Get a site

برچسب: کاتالیستی

پایان نامه شیمی فرآیند: بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک

پایان نامه رشته مهندسی شیمی فرآیند

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرایند

عنوان:

بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (FCCU) با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک (GA)

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این تحقیق اطلاعات در مورد بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال جمع آوری شده است. برای توصیف خوراک و محصول مدل پنج تکه ای استفاده شده است که این مدل با مقادیر صنعتی سازگار می باشد.
تابع هدف مورد استفاده در این تحقیق ماکزیمم بازده بنزین و مینیمم کک در گاز خروجی می باشد. متغیرهای اصلی و چندین متغیر مهم دیگر برای شرایط بهینه انتخاب شده اند که عبارتند از:
۱) درجه حرارت خوراک ۲) درجه حرارت هوای ورودی ۳) دبی کاتالیست ۴) دبی هوا.
روش مورد استفاده کاملا کلی است و می تواند در واحدهای دیگر FCCU مورد استفاده قرار گیرد. نتایج بهینه به دست آمده به ما اطلاعات فیزیکی دیگری برای مقادیر دیگر و همچنین تفسیر آنها می دهد.
مقدمه
در این پروژه قصد داریم واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (Fccu) را با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی مورد بررسی قرار دهیم.
الگوریتم ژنتیک (GA) یک تکنیک برنامه نویسی است که از تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده می کند.
شکست کاتالیستی روشی است که در تبدیل برش های سنگین نفتی به فرآورده های سبک تر و باارزش تر به کار برده می شود.
در این پروژه قصد داریم واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (Fccu) را با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی مورد بررسی قرار دهیم.
این مسئله شامل دو تابع هدف است: اولا باید مقداری بیشینه ای برای محصول بنزین (دلیل اقتصادی) به دست آوریم و ثانیا مقدار کک را به حداقل برسانیم (به حداقل رساندن فساد کاتالیست و همچنین کاهش تولید Co) که لازمه آن به دست آوردن مقادیر مناسب برای پارامترهای تاثیرگذار در تابع هدف است.
الگوریتم ژنتیک با انجام عملیات بر روی متغیرها بهترین حالت ممکن را برای تابع هدف تعریف شده را به ما می دهد. در این تحقیق با بهره گرفتن از نرم افزار MOEA که با برنامه MATLAB اجرا می شود ماکزیمم و مینیمم تابع هدفمان را به دست می آوریم.
فصل اول: کلیات
(۱-۱) هدف
یافتن شرایط بهینه برای حداکثر نمودن تولید بنزین FCCU و حداقل نمودن میزان تولید کک و محصولات جانبی سنگین و حداقل رساندن فعالیت کاتالیست که سبب تولید CO خواهد شد.
از آنجا که برش بنزین سودآورترین جزء محصولات شکست کاتالیستی است و هدف تولید بنزین بیشتر می باشد، لذا تغییر در پارامترهای سینتیکی، تغییر در سیستم فرآیند و شماتیک واکنش برای این منظور مورد بررسی قرار می گیرند. از نظر سیستم فرآیند، مدرن ترین و بهینه ترین فرآیند، فرآیند شکست کاتالیستی با بسترهای سیال و راکتور بالا برنده می باشد. کلیه واحد FCC پالایشگاهی از جمله بهره وران این شرایط خواهند بود.
(۲-۱) پیشینه تحقیق
پس از نخستین جنگ جهانی به سبب پیشرفت صنایع ماشین سازی و زیاد شدن روزافزون وسایل نقلیه موتوری؛ مصرف بنزین موتور افزایشی بسیار یافت، چنان که با تقطیر نفت خام به تنهایی تأمین آن امکان پذیر نبود. از سویی در تقطیر نفت خام به اندازه ای که بنزین موتور مصرفی را تأمین کند، مقدار فراوانی نفت کوره سنگین بیش از مصرف تولید خواهد شد که این از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.
بنابراین کارشناسان به ناچار در پی پژوهش و یافتن راه ها و روش های تازه ای در پالایش نفت برآمدند و توانستند با به کارگیری روش شکست مولکولی به وسیله حرارت اجزای سنگین نفت خام را بشکنند و مقداری از آنها را به هیدروکربورهای سازنده بنزین موتور تبدیل کننده و تولید بنزین را افزایش دهند، بنزینی که با این روش به دست آمد، نسبت به بنزین حاصله از تقطیر نفت خام از ویژگی های بهترین برخوردار بود و درجه آرام سوزی دلخواه تری داشت.
بهره گیری اقتصادی از دستگاه های شکست مولکولی به وسیله حرارت از سال ۱۹۲۰ آغاز شد و از آن پس کم کم دستگاه هایی بهتر و کامل تر از دستگاه های نخستین پدید آمد و مورد بهره گیری قرار گرفت، تا آنجا که افزایش تولید بنزین موتور با کاربرد دستگاه های شکست مولکولی به وسیله حرارت بین سال های ۱۹۲۰ تا ۱۹۳۵ به دو برابر مقدار تولید آن از تقطیر نفت خام رسید.
در سال های بعدی همراه با پیشرفت هایی که در ساختمان موتورهایی بنزینی به دست می آمد، تولید کنندگان مواد نفتی خود را ناگزیر می دیدند تا بنزینی بهتر و با درجه آرام سوزی بالاتری تولید کنند. این کار با دستگاه های شکست حرارتی به سختی انجام می شد، بنابراین پژوهندگان و کارشناسان رشته نفت در پی یافتن راه هایی برای بهسازی روش های موجود برآمدند. این کوشش ها و پژوهش ها همچنان دنبال شد تا همزمان با دومین جنگ جهانی روش های شکست کاتالیستی پدید آمد.
بنزین های به دست آمده از این روش به مراتب بهتر و مرغوب تر از بنزین های حاص
له از روش های شکست حرارتی بودند و پیداست که این روش های تازه به >مرور جایگزین روش های گذشته شدند.
از سال های پس از جنگ تاکنون دانشمندان و پژوهشگران صنعت نفت همگام با پیشرفت هایی که در زمینه صنایع موتورسازی انجام شده در پی کامل تر کردن روش های شکست و پیدا کردن روش های تازه بوده اند و در این راه به پیروزی های چشمگیر دست یافته اند.
تعداد صفحه : ۱۱۱
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

