اسیدفسفریک صنعتی تولید شده با روش تر (Wet – Process) که محصول واکنش سنگ معدن فسفات و اسیدسولفوریک است، به منظور خالص سازی و به دست آوردن اسیدفسفریک در درجه های خوراکی و دارویی و… به وسیله سرمایش مستقیم کریستاله شد.
بررسی های انجام شده به وسیله آزمایش نشان داد که کریستالیزاسیون مستقیم به دلیل افزایش شدید ویسکوزیته در دماهای پایین تر از (-20 درجه سانتی گراد) امکان پذیر نیست. همچنین آزمایشات نشان داد که ناخالصی های موجود در اسیدفسفریک صنعتی مانند کلسیم، منیزیم، آهن و آلومینیوم که از طریق سنگ معدن فسفات و اسیدفسفریک وارد محصول می شوند، مقاومت اسید را برای رسیدن به ناحیه فوق اشباع و کریستالیزاسیون به شدت افزایش می دهند و اسید در دماهای پایین به توده ای سخت و منجمد تبدیل می شود.
برای جلوگیری از این امر قبل از اینکه پدیده توده ای شدن اتفاق بیفتد در دمای 15- درجه سانتی گراد از دانه های اسیدفسفریک (Seeds) استفاده می کنیم. در این صورت فوق اشباعی صرفاً در جهت رشد دانه ها مصرف می شود و از هسته زائی اولیه (Primery nucleation) که عاملی مهم در افزایش ویسکوزیته است جلوگیری می شود. برای کاهش ویسکوزیته در حین سرمایش از محلول های بی اثر مانند آب مقطر و اسیدسولفوریک استفاده شد.
در انتها نیز کریستالیزوری برای تولید یک تن اسیدسولفوریک در روز به همراه سیستم سرمایش آن با بهره گرفتن از داده های به دست آمده طراحی شده است.
فصل اول

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اسیدفسفریک

خرید متن کامل این پایان نامه :

1-1- اسیدفسفریک
1-1-1- خصوصیات
خصوصیات فیزیکی: اسیدفسفریک به صورت بدون آب و خالص H3PO4 با mp = 42/35  ‘C و Mw =98 و p =1/88 g/cm3 به فرم کریستالهای بی رنگ و قابل حل در آب می باشد. اسیدفسفریک آبدار با فرمول H3PO4.1/2h3O نیز شناخته شده است. شکل 1-1 دیاگرام فازی H3PO+h3O را نشان می دهد.
اسیدفسفریک به طور نامحدود در آب قابل حل می باشد. این ماده در سه غلظت استاندارد در دسترس می باشد:
75% H3PO4 With 54.3% P2O5 , mp=-20 0C
80% H3PO4 With 58.0% P2O5 , mp=0 0C
85% H3PO4 With 61.6% P2O5 , mp=21 0C
اسید 85% (p=1.687g/cm3) شربتی مانند است، دارای ویسکوزیته بالایی می باشد و در شرایط سرمای زیاد (super cool) نگهداری می شود. اسید بی آب را می توان از اسید 85% با تبخیر در دمای 80 درجه سانتیگراد به دست آورد.
جدول (1-2) و (3-1) نیز تغییرات دانسیته اسیدفسفریک را در غلظت های مختلف و در محدوده دمایی 40 – 10 درجه سانتیگراد نشان می دهند.
جدول (4-1) و (5-1) ظرفیت گرمایی اسیدفسفریک را در دماها و غلظت های مختلف نشان می دهند.
سایر خصوصیات فیزیکی اسیدفسفریک نظیر گرمای تشکیل و ذوب اسیدفسفریک، فشار بخار محلول های اسیدفسفریک، نقطه جوش و انجماد و گرمای رقیق سازی در شکل ها و جداول زیر نشان داده شده است.

