وبلاگ

توضیح وبلاگ من

سمینار کارشناسی ارشد مهندسی شیمی فرآیند: بررسی فرآیند غشایی تصفیه آب همراه نفت


صنایع نفت و گاز مقدار زیادی پساب به عنوان محصول جانبی تولید می كنند در جزیره سیری سالیانه در حدود 10000000 بشكه آب همراه تولید می شود و این آب می تواند منبع اصلی آلودگی زیست محیطی دریایی باشد چون نهایتا این آب به دریا می ریزد. می توان با تصفیه این آب و حذف نفت همراه و رساندن میزان كدری به حد قابل قبول آن را همراه با آب تزریقی به چاهای تزریق فرستاد. تركیب آب همراه متفاوت است (بسته به نوع مخزن) و شامل مواد نفتی، مود آلی، جامدات معلق و حل شده و نمكها و فلزات می باشد.

از نظر تاریخی كه در سال 1778 فیزیكدان فرانسوی بنام آنتوان نولت پدیده ای كه در حال حاضر اسمز شناخته می شود را بیان كرد كه در این فرایند آب را در طول یک غشا نیمه تراوا از محلول آبی با ذرات كمتر به محلول آبی به ذرات بیشتر نفوذ می كند و به تعادل می رسد. 

پایان نامه

دویست سال بعد محققان دریافتند كه با صرف انرژی جهت این فرایند را می توان برعكس كرد و آب خالص بدست آورد آنها این پدیده را اسمز معكوس نامیدند.

در فرایند مدلسازی غشایی تصفیه آب همراه سعی خواهد شد به طور بنیادی این فرایند مورد بررسی قرار گیرد و تاثیر عوامل مختلف فیزیكی بر روی بازدهی فرایند تحقیق شود همچنین سعی خواهد شد مبنای مدلسازی فرایند الترافیلتراسیون باشد تا اینكه درصد جداسازی نفت و حذف كدری آب بررسی شود و با داده های آزمایشگاهی مقایسه گردد.
بنابراین اهداف پروژه به شرح زیر است:
– حذف نفت باقیمانده در آب همراه بعد از تفكیک كننده و رساندن آن به میزان استاندارد
– بررسی مكانیسم رسوب ایجاد شده روی غشاهای مورد استفاده
– بررسی پارامترهای عملیاتی از قبیل دما، فشار، دبی جریان خوراك
– حذف محیط زیست
در فصل 1 به بررسی آب همراه و روش های مختلف تصفیه آن اشاره خواهد شد، فصل 2 به شیمی غشا و خواص و ساختار غشاها و فصل سه راه های ازدیاد شار و انتخاب غشای مناسب در نهایت در فصل 4 مدل سازی و ارزیابی مدل، مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

پایان نامه ارشد مهندسی شیمی: ارائه یک مدل ریاضی به منظور بررسی اثر گیاهان در پاکسازی خاک های آلوده

فیتوریمیدیشن و یا گیاه پالایشی به صورت بکارگیری گیاھان سبز جھت زدودن، ذخیره و مجتمع کردن و یا تجزیه آلاینده ھای آلی از خاک تعریف می شود. برخی گیاھان قادر به تاثیر بر آلاینده ھا جھت جذب آنھا به درون سیستم آوندی عروقی خود بوده و برخی دیگر، ترکیبات مذکور را تجزیه نموده و یا آنھا را به ترکیبات متابولیزه شده کمتر سمی تغییر شکل می دھند. اخیرا گیاھانی کشف شده اند، که با جذب آلودگی توسط ریشه ھا، آنھا را درون ساختار سلولی و یا برگ و میوه ذخیره می کنند. آخرین سرنوشت مکمل تبخیر شدن و رھایی درون اتمسفر می باشد. ریشه ھای گیاھان قادر به ترشح آنزیم ھایی ھستند که انواع و فعالیت میکروبی را افزایش می دھند. ریزوسفر (ناحیه از خاک که ریشه را احاطه کرده است) مقادیر بسیار افزایش یافته ای از جمعیت ھای میکروبی را در مقایسه با خاک فاقد گیاه در خود دارا می باشد. ترشحات ریشه ھای آزاد شده توسط گیاه و ترکیب فیزیکی و شیمیایی ناحیه ریزوسفر از جمله ویژگیھای یک گیاه می باشد. گیاھان مختلف عامل حمایت و تامین جمعیت ھایی از میکروارگانیسم ھا ھستند ک خود ویژگیھای تجزیه کنندگی خاص خود را نسبت به یک آلاینده دارا می باشند. در نتیجه ازریابی عملکرد و گونه ھای مختلف گیاھی در خاکھایی با مواد آلی خطرناک آلوده شده اند، بسیار حائز اھمیت است. با وج ود آنکه تاکنون تحقیقات تجربی زیادی در این زمینه صورت گرفته ولی به علت پیچیدگی ھای موجود کمتر به بحثھای مدلسازی و ریاضی آن توجه شده است ممکن است در نگاه اول روش تجربی از دقت بالاتری برخوردار باشد ولی با توجه به تنوع گیاھان مورد استفاده، تنوع آلاینده ھای موجود در خاک، تنوع نوع خاک ھر محل و نیز تنوع روشھایی که بوسیله آن گیاھان باعث کاھش غلظت انواع آلاینده ھا در خاک می گردند، در موارد بسیار نادری می توان از نتایج تجربی بدست آمده برای یک آزمایش، برای سایر مکانھای آلوده شده استفاده نمود. ارائه یک مدل ریاضی با امکان تغییر در پارامترھا و متغیرھای تجربی علاوه بر آنکه به درک بھتر این پدیده کمک خواھد نمود، می تواند به پیش بینی رفتار این پدیده در سایر مکانھا، کمک شایانی بنماید. به منظور استفاده از گیاھان در تصفیه خاک بطور عملی، می بایست مکانیزم انجام فرایند بررسی، و با نتایج تجربی مقایسه گردند. در متن حاضر ابتدا نگاھی گذرا به اصول این روش خواھیم داشت. تعاریف و تاریخچه مختصری جھت آشنایی خواھد آمد و در ادامه به موضوع اصلی یعنی مدلسازی ریاضی آن پرداخته خواھد شد. بخشھای برنامه نویسی و حل عددی معادلات با بهره گرفتن از Matlab نوشته شده اند که در قسمت ضمائم آورده شده اند. در تمامی مراحل مدلسازی و برنامه نویسی این نکته مد نظر بوده است که تمامی پارامترھای ھندسی، پارامترھای مربوط به آلاینده ھا، پارامترھای مربوط به خاک، پارامترھای مربوط به ریشه و… قابل تغییر بوده و در نتیجه مدل ارائه شده برای طیف وسیعی از گیاھان، آلاینده ھا و مناطق و شرایط مختلف قابل تعمیم است.

پایان نامه ارشد مهندسی شیمی طراحی فرآیند: بررسی راکتورهای حبابی و فرآیندهای GTL


گاز طبیعی، سوختی پاک و خوراکی مناسب برای صنایع شیمیایی است؛ اما به دلیل ویژگی های خاص خود، انتقال آن به سمت بازار مصرف دشوارتر و گران تر از انتقال نفت خام است. با توجه به اهمیت روزافزون علمی – صنعتی گاز طبیعی در جهان، یکی از راه های استفاده از گاز طبیعی تبدیل آن به مواد ارزشمند دیگر است. فناوری تبدیل گاز طبیعی به فراورده های مایع (Gas to Liquids)، به فرایندی اطلاق می گردد که در آن، بتوان گاز طبیعی را به فرآورده های باارزش، از جمله متانول، دی متیل اتر و سایر فرآورده های میان تقطیر (مانند بنزین، گازوییل و نفت سفید) تبدیل نمود. امروزه کشورهای زیادی به این فرایند رو آورده اند و تحقیقات انجام گرفته در زمینه تبدیل گاز به مایع (GTL) خصوصاً سنتز فیشر – تروپش (کاتالیزورها، راکتورها و فرایند آن) به سرعت در حال پیشرفت است. سنتز فیشر – تروپش فرایندی است که طی آن گاز سنتز (مخلوط مونوکسید کربن و هیدروژن) حاصل از گاز طبیعی یا زغال سنگ به هیدروکربن های خطی و محصولات اکسیژن دار تبدیل می شود. سنتز فیشر – تروپش به حدود 75 سال قبل برمی گردد. نخستین پژوهش ها بر روی سنتز هیدروکربن ها، نظیر پارافین ها و الفین ها از گاز سنتز در سال 1925 توسط فیشر و تروپش در آلمان صورت گرفت. به طور ساده می توان سنتز فیشر – تروپش را با معادله کلی به صورت زیر نشان داد:
nCO+2nH2>-[CH2]n-+nH2O

می توان گفت که سنتز فیشر – تروپش از طریق یک نوع پلیمریزاسیون احیایی مونوکسید کربن و هیدروژن، هیدروکربن های خطی، الفین ه

پایان نامه

ا و الکل های مختلف را تولید می کند.

میزان تولید و توزیع محصولات فرایند فیشر – تروپش را می توان با انتخاب کاتالیزور مناسب و شرایط عملیاتی تغییر داد. کاتالیزورهایی که در سنتز فیشر – تروپش کاربرد زیادی دارند عموما کاتالیزورهایی هستند که فاز فعال آن ها عناصر کبالت و آهن است. انتخاب کاتالیزور مناسب برای سنتز فیشر – تروپش بستگی به پارامترهای مختلفی همچون محصول مورد نظر، منبع تهیه خوراک گاز سنتز، میزان تبدیل مورد نظر، طول عمر و قیمت پایین دارد.
انتخاب راکتور مناسب برای هر فرایند شیمیایی یکی از مهم ترین مراحل طراحی فرایند است. به طور کلی راکتورهای کاتالیزوری از نظر نحوه تماس خوراک با کاتالیزور به دو دسته کلی بستر ثابت و بستر سیال تقسیم می شوند. سه نوع راکتور مورد استفاده در مقیاس صنعتی عبارت است از: راکتورهای بستر ثابت لوله ای (TEBR). راکتورهای بستر سیال (FBR). راکتورهای بستر دوغابی (SBR).
علاوه بر شرکت های شل و ساسول که بزرگترین شرکت های فعال در زمینه سنتز فیشر – تروپش هستند، شرکت های دیگری نیز انرژی اینتر نشنال، اکسون، گلف / چورون، استات اویل، سینترولئوم، رنتیک در این زمینه فعال هستند.
اقتصاد فرایند فیشر – تروپش به قیمت گاز و نفت خام، ظرفیت واحد و محصول مورد نظر بستگی دارد. فرایند کلی شامل سه مرحله تهیه گاز سنتز، سنتز فیشر – تروپش و بهسازی هیدروکربن حاصل است. اقتصادی بودن آن در مقایسه با مواد نفتی (که از نفت خام به دست می آید) بستگی به قیمت محصولاتی دارد که از این واکنش حاصل می شود. مقایسه GTL با نفت خام، حاکی از برتری کیفی فرآورده های حاصل از تبدیل گاز نسبت به فرآورده های پالایشی نفت خام است. کیفیت بهتر و درجه خلوص بیشتر، از جمله مشخصات تولیدات حاصل از GTL است. فرآورده هایی همچون نفت سفید و نفت گاز حاصل از فرایند GTL، به دلیل محتوای کم گوگرد و مواد آروماتیکی، همسویی بهتری با محیط زیست دارند. بعلاوه، هیدروکربن های اشباع شده (پارافین ها) حاصل از این فرایند، همانند واکس ها و روغن های روان ساز، با توجه به کیفیت مطلوب آنها، دارای ارزش افزوده بالایی در تولید دیگر فرآورده ها هستند. استفاده از روش GTL در ظرفیت های بالا ضمن ایجاد منابع ارزی جدید، پتانسیل حفظ ظرفیت تولید نفت در آینده برای کشور را افزایش می دهد. به دلیل وجود زمینه های علمی و تخصصی GTL در ایران، در صورت حمایت همه جانبه دستگاه های ذیربط و انجام سرمایه گذاری های تحقیقاتی لازم، دورنمای روشی از توانمندی های کشور در این عرصه را می توان متصور دانست.