پایان نامه حذف فتوکاتالیستی آمونیاک از پساب های صنعتی به وسیله نانو ذرات TiO2

پایان نامه رشته مهندسی شیمی محیط زیست

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

حذف فتوکاتالیستی آمونیاک از پساب های صنعتی به وسیله نانو ذرات TiO2 بر پایه لیکا (TiO2/Leca)

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
در این تحقیق بررسی کارایی فرآیند اکسیداسیون پیشرفت فتوکاتالیستی در تجزیه و حذف آمونیاک از یک پساب ساختگی، با بهره گرفتن از فتوکاتالیست شناخته شده دی اکسید تیتانیوم (TiO2) نانو ذره به صورت تثبیت شده بر روی یک پایه مناسب در یک فتوراکتور جدید با کارایی بالا می باشد. از این رو تلاش شده است با به کارگیری روش تثبیت و فتوراکتور مناسب جهت استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (Degussa P-25) به عنوان فتوکاتالیست؛ مشخصات کاتالیست ساخته شده و میزان کارایی و فعالیت فتوکاتالیستی آن در تجزیه و حذف آلاینده (آمونیاک) مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد و معرفی نوع جدیدی از پایه تحت عنوان لیکا که با توجه به خصوصیات منحصر به فرد آن نظیر شناور بودن و پایداری نسبتا مناسب در شرایط عملیاتی به عنوان یک انتخاب مناسب از پایه در این نوع کاتالیست ها، موضوع اصلی این پایان نامه است. ارزیابی کارایی فتوراکتور طراحی شده و فتوکاتالیست آماده شده از طریق انجام آزمایش های تصفیه فتوکاتالیستی پساب سنتزی تعدادی از شرایط اولیه و عملیاتی (غلظت اولیه ماده آلاینده، تاثیر دمای کلسیناسیون کاتالیست، اثر شدت نور UV و PH اولیه) بر روی سرعت واکنش تخریب فتوکاتالیستی ماده آلاینده اولیه و روند کاهش بار آلایندگی کلی محلول، با انجام ۱۵ آزمایش جداگانه بررسی و ارزیابی شد. همچنین ۶ آزمایش شاهد برای حصول اطمینان از اثر فتوکاتالیستی، فتوکاتالیست آماده شده و ۲ آزمایش بررسی حذف فتوکاتالیستی آمونیاک با افزایش زمان تابش نور اشعه UV در شرایط های بهینه به دست آمده، انجام شده است. آنالیزهای تعیین مشخصات فتوکاتالیست تثبیت شده، شامل آنالیز XRD، جهت مشخص کردن خصوصیات کریستالوگرافی و فازی کاتالیست، آنالیز SEM، جهت مشخص کردن خصوصیات مورفولوژی و سطحی کاتالیست، انجام گرفته است.
مقدمه
امروزه پیشرفت های حاصله در علوم و فناوری های مختلف و استفاده از آنها در صنعت، موجب پیدایش و افزایش مواد و مولکول های آلاینده و خطرناک جدیدی شده که می توانند در برابر تجزیه زیستی مقاومت نمایند. در این میان، ترکیبات آلی و نیتروژن دار، از جمله مواد مضر و خطرناک برای محیط زیست و موجودات زنده محسوب می شوند که عمدتا از واحدهای صنایع غذایی، صنایع نساجی، صنایع کاغذ سازی، صنایع داروسازی، صنایع تولید روغن و کک سازی، پالایشگاه های نفت، مجتمع های پتروشیمی، و بسیاری از واحدهای شیمیایی و صنعتی دیگر خارج شده و رها شدن آنها در محیط، بدون انجام عملیات تصفیه مناسب، از خطرات مهم زیست محیطی محسوب می شود. از طرف دیگر، با توجه به افزایش محدودیت های ناشی از قوانین جدید و سخت گیرانه زیست محیطی 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 کوچک تر و قابل تصفیه تر تبدیل نمایند. روش های متعارف و متداول تصفیه مانند روش های زیستی، برای تصفیه پساب های حاوی چنین موادی پاسخگو نبوده و روش های فیزیکی (مانند جذب سطحی بر روی جاذب) نیز تنها 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 شکل (پرخطر) به شکل دیگر (کم خطر) 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.
استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون شیمیایی، فتوشیمیایی، الکتروشیمیایی و فتوکاتالیستی جهت تصفیه فاضلاب های حاوی آلاینده های خطرناک، از جمله جدیدترین و آخرین راه حل ها برای حذف کامل این آلاینده ها مطرح می باشند. با این وجود، این روش ها نیز فعلا از نظر اقتصادی (چه از نظر هزینه ثابت و چه از نظر هزینه عملیاتی) قابل رقابت با فرآیندهای تصفیه زیستی رایج نیستند. چرا که در تصفیه زیستی، میکروارگانیسم ها بدون افزایش مقدار قابل ملاحظه ای 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 اکسیداسیون شیمیایی، فتوشیمیایی، الکتروشیمیایی و فتوکاتالیستی مستلزم صرف هزینه فراوان، جهت تجزیه کامل آلاینده ها می باشد.
استفاده از روش های فتوشیمیایی و فتوکاتالیستی با نگاه به الگوی طبیعت به عنوان یک راکتور فتوشیمیایی (فتوراکتور) عظیم بوده که در مجموعه آن خورشید به عنوان منبع انرژی و تشعشع الکترومغناطیسی نور، 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. امروزه 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 این واقعیت است [Oppenlander, 2003].
در این بین، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی به دلیل مزیت های نسبی (از جمله سهولت و هزی
نه عملیاتی کمتر
)، در تحقیقات مرتبط با فرآیندهای پالایش و تصفیه آب و پساب های آلوده به مواد آلاینده خطرناک (که روش های کلاسیک و متداول تصفیه قادر به حذف و یا کاهش غلظت آنها نمی باشند) بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. در بین فتوکاتالیست های مطرح نیز، دی اکسید تیتانیوم (TiO2) به دلیل فعالیت فتوکاتالیستی زیاد، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است.
با توجه به مطالب فوق، هدف از این تحقیق بررسی کارایی فرآیند اکسیداسیون پیشرفته فتوکاتالیستی در تجزیه و حذف آمونیاک از یک پساب ساختگی، با بهره گرفتن از فتوکاتالیست شناخته شده دی اکسید تیتانیوم (TiO2) نانو ذره به صورت تثبیت شده بر روی یک پایه مناسب و در یک فتوراکتور جدید با کارایی بالا می باشد. آنالیزهای تعیین مشخصات فتوکاتالیست تثبیت شده، شامل آنالیز XRD، جهت مشخص کردن خصوصیات کریستالوگرافی و فازی کاتالیست، آنالیز SEM، جهت مشخص کردن خصوصیات مورفولوژی و سطحی کاتالیست، انجام گرفته و کارایی فتوراکتور طراحی شده به وسیله انجام آزمایش های تصفیه، مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد. همچنین تأثیر برخی از شرایط عملیاتی بر روی واکنش تجزیه فتوکاتالیستی آمونیاک بررسی می گردد.
تعداد صفحه : ۱۱۲
قیمت : ۱۴۷۰۰ تومان

 

***

—-

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]