:
با توجه به اصول طراحی فرایند صنعتی، خوراك ورودی به واحد پس از عبور از مرحله واكنش وارد بخ ش جداسازی می شود. بخش جداسازی هر واحد صنعتی سهم عمده ای از مجموع هزینه های یک واحد شیمیایی را به خود اختصاص میدهد. بنابراین طراحی بهینه این بخش هم از نظر امنیت طرح و هم از نظر اقتصادی بسیار حائز اهمیت میباشد.
در شروع طراحی سیستم جداسازی، این سؤال در ذهن ایجاد میشود كه از چه روش جداسازی جهت رسیدن به محصولات مطلوب استفاده شود به نحوی كه طراحی ما به سمت یک طراحی بهینه سوق نماید.
اساسی ترین راه برای انتخاب بهترین توالی برجها، برآورد كامل هزینه برای تمام گزینه های محتمل می باشد. اما تعداد زیاد توالی های قابل اجرا این كار را بصورت امری دشوار طولانی و پرهزینه در می آورد. بنابراین تعیین پارامترهای موثر در انتخاب توالی مناسب برای بخش سرد واحد الفین گزینه های محتمل را کم می کند و سریعتر به توالی بهینه می رسیم.
كلیه مطالعات و فعالیتهای انجام شده در این پروژه در قالب چهار فصل جداگانه به شرح زیر جهت استفاده علاقمندان ارائه شده است.
در فصل اول این پایان نامه علاوه بر توضیحات مقدماتی در مورد صنعت پتروشیمی، اهمیت آن و مجتمع های پتروشیمی در ایران و واحد الفین مطالبی ارائه می شود.
در فصل دوم در مورد تعداد گزینه های محتمل جداسازی در شرایط متفاوت (استفاده از برج ساده یا پیچیده یا تركیبی از هر دو) بحث می شود و بعضی روش های ارائه شده جهت سنتز توالی های برج تقطیر همراه با نقاط قوت و ضعف هر كدام از آنها ارائه می شود.
در فصل سوم انواع توالیهای مورد استفاده در بخش سرد واحد الفین و نحوه شبیه سازی و طراحی بحث می شود و نحوه محاسبه هزینه برجها آورده شده است.
در فصل چهارم در دو بخش یکبار شبیه سازی توالی Front-End-Demethanizer را با طراحی شرکت TPL و سپس شبیه سازی فوق را با طراحی توالی Front-End-Deethanizer مقایسه می کنیم و در پایان نتایج را ارائه می دهیم.
فصل اول
صنعت پتروشیمی و واحد الفین

1-1- پتروشیمی

خرید متن کامل این پایان نامه :

عواملی كه باعث شده صنعت پتروشیمی از اهمیت زیادی برخوردار گردد به شرح زیر است:
1- وفور و ارزانی مواد اولیه.
2- تنوع فرآورده های پتروشیمی و نیاز جوامع بشری.
3- ارزش افزوده بالای محصولات پتروشیمی.
4- قابلیت جایگزینی فرآورده های پتروشیمی با فرآورده های طبیعی در ابعاد مختلف.
5- تنوع در روش ساخت یک محصول پتروشیمی با بهره گرفتن از مواداولیه متفاوت.
6- امكان تولید انبوه و سریع محصولات پتروشیمی.
در حالت كلی محصولات پتروشیمی از نظر تولیدات به سه دسته تقسیم می شوند:
1- محصولات اصلی یا پایه: این محصولات از مواد اولیه نفت و گاز به دست می آید و پایه و اساس محصولات میانی را تشكیل می دهند. مانند: اتیلن.
3- محصولات نهایی: محصولاتی هستند كه مستقیمًا در زندگی روزمره وارد می شوند و بكار می روند مانند كودهای شیمایی، پلاستیک ها.
فرآورده های این صنعت می تواند در صنایع پایین دستی به ویژه صنایع زیر مورد استفاده قرار گیرند:
1- كشاورزی : كودهای شیمیایی و سیستم های آبیاری
2- صنایع غذایی: حلال ها، اسیدها
3- صنایع پلاستیک : انواع پلاستیک ها
4- صنایع نساجی: مواد میانی جهت تولید الیافت مصنوعی
5- صنایع بسته بندی: انواع پلاستیک ها
6- صنایع رنگسازی: حلال ها و پلیمرها
7- صنایع لوازم خانگی: انواع پلاستیک ها
8- صنایع لاستیک سازی: لاستیک های مصنوعی
9- نایع شیشه سازی: كربنات سدیم
10- صنایع مواد شوینده: الكیل بنزن خطی، دودسیل بنزن و پلی فسفات سدیم
11- صنایع مصالح ساختمان: انواع پلاستیک ها
12- صنایع كابلسازی: انواع پلاستیک ها.

در بین کلیه واحدهای صنعتی شاید بتوان گفت که عملیات خشک کردن بیشترین کاربرد را داشته باشد؛ زیرا که در اکثر مراحل تولید لااقل یک مرحله خشک کردن به چشم می خور د. اگر بخواهیم تعریف جامعی از خشک کردن داشته باشیم باید گفت خشک کردن گرفتن رطوبت مواد تا رسیدن به یک محصول جامد است که به طرق مختلفی مانند حرارت دادن و تبخیر کردن آب درون مواد، کار مکانیکی یعنی فشرده کردن مواد و خارج کردن آب درون آن، جذب آب از درون مواد از طریق مواد شیمیایی جاذب الرطوبه, انجماد آب درون مواد و تصعید آن می تواند صورت گیرد که مهمترین آنها تبخیر رطوبت از طریق حرارت دهی می باشد که بیشتر مد نظر است. در این تحقیق نیز خشک کردن از طریق تبخیر صورت می گیرد و گاز داغ مورد استفاده در خشک کن هوا می باشد.
2-1- روش های خشک کردن
تعداد بسیار متنوع موادی که لازم است خشک شوند از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی با هم کاملاً متفاوتند و همچنین طرق مختلف حرارت دهی برای فرایند خشک کردن وجود دارد بنابراین بسیار مشکل است که بتوان همه روش های ممکن برای خشک کردن را دسته بندی کرد. تعدادی از روش های معمول خشک کردن که در صنایع به کار می رود را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:
1-2-1- خشک کردن از طریق جابجایی

1-2-2- خشک کردن هدایتی

خرید متن کامل این پایان نامه :

در این روش, حرارت لازم به طریق هدایتی از یک سطح داغ سوز ی، صفحه ای استوانه ای یا دیواره خشک کن تأمین می شود. در این روش خشک کردن مقدار انتقال حرارت به بدنه مواد، نه فقط به هدایت حرارتی سطح داغ بلکه همچنین به ضریب حرارت بین منبع گرم کننده و سطح داغ بستگی دارد.
منبع گرم کننده سطح داغ معمولاً بخار داغ، مایعات آلی، فلزات گداخته یا ذوب شده یا حاملهای دیگر انرژی اند که ضریب انتقال حرارت بالایی دارند. از آنجایی که همه حرا رت لازم برای تبخیر رطوبت ماده از میان لایه های مواد عبور می کند، راندمان حرارتی این روش خشک کردن بیشتر از راندمان روش جابه جایی است زیرا در روش جابه جایی بیشتر حرارت عامل خشک کننده از بالای مواد به بیرون از خشک کن هدایت می شود.

سیکل بیولوژیکی نیتروژن نقش مهمی در حیات بر روی کره زمین ایفا می کند. در 100 سال گذشته مطالعات بر روی سیکل تولید نیتروژن به علت بررسی آلودگی آب ها، گرم شدن کره زمین، مشکل انتشار گازهای گلخانه ای افزایش یافته است. با افزایش جمعیت شهرها و گسترش استفاده از کودهای شیمیایی در کشاورزی و رشد فعالیت های صنعتی، بسیاری از کشورهای پرجمعیت با مشکلات زیست محیطی مرتبط با افزایش میزان آمونیاک در پساب ها مواجه شده اند. آلودگی آبهای زیرزمینی و سطحی یکی از مشکلات عمده زیست محیطی است به خصوص آلودگی ناشی از پساب های حاوی نیتروژن و فسفر آلی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. حذف آمونیاک از پسابها به

خرید متن کامل این پایان نامه :

 دلیل ایجاد سمیت برای محیط های آبی به طور مخصوص مورد توجه است.

2-1- اهداف
اهداف اصلی از انجام این تحقیق شامل:
– شرح کامل فرایند آناموکس و شناخت مکانیزم ها و عواملی که در فرایند اکسیداسیون بی هوازی آمونیاک موثر می باشد.
– ارائه مدلی برای پیش بینی تغییرات غلظت سوبسترا و بیومس در فرایند آناموکس.
– مدلسازی یک راکتور ناپیوسته متوالی و بررسی تغییرات غلظت آمونیوم و نیتریت و باکتری آناموکس در طول انجام فرایند آناموکس است.
3-1- ضرورت اجرای پروژه
روش های موجود حذف بیولوژیکی نیتروژن که مبتنی بر انجام جداگانه نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون هستند علیرغم کارآیی مناسب اغلب هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری زیادی را در بردارند. در صورتی که بتوان با کنترل شرایط عملیاتی و اصلاح فرایند تصفیه، فرایندهای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون و حذف مواد آلی را همزمان و در یک راکتور انجام داد. هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. از طرفی می توان با اصلاح فرایند و کنترل شرایط عملیاتی، بسیاری از واحدهای موجود را که تنها برای حذف مواد آلی طراحی شده اند متناسب با معیارها و نیازهای جدید و با کمترین هزینه برای حذف نیتروژن اصلاح کرد.
بر مبنای کشف باکتری آناموکس، فرایندهای بیولوژیکی جدیدی برای حذف نیتروژن از پسابها مورد توجه قرار گرفته است. فرایندهای آناموکس، شارون، کانون و اولند از جمله این روشها می باشد. از جمله کاربردهای این فرایندها، می توان به تصفیه پساب هایی که میزان نیتروژن به کربن آنها بالا می باشد اشاره کرد. اجرای هریک از این روشها هزینه های مربوط به هوادهی، افزودن منبع کربن اضافی را به مقدار قابل توجهی نسبت به روش های بیولوژیکی پیشین کاهش می دهد.

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.

خرید متن کامل این پایان نامه :

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 وجود 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.