سمینار ارشد مهندسی شیمی فرآیند: آشنایی با واحد غلظت شکن پالایشگاه نفت بندرعباس

: پالایشگاه نفت بندر عباس بعلت تنوع در نوع خوراك یكی از پالایشگاه های منحصر به فرد در ایران می باشد كه حتی موفق به تصفیه نفت خام فوق سنگین چاه های سروش و نوروز نیز شده است (كه كمتر پالایشگاهی قادر به تصفیه چنین نفت خامی می باشد). این پالایشگاه درتیر ماه سال 1387 افزایش ظرفیتی 30000 بشكه ای را پشت سر گذاشته و در حال حاضر با دو واحد تقطیر قادر به تصفیه 320000 بشكه در روز میباشد. نفت خام بعد از طی مراحل پیش گرم و نمك زدایی وارد كوره و نهایتا برج اتمسفریک میشود كه در این برج از آن محصولات بالادستی (گاز مایع، بنزین، نفتای سبك و نفتای سنگین) و میان تقطیر (نفت سفید و گازوئیل) بدست آمده و ته مانده برج اتمسفریک بعد از عبور از كوره قسمت خلاء وارد برج تقطیر در خلاء می شود و در نهایت ته مانده برج خلاء خوراك واحد غلظت شكن می گردد. و ارزش واحد كاهش گرانروی بر می گردد به تولید بنزین، گاز مایع و گازوئیل از خوراك نامرغوب ته مانده برج خلاء (Vacuum Bottom). فصل اول كلیات 1-1) هدف عملیات كاهش گرانروی (Visbreaking) شكست حرارتی نسبتا ملایمی برای تبدیل باقیمانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاهی است كه به منظور كاهش گرانروی و نقطه ریزش باقیمانده خلاء به كار می رود تا نفت سوختی با مشخصات معین تولید كند.از مزایای این واحد، كم بودن سرمایه لازم برای ساخت و راه اندازی است. عامل اصلی بالا بودن گرانروی و نقطه ریزش در باقیمانده های نفتی، زنجیرهای پارافینی بلندی است كه به حلقه های آروماتیكی متصلند .بنابراین واكنش باید در شرایطی عملی شود كه جدا شدن این گونه زنجیرها و كراكینگ بعدی آنها امكان پذیر باشد. در این واحد، شدت كراكینگ زیاد نیست، زیرا شدت عمل باعث ایجاد تركیبات ناپایدار در فرآورده می شود كه به هنگام ذخیره سازی مواد پلیمری پدید می آید. در واقع هدف این عملیات، كاهش گرانروی سوخت است، بی آن كه تغییر محسوسی در ثبات سوخت ایجاد شود. همین امر سبب شده است كه در مورد اغلب خوراك ها شدت شكست حرارتی را كاهش دهند كه در نتی جه تولید بنزین و مواد سبك تر كمتر از 10 % كاهش می یابد. از منظری دیگر و با نگاه به افزایش ظرفیت پالایشگاه و با رویكرد بالا بری بهره وری در این واحد سعی می شود با مستندات موجود و با كمك نرم افزار و تغییر در متغیر های عملیاتی راه حل هایی جهت افزایش تولید بنزین و در كل افزایش بازده عملیاتی از این واحد ارائه نمائیم و در صورت عملیاتی شدن نتایج، گامی در جهت نیل به حركت ایجاد شده در بهره وری هر چه بیشتر واحدهای عملیاتی برداشته باشیم. 2-1) پیشینه تحقیق واحدهای غلظت شكن در پالایشگاه های ما معمولا به روش كوره است و فقط پالایشگاه نفت بندر عباس،تهران و تبریز از روش سوكر (Soaker) می باشند (در این مورد در بخش های بعد توضیح داده خواهد شد) لذا در بعضی از این پالایشگاه ها تحقیق توسط نرم افزار های مختلف انجام شده و یا در حال انجام است. اما در پالایشگاه بندر عباس بعلت افزایش ظرفیت، این ضرورت احساس شده و اخیرا پالایشگاه با بعضی از شركتهای داخلی و خارجی در حال بررسی واحدهای پالایشی از حیث بهره وری است. البته مقالات وكتب معتبر در رابطه با رفتارهای ئیدروكربنهای سنگین و نیز واحد های غلظت شكن موجود می باشد.

سمینار ارشد مهندسی شیمی: بررسی پساب های صنایع پتروشیمی و امکان تصفیه آن به روش استخراج مایع


آلاینده های موجود در صنایع پتروشیمی حدود 10 مرتبه بیشتر از پساب صنایع نفت می باشد که این مطلب توسط BOD بیان میشود. پساب صنعت نفت شامل 100ppm تا 200 از BOD می باشد، در حالی که پسابهای پتروشیمی شامل 1000ppm تا 3000 یا بیشتر از BOD می باشد.
پارامتری که اکثرا برای بیان آلودگی کلی به خصوص در تصفیه بیولوژیکی به کار می رود، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی یا BOD می باشد. اما BOD اثر کلی را نشان نمی دهد، زیرا ترکیبات غیرقابل تجزیه زیستی وجود دارند که شامل BOD نمی شوند و مواد سمی نیز در آزمایش BOD جواب صحیحی نشان نمی دهند. به خاطر این دلایل تمایل به استفاده از اکسیژن خواهی شیمیایی یا COD وجود دارد.
فرایندهای مورد استفاده در تصفیه پسابهای شامل ذرات جامد و مایع با قطر فقط چند میکرون که اختلاف دانسیته زیادی با آب ندارند ، شامل فرایند های جداسازی مانند فیلتراسیون و سانتریفوژ میباشند. برای ذرات كوچكتر از فرایند های ته نشینی استفاده میكنند، اما قبل از آن باید از ماده ای مناسب جهت تجمع و توده کردن ذرات کوچک استفاده کرد. این مواد شامل FeCl3 و Al2(SO4)3 در حضور Ca(HCO3)2 می باشد.
فرایند های حرارتی كه برای جداسازی مواد محلول در پساب به كار می روند بر پایه اختلاف در فراریت، حلالیت یا رفتار جذب سطحی بر روی جاذبها عمل كرده و شامل تبخیر، تقطیر، دفع، استخراج مایع- مایع، جذب سطحی و تبلور میباشد.
فرایندهای بیولوژیكی شامل دو فرایند عمده تجزیه هوازی و بی هوازی تركیبات آلی می باشند كه هریک از آنها نسبت به یكدیگر معایب و مزایایی دارند و عمده ترین روش تصفیه پسابهای پتروشیمی نیز همین روش می باشد.
فرایندهای شیمیایی در مورد پسابها با حجم بسیار بالا از مخلوط تركیبات آلی به كار میرود كه ابتدا در یک محفظه احتراق برده میشود و بعد از یک زمان كوتاه به آب و دی اكسید كربن اكسید میشود و باقیمانده احتراق وارد واحد های خاكستر سوز میشود.
در این گزارش به شرح بعضی از روش های ذكر شده می پردازیم. مسلما در انتخاب روشی مناسب، بازده فرایند و هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری موثر میباشد. چه بسا بعضی از روشها مانند جذب سطحی در مقایسه با تصفیه بیولوژیكی دارای مزایایی مثل بازده عملیاتی بالا و حجم كم میباشد ولی هزینه عملیاتی زیادی را به همراه دارد.

فصل اول

 

پایان نامه

 

ی بر پسابهای پتروشیمی و روش های تصفیه آن
1-1- اهداف و اهمیت تصفیه پسابهای پتروشیمی
كشور ما از متنوع ترین اكوسیستمهای جهان برخوردار است به طوریكه شامل نادرترین و حساسترین گونه های دریایی و جوامع گیاهی از جمله سنگ های مرجانی، جنگل های گرمسیری مانگرو، زیستگاه هایی نظیر هورها و خورها و ماهیان زینتی و تجاری و رویشگاه گرمسیری میباشد.
احداث مجتمع های نفت، گاز و پتروشیمی در كنار این مناطق و پیامدهای حاصل از آن مانند ایجاد پساب های شیمیایی، آلودگی صوتی، دفع زباله ومواردی از این دست چالش بزرگ زیست محیطی را در این مناطق ایجاد كرده است. در صنایع پتروشیمی بر اساس نوع مواد مصرفی و تولیدی و فرایندها، نوع و میزان آلایندگی این صنایع متفاوت است.بدین معنا كه در فرایندهای مختلف امكان آلودگی در سه مرحله جمع آوری مواد اولیه ، تولید و تبدیل مواد واسطه ای و جمع آوری و انبار مواد تولید شده وجود دارد.
نمونه هایی از این آلودگی بدین صورت میباشد: نشت فرمالدئید ناشی از تهیه و انتقال متانول موردنیاز برای واحدهای تولید اسید استیک و MTBE ورود پسابهای مجتمع های پتروشیمی بندر امام، رازی و خارك در خور موسی و خلیج فارس، نشت مواد آروماتیكی نظیر بنزن از پتروشیمی اصفهان و پراكنده شدن گوگرد در فضای اطراف مجتمع هایی نظیر پتروشیمی رازی به دلیل انبار شدن در فضای باز نمونه هایی از آلایندگی محیط زیست در هر سه مرحله میباشد كه به طور مستقیم و غیر مستقیم در محیط زیست و زندگی مردم دور و نزدیک اثرات نامطلوبی به جای میگذارد. مشكلات عدیده ای نظیر تخریب مرجانهای طبیعی در عسلویه و خلیج نایبند به منظور احداث واحدهای جدید، تخریب اكوسیستم خلیج فارس و تبدیل شدن خورموسی به مرداب به دلیل رعایت نكردن اصول صحیح جایگیری مجتمع های پتروشیمی، از بین رفتن صدف های مروارید ساز خلیج فارس نمونه هایی از اثرات مختلف زیانبار این صنایع بر محیط زیست میباشد.
بنابر این اهداف تصفیه پساب را به طور خلاصه میتوان به صورت زیر بیان كرد:
1- تامین شرایط بهداشتی مردم
2- پاك نگهداشتن محیط زیست
3- بازیابی فاضلاب جهت مصارف بهینه مانند كشاورزی