قفسه ستونی و نگهدارنده ویال کروماتوگرافی مدولار ارزان قیمت

Low-cost modular chromatography column rack and vial holders

چکیده
سخت افزار بکار رفته در این حوزه
شرح سخت افزاری
فایل مشخصات طرح
صورتحساب مواد
دستورالعملهای ساخت
قاعده رک و تکیه گاهها یا پایه های عمودی
نگهدارنده ستون
نگهدارنده های شیشه نمونه
تغییرات بالقوه
مواد لازم برای ساخت
نگهدارنده ستون
دستورالعملهای کاری
اعتبارسنجی و تعیین مشخصات
منابع

چکیده
ستونهای کروماتوگرافی گرانشی در حوزه ‌های علمی، مهندسی، پزشکی و صنعتی جهت جداسازی ترکیبات موردنظر از محلولها بکار میروند. راه‌ اندازی همزمان چند ستون موجب صرفه‌ جویی در وقت شده و سازگاری رویه را ارتقا میدهد. گرچه کروماتوگرافی ستونی کاربرد گسترده ‌ای دارد محققان زیادی برای تامین نیازهای آزمایشگاهی این فرایند، لزوماً به طراحی و ساخت رک ‌ها جهت نگهداشتن ستونهای کروماتوگرافی متوسل می ‌شوند. ما یک رک نگهدارندۀ ستون محکم با نگهدارنده های شیشه جمع آوری نمونه طراحی کرده‌ایم که ساخت آنها آسان و ارزان بوده و براحتی برای تحقق نیازهای آزمایشگاهی تطبیق پیدا میکنند. نگهدارنده ستون طوری ساخته میشود که بتواند ستونهایی با اندازه های مختلف را نگهدارد (و در صورت لزوم تعویض شود). ارتفاع ستونهای بالای شیشه جمع آوری بدقت قابل تنظیم است و طراحی ستونها، واحدی یا پیمانه ای است، بنابراین رک و نگهدارنده شیشه نمونه، توسعه پذیر هستند تا با تعداد ستونهای مورد نظر و تعداد و اندازه شیشه های نمونه بکار رفته برای جمع آوری بخشی از نمونه شسته شده از هر ستون تطبیق پیدا کنند. مهمتر اینکه، رک از مواد ارزان و در دسترس ساخته میشود و فرایند تولید، ساده و سرراست است. ما در اینجا درباره ویژگیهای رک، فهرست مواد و دستورالعملهای ساخت آن صحبت خواهیم کرد. امیدواریم که طرح ما برای محققانی سودمند باشد که میخواهند کروماتوگرافی ستونی گرانشی انجام دهند.

سخت افزار بکار رفته در این حوزه
طرح ارائه شده در اینجا برای آنالیز ژئوشیمیایی آلکنون ها آماده شده است، آلکنون یک ماده آلی موجود در رسوبات دریایی است که بعنوان شناساگر دمای دریا در گذشته استفاده میشود (رفرنسهای [[1-4). به منظور استخراج آلکنونها برای آنالیز، مجموع عصاره های لیپیدی در سه قسمت غیرقطبی، با قطبیت متوسط (حاوی آلکنونها) و کاملاً قطبی، با استفاده از رک ستون کروماتوگرافی ستونی گرانشی ما جداسازی میشوند. رک کروماتوگرافی ستونی در حوزه های بسیار متنوع دیگری نیز کاربرد دارد. در ادامه به چند حوزه اشاره میکنیم: ژئوشیمی آلی [۵, ۶]، ژئوبیولوی [۷]، دیرینه اقیانوس شناسی [۸, ۹]، دیرینه اقلیم شناسی [۱۰, ۱۱]، زمین شناسی نفت [۱۶-۱۲]، خودتسهیم نامتناسب انانتیومر استریوشیمی [۱۹-۱۷]، آنالیز فلزات کمیاب [۲۲-۲۰]، شیمی آلی و شیمی فیزیک [۲۳]، صنعت غذا و دارو [۳۰-۲۴]، و علوم پزشکی [۳۱]. هنگام اجرای کروماتوگرافی ستونی، اغلب باید چند نمونه حلال متشکل از مخلوطهای پیچیده برای آنالیز ترکیبات مورد نظر تخلیص یا جدا شوند. حتی با مقادیر کوچک نمونه، راه اندازی همزمان چند ستون که به الگوی جداسازی یکسانی نیاز دارند آسان است. یک رک برای نگهداری چند نمونه ضرورت دارد زیرا سبب میشود بیش از یک نمونه همزمان پردازش شوند و همخوانی نتایج افزایش یافته و در وقت تکنسین صرفه‌ جویی شود‌.

چند رک ستون کروماتوگرافی در بازار برای خرید در دسترس هستند و اینهایی هم که در دسترس هستند محدودیتهایی دارند. یک رک نگهدارنده ممکن است تنها بتواند یک ستون را نگهدارد و احتمالاً یک حلقه و آویزهای دیواری برای پشتیبانی از رک ضرورت پیدا میکنند‌. ممکن است مواد پلاستیکی با حلالها یا واکنشگرها سازگار نباشند یا محدودیتهایی در ابعاد ستونها برای تطبیق رک با آنها وجود داشته باشد. همچنین رک های در دسترس معمولاً از نگهدارنده شیشه جمع آوری نمونه تشکیل نشده اند بنابراین برای استفاده، مناسب نیستند‌. برای غلبه بر این نقاط ضعف، برخی از آزمایشگاه‌ها از رک های سفارشی کروماتوگرافی ستونی استفاده میکنند اما طرح ساخت چنین رک های سفارشی براحتی در دسترس نیستند و نیز مراحل ضروری برای ساخت چنین رک هایی معمولاً حاوی ابزار پیچیده ای (مثل دستگاه تراش) بوده که تنها اپراتورهای مجرب میتوانند آنها را راه اندازی کنند، و بنابراین هزینه های ساخت، گران تمام میشوند.

ما در این کار یک رک کروماتوگرافی ستونی طراحی کرده ایم که چند امتیاز دارد. رک ما محکم بوده و به منظور بکارگیری منظم در بستر آزمایشگاهی ساخته شده است. ما بهترین مواد سازنده را برای جلوگیری از تماس با واکنشگرها / حلالهای بکار رفته در طی یک فرایند جداسازی ستون آزمایشگاهی مورد نظر و نیز برای بهره برداری از امتیاز مواد سازنده ارزان و در دسترس، انتخاب کرده ایم. طرح واحدی براحتی برای تطبیق تعداد ستونها و شیشه جمع آوری بکار رفته تنظیم میشود. نگهدارنده ستون رک نیز براحتی برای نگهداری هر ستون کروماتوگرافی با اندازه مورد نظر همخوانی پیدا میکند. یک رک میتواند برای چندین ستون با اندازه مختلف از طریق کلیدزنی یک قطعه واحد از رک (شناخته شده با عنوان نگهدارنده زیرین ستون) مطابقت پیدا کند. برای انجام این کار تنها لازمست دو تا از پیچها را شُل کنیم. ما از پیچهای کلاهکداری استفاده کرده ایم که براحتی با دست باز و بسته میشوند (ابزار خاصی لازم نیست). بنابراین یک رک ستون کروماتوگرافی میتواند محدوده ای از اندازه های ستون را مدیریت کند و بنابراین برای آرایه وسیعی از الگوهای کروماتوگرافی کاربرد دارد. همچنین طرح ما شامل نگهدارنده شیشه نمونه تخصیص یافته ای است که شیشه جمع آوری را در حالت ایستاده و پایدار حفظ میکند. یکپارچگی رک و نگهدارنده شیشه نمونه به کاربر امکان میدهد شیشه جمع آوری را بطور مستقیم زیر ستونها تراز کند و جداسازی آسان چند بخش از نمونه از هر ستون را امکانپذیر میسازد. همچنین شیشه جمع آوری مرتبط با یک ستون را میتوان بطور مستقل از شیشه های نمونه مرتبط با ستونهای دیگر جابجا کرد.

چارچوبی برای ارزیابی کمی ریسک نشت از کشتی های سوخت ال.ان.جی با رویداد سی.اف.دی درختی

Framework for the quantitative assessment of the risk of leakage from LNG-fueled vessels by an event tree-CFD

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

چارچوبی برای ارزیابی کمی ریسک نشت از کشتی های سوخت ال.ان.جی با رویداد سی.اف.دی درختی

Framework for the quantitative assessment of the risk of leakage from LNG-fueled vessels by an event tree-CFD

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

بررسی کاربردهای میکرو راکتورها

Review of the applications of microreactors

چکیده

1 مقدمه

2 دستگاه های میکروساختار چندفازه برای سنتز نانوذرات غیرآلی و فلزی

3 سنتز مواد آلی در رآکتورهای میکروساختار

4 نتیجه گیری

منابع

چکیده

ميکرورآکتورها عملکردهای انتقال جرم و انتقال گرمای عالی را برای استخراج و واکنش های چند فازی فراهم می سازند. آنها ابزار قدرتمندی را برای تشدید فرآیند و پردازش ریزمقیاس (مقیاس میکرو)، فراهم می سازند. ما در این مقاله ساختارهای ميکرورآکتورها و واحدها، و کاربردهای آنها در سنتز نانوذرات، مواد آلی، پلیمرها و مواد زیستی مرور می کنیم. تکامل ساختاری و خصوصیات ميکرورآکتورهای تجاری و ميکرورآکتورهای ساخته شده در آزمایشگاه، با جزئیات کامل معرفی می شوند. توسعه های اخیر در ساخت، ساختارها و کاربردهای رآکتورهای میکروساختار توصیف می گردند. مسیرها و جهات امیدبخش در علوم تکنولوژی برای تکنولوژی واکنش های میکرو نیز مورد بحث قرار می گیرد.

2- دستگاه های میکروساختار چندفازه برای سنتز نانوذرات غیرآلی و فلزی

2-1 سنتز نانوذرات غیرآلی

ذرات ریز به صورت گسترده به عنوان موادی برای انواع بسیاری از محصولات صنعت شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. ناگاساوا و مائی [19] یک ميکرورآکتور با یک لوله دو محوری را با مفاهیمی از دو مایع امتزاج ناپذیر توسعه داده اند که در لوله های داخلی و خارجی جاری می گردند و یک جریان حلقوی و آرام از فازهای جدا شده را حفظ میکنند تا با استفاده کردن از دیواره سیال بیرونی، یک فضای میکرو را ایجاد نمایند (شکل 1a). در این روش یک بخش هسته زایی و یک بخش رشد ذرات به صورت متوالی در امتداد جریان در رآکتور به هم متصل می گردند. ذرات کروی تک مودال از تیتانیا با توزیع اندازه باریک به صورت موفقیت آمیز و بدون ته نشینی ذرات در دیواره تولید شدند و همانطور که در شکل 1(b) می بینید اندازه ذرات از طریق تغییر قطر لوله داخلی به صورت دقیق کنترل می شود. میانگین اندازه ذرات برای یک لوله 307 μm i.d. برابر با 45 nm، برای یک لوله 607 μm i.d. برابر با 84 nm، و برای یک لوله 877 μm i.d. برابر با 121 nm است. در این سیستم، تشکیل هسته ها و رشد ذرات در سطح مشترک دو سیال پردازش می شود (شکل 1c). در این نوع ميکرورآکتور لوله دو محوری تأیید شد که قراردهی یک لایه میانی بین واکنش دهنده ها، روش جذابی برای کنترل خواص ذرات و تحقق یک تولید پیوسته پایدار است. با این حال میکروکانال ریسک گرفتگی توسط ذرات ته نشین شده را به همراه دارد، که این به شرایط سنتز ذرات مانند ابعاد میکروکانال و نوع پردازش بستگی دارد. تولید پیوسته پایدار سبب گرفتگی میکروکانال نمی گردد و توان عملیاتی بالایی را نیز ایجاد میکند، که این برای تولید صنعتی مهم می باشد. این کار با تشکیل ریزقطرات میکروی هیدروژل سنتز زئولیت در یک فاز پارافین پیوسته از طریق پمپاژ ترتیبی یک محلول سیلیکا و یک محلول آلومین به داخل کانال هایی مویین انجام شد؛ این کانال های مویین از جنس فولاد ضد زنگ بودند و به صورت نزدیک به هم بسته بندی شده بودند و در محور یک لوله بیرونی PTFE قرار داشتند و پس از آن تبلور در لوله PTFE در زاویه 90℃ رخ میداد [20]. این روش سنتز پیوسته یک مرحله ای علاوه بر اینکه مانع از تغییرات محصول در دسته های مختلف می گردد، سبب کاهش هزینه های سنتز بزرگ مقیاس زئولیت و همچنین تولید تطبیق پذیر در طی آزمایشات انجام شده به مدت 8 ساعت نیز می گردند.

اخیراً نانوذرات نیمه رسانا به علت خصوصیات عالی خود، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. یِن و همکارانش [21] یک رآکتور چندکاناله با جریان پیوسته را برای آماده سازی یک سری نانوبلورهای CdSe گزارش داده اند. این رآکتور از یک مخلوط کن همرفتی کوچک و همچنین یک کانال واکنش شیشه ای گرمادهی شده (با قطر داخلی 250 μm) تشکیل می گردد که در یک دمای ثابت (180-320 ℃) نگه داشته میشود. محلول های پیش پیش ماده Cd (کادمیم) و Se (سلنیم) در دو جریان جداگانه تحویل داده می شوند و قبل از اینکه به بخش واکنش گرمادهی شده برسند در محفظه مخلوط کننده با هم ترکیب می گردند. حضور محفظه ضروری است چون زمانی که محلول های پیش ماده Cd و Se در دمای اتاق به هم برسند، به تدریج دسته های کوچک CdSe را تشکیل میدهند. این تشکیل دسته منجر به تکرارناپذیری در اندازه های NC های نهایی (نانوبلورها) می گردد که توسط رآکتور تولید شده اند و بنابراین پیش ماده های Cd و Se تا قبل از رسیدن به بخش گرمادهی شده با هم مخلوط نمی شوند. در این سیستم جریان پیوسته، واکنش ها در یک حالت پایا انجام می شوند و تحقق کنترل و تکرارپذیری بهتر را ممکن می سازند. با کاهش مقیاس ابعاد رآکتور به میکرومتر، مزایای بیشتری را میتوان محقق ساخت و بنابراین میتوان مصرف واکنشگرها را در طی فرآیند بهینه سازی کاهش داد و یکنواختی دما و زمان های اقامت در حجم واکنش را بهبود داد.

تصفیه آب در امولسیون های سنگین نفت خام توسط مایعات امولسیونی ابتکاری

Treatment of Water in Heavy Crude Oil Emulsions with Innovative Microemulsion Fluids

چکیده

مشکلات امولسیون در نفت خام سنگین

مبانی امولسیون‌ها

تعریف و مشخصه‌های امولسیون‌ها

فرمولی کردن بهینه و شکستن امولسیون

عملیات میکروامولسیون

آزمایش‌ها و نتایج آزمایشگاهی

تعیین ویژگی نمونه

تعیین ویژگی با میکروسکوپ

ارزیابی ویسکوزیته

فرمولاسیون مایع میکروامولسیون

تست بطری پایداری

تست بطری زدایندگی

کشش بین سطحی دینامیک (IFT)

تمیز کردن توده‌ی لجنی فیلتر

نتیجه گیری

چکیده

تشکیلِ در محل امولسیون‌‌های آبی در نفت خام یکی از مشکلات حادی است که طی مرحله‌ی تولید چاه های نفتی بروز پیدا میکند. این امولسیون‌ها ویسکوزهایی  از نفت خام بوجود می‌آورند که از ویسکوزهای نفت خام طبیعی (بومی)،ویسکوزیته‌ی بیشتری دارند. میدانیم که این مشکلات در نفت خام سنگین و فوق سنگین امری رایج‌اند، زیرا این نفت ها حاوی مقادیر زیادی از کربوکسیلات ها و نفتنات ها میباشند که مولکولهایی قطبی بوده و پایدار کننده‌ی بسیار مناسبی برای امولسیون های آبی در نفت خام هستند.

این امولسیون‌ها در مخازن نفتی و نواحی نزدیک سوراخ چاه تشکیل میشوند. با این وجود ممکن است هنگامیکه نفت خام به سمت سطح تولید میشود، در گستره‌ای از مکان های پایین دست نظیر آلونک سرچاه ، خطوط لوله، برج‌های جداسازی و حتی پالایشگاه نیز بوجود آیند. مشخصه‌های تعیین کننده‌ی اصلی تشکیل این امولسیون‌ها، نسبت نفت خام به آب تولید شده، مشخصات و ساختار نفت خام و آب همزاد ، و برخی مشخصات مخزن، نظیر دما را شامل میشوند. برای جلوگیری از تشکیل امولسیون ها از تعلیق شکن  استفاده شده که معمولا مثمر ثمر واