم واکنش و شکل جریان یک مدل کامل را ثمر می دهد که قادر به فراهم کردن یک توصیف کاملاً مناسب از راکتورهای بالا برنده هوا (Air- lift Reactor) می باشد.

فصل اول

ضرورت اجرای طرح و آشنایی با راکتورهای (Air_Lift (ALRs

1-1- راکتورهای هوایی حلقوی:

راکتورهای هوایی به وسیله جریانی از هوا کار می کند و یا بعضی وقتها با بعضی دیگر از گازها در این حالت ها اگر از گاز استفاده شود راکتور گازی نامیده می شود.

که در آن علاوه بر ایجاد جریان، جریان گاز عمل مهمی را در جابجایی مواد بین فاز گاز و مواد واسطه انجام می دهد اکسیژن اغلب به داخل مایعات انتقال پیدا می کند و در بعضی از شرایط واکنش محصول به دست آمده در حالت جابجایی در فاز گاز جدا می گردد. تفاوت اصلی بین ALR ها و ستون های حباب، در رابطه با نوع جریان مایعات می باشد که با ژئومتری سیستم ارتباط دارد ستون حباب یک لوله ساده ای است که گاز به داخل آن تزریق می شود و معمولا این عمل از پایین تزریق می شود و مخلوط کردن راندوم از طریق حباب های بالا رونده ایجاد می شود. در ALR مسیر اصلی چرخش مایع به وسیله طراحی راکتور مشخص می گردد که دارای کانالی برای گاز می باشد و جریان به طرف بالای مایع یا رایزر و کانال جداگانه ای برای جریان پایین رونده و این کانال ها در پایان و در قسمت بالا به همدیگر متصل شده است تا یک توپ بسته ای را ایجاد کند و گاز معمولا در قسمت پایین تر یک رایزر تزریق می شود و ادامه پیدا می کند به جایی که در بالای راکتور گاز جدا می گردد در قسمتی که به نام جدا کننده گاز نام گرفته است که طراحی این قسمت به وسیله و شرایط عملکرد راکتور برآورد و طراحی می شود.

اصطکاک گاز که جدا نشده داخل مایع پایین رونده قرار می گیرد و این گاز باقیمانده آن بخش می باشد و اثر زیادی در دینامیک مایعات در راکتور داشته و در عملکرد عمومی راکتور اثر می گذارد.

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:

ارزیابی فن آوری GTL

چکیده

گاز طبیعی با توجه به ماهیت فیزیکی خود با مشکلاتی در انتقال و حتی مصرف در مقایسه با سایر سوخت های فسیلی از جمله نفت خام روبرو می باشد. یکی از مهمترین مشکلات عمده گاز، انتقال به بازارهای دوردست می باشد. از این رو، همواره نیازمند به استفاده از تکنولوژی هایی از جمله LNG و یا GTL می باشیم. برخی از تکنولوژی های مذکور از جمله GTL، جزو فناوری های نوین به شمار می روند و هنوز بسیاری از شرکت های مطرح نفت و گاز در جهان به دنبال کاهش هزینه های طرح های مذکور و کاربرد چنین تکنولوژی هایی در ظرفیت های بزرگ و اقتصادی می باشند.

این مقاله می کوشد، علاوه بر مروری بر تکنولوژی GTL و اقتصاد طرح های آن، به بازار محصولات آن در سال های آینده نگریسته و اهمیت استفاده از این تکنولوژی برای کشورهای دارنده ذخایر گاز، به عنوان یک راهکار عملی را ذکر نماید.

مقدمه

فناوری تبدیل گاز طبیعی به فرآورده های مایع (Gas to Liquids)، به فرایندی اطلاق می گردد که در آن بتوان، گاز طبیعی را به فراورده های باارزشی از جمله: متانول، دی متیل اتر، نفتا و سایر فرآورده های میان تقطیر (مانند گازوئیل و نفت سفید) و حتی بنزین تبدیل نمود. این فناوری هرچند بیش از 80 سال قدمت دارد، ولی در مقیاس تجاری، هنوز در ابتدای راه توسعه خویش قرار دارد. به طور کلی فرایند تبدیل گاز طبیعی به فرآورده های مایع شمال 4 مرحله است که عبارتند از:

1- خالص سازی گاز

2- تولید گاز سنتز (مخلوط منواکسید کربن و هیدروژن)

3- فرآیند فیشر – تروپش (تبدیل گاز سنتز به فرآورده های نفتی)

4- ارتقا و بالا بردن کیفیت محصول نهایی

LNG مایعی است بی بو، شفاف، غیر سمی با وزن مخصوص حدود 0/45 گرم بر سانتی متر مکعب که با تبرید و میعان گاز طبیعی در حدود 160- درجه سانتی گراد، در فشار حدود اتمسفریک تولید می شود. با میعان گاز طبیعی، حجم آن تا 600 بار کاهش می یابد و به همین دلیل جاذبه خاصی در حمل و نقل گاز طبیعی به صورت مایع به وجود می آورد. این نسبت کاهش حجم در مورد LPG حدود 250 بار، گاز طبیعی هیدراته NGH071 بار و گاز CNG حدود 200 بار است.

فصل اول: کلیات

(1-1) هدف

در این تحقیق ما قصد داریم فرایند GTL را مورد بررسی و ارزیابی قرار دهیم و از روند تهیه و فرایند آن اطلاعاتی به دست بیاوریم.

(2-1) پیشینه تحقیق

قدیمی ترین تأسیسات GTL جهان واقع در آفریقای جنوبی می باشند. اولین تأسیسات GTL جهان در دهه 1950 توسط شرکت ساسول ایجاد گردید. ظرفیت تأسیسات مذکور 150 هزار بشکه در روز می باشد. سپس شرکت موس گاز در دهه 1980 نیز تاسیساتی به ظرفیت 22500 بشکه در روز ایجاد نمود اما شاید بتوان عرضه تجاری فرآورده های GTL را همراه با شروع به کار تأسیسات Bintulu در مالزی همراه دانست. شروع به کار عملیات مهندسی و ساخت این تاسیسات در سال 1989 شروع گشت و اولین تولید در سال 1993 اتفاق افتاد. تاسیسات Bintulu، 12500 بشکه در روز ظرفیت دارد و شرکت شکل تکنولوژی SMDS خود را برای اولین بار در این تاسیسات به کار گرفت. در دسامبر 1997 در اثر انفجار در واحد Air Separations تاسیسات مذکور، تولید به طور کامل متوقف گردید و بعد از گذشت 28 ماه در ماه می سال 2000، پس از بازسازی کامل تاسیسات، تولید مجددا شروع گشت. تاسیسات Bintulu برای فرآورش و تبدیل 100 میلیون فوت مکعب گاز میدان فراساحلی Sarawak به فرآورده هایی از جمله فرآورده های میان تقطیر (نفتا، نفت سفید و گازوئیل) و همچنین روغن های روانساز می باشد. حدود 70 درصد از فرآورده های حاصل از تاسیسات مذکور به بازارهای آسیا، اروپا و آمریکا صادر می شود.

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:

بازیابی سرب از پسماند باقیمانده از کارخانجات سرب و روی

چکیده:

سرب ماده ای است که از منابع طبیعی یعنی کانسارهای حاوی سرب قابل استحصال میباشد. در سالهای اخیر جهت تولید شمش سرب علاوه بر استفاده از سنگ معدن، از باتریهای اسقاطی و سایر منابع حاوی سرب نیز استفاده میشود. بطور کلی جهت بازیافت سرب از کیک های حاوی سرب روش پیرومتالورژی بدلیل دمای بالای ذوب این کیک مقرون به صرفه نمیباشد. از جمله روشهای هیدرومتالورژی روش فلوتاسیون و نیز روش محلولهای نمکی میباشد که روش اخیر در این طرح مورد بررسی قرار گرفته است.

در این روش باطله مورد نظر به وسیله آب نمک تحت فرآیند لیچینگ قرار میگیرد که پارامترهای عملیاتی بهینه در این مرحله شامل سرعت همزن معادل با 500rpm، زمان در حدود 30 دقیقه ، دما در حدود 20 درجه سانتیگراد، چگالی پالپ برابر 50mg/l و pH=1 می باشد.

سپس این محلول تحت فرآیند سمنتاسیون با سه فلز Fe، Al و Zn قرار گرفته و ذرات محتوی سرب بر روی سطح محلول شناور میشوند. ذرات شناور شده قابل انتقال به کوره جهت تولید شمش سرب میباشد.بیشترین بازیابی در مرحله شستشو با نمک معادل 95,22 درصد و در مرحله سمنتاسیون معادل با 99,4 درصد میباشد که بدین ترتیب کل بازیافت معادل با 94,65 درصد خواهد بود.

مقدمه:

سرب پنجمین فلز پرمصرف در سطح جهان است که کاربردهای متنوعی در صنایع فلزی، شیمیایی ، نظامی و… دارد که امروزه بیشترین مصرف آن در ساخت باتری های اتوموبیل میباشد. در سالهای گذشته بیشترین منبع مورد استفاده در تولید شمش سرب، استفاده از کانسارهای این فلز با ارزش بوده است. در حالیکه در 20 سال گذشته بدلیل روند نزولی میزان ذخایر معادن و نیز مشکلات زیست محیطی انباشت مصنوعات ساخته شده از سرب بازیافت این فلز مورد توجه قرار گرفت. به نحوی که امروزه بیش از 80 درصد شمش سرب تولیدی در دنیا از باتریها و نیز پسماندهای حاوی سرب استحصال میشود. کانه سرب به همراه عنصر روی بوده و لذا استحصال شمش این دو فلز بطور موازی میباشد. پسماند کارخانه های تولید شمش سرب و روی نیز حاوی فلز سرب میباشد اما بدلیل ساختار مینرالی خاص آن به روشهای معمول قابل بازیافت نمیباشد. لازم به ذکر است که سنگ معدن حاوی سرب بطور معمول حاوی 3,5 تا 4 درصد سرب است درحالیکه پسماند کارخانه تولید شمش روی حاوی حداقل 7,5 درصد سرب میباشد. در این پایان نامه دو روش معروف استحصال سرب از کیک حاوی این ماده (روش فلوتاسیون و روش محلولهای نمکی) بررسی و مقایسه شده وپارامترهای روش جدید محلولهای نمکی بهینه سازی شده است.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

هدف از این تحقیق ارزیابی روش و بهینه سازی پارامترهای فرآیند بازیابی سرب از کیک های واحد انحلال کارخانه تولید شمش روی به روش محلولهای نمکی میباشد. دو دلیل عمده انجام تحقیقاتی پیرامون این مبحث را ضروری مینماید، یکی مشکلات زیست محیطی ناشی از دفع کیک های حاوی سرب و سایر فلزات سنگین در اطراف کارخانه ها است که از سویی نیاز به زیرسازی بسیار پرهزینه داشته و از سویی احتمال نفوذ فلزات سنگین از جمله سرب به آبهای زیر زمینی دور از ذهن نخواهد بود . و از سویی دیگر افزایش بی سابقه   قیمت سرب در سال اخیر میباشد که در صورت اجرای چنین طرحی، منابع درآمدزا را، افزایش خواهد داد. در خصوص قیمت سرب لازم به ذکر است که قیمت این ماده معدنی در دوسال اخیر به دو برابر میانگین قیمت سرب در 50 سال گذشته رسیده است. همین مطلب، هزینه تجهیزات فرآیند بازیافت سرب را توجیه میکند. تا پیش از این میزان سرب موجود در پسماندهای واحد انحلال به حدی نبود که بازیابی آنها اقتصادی باشد . در نتیجه بازیابی آن از پسماند مورد توجه کارخانجات قرار نمیگرفت. روشهای حرارتی (پیرو متالورژی) متعددی از جمله استفاده از کوره ویلز و Slag Fuming جهت بازیابی سرب از پسماندهای واحد انحلال شناخته شده است و سابقه علمی و عملی دارد. از آنجا که احداث چنین واحدهایی سرمایه گذاری نسبتاً زیادی نیاز دار د و همچنین انتخاب چنین روشهایی از توجیه مالی و اقتصادی خیلی کمی برخوردار است، استفاده از روشهای شیمیایی بازیابی سرب مورد توجه دست اندرکاران این صنعت قرار گرفته است.

جنبه های مجهول و مبهم و متغیرهای مربوط به پرسشهای این تحقیق، دستیابی به فرآیندی مطمئن و اقتصادی جهت بازیابی سرب و بهینه کردن مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز میباشد.

متغیرهای مربوط شامل استفاده از Reagent های مختلف و انتخاب بهترین Reagent، شرایط فرآیند از قبیل PH، دما، زمان اقامت و نهایتاً تثبیت فرآیند مناسب میباشد.

یکی از مهمترین دیدگاه های این ط رح از آنجا ناشی میشود که پروژه ای در منطقه انگوران در دست بررسی میباشد که ظرفیتی معادل با 100 هزار تن شمش روی در سال میباشد. به این ترتیب پس از راه اندازی کارخانه ، کیک ناشی از کارخانه فوق حجم قابل ملاحظه ای خواهد داشت و بازیافت سرب از آن منبع درآمد مناسبی جهت عوامل توسعه طرح خواهد بود.

2-1- پیشینه تحقیق

بازیابی سرب از پسماند واحد انحلال کنسانتره های سولفوره سابقه علمی و عملی بیش از 50 سال را دارد ولی بازیابی سرب از پسماند واحد انحلال کانی های اکسیده سیلیکاته با روش هیدرومتالورژی تاکنون در مقیاس صنعتی انجام نشده است.

در این ارتباط معدودی از شرکتهای مهندسی دارنده تکنولژی در جهان از قبیل شرکت کالسیمین، شرکت کاهنربا و Reunidas Tecnicas اسپانیا مطالعات و آزمایشاتی داشته اند که نتایج تحقیقات و بررسیهای این شرکتها در طرح آورده شده است. مطالعات انجام شده تحت عنوان شرکت TR اسپانیا بصورت توضیح کلی فرآیند بازیافت توسط محلولهای نمکی در فصل چهارم ارائه شده و نتایج آزمایشات انجام شده توسط شرکت کالسیمین وکاهنربا بر روی کیک های موجود در منطقه انگوران در فصل پنج و شش آورده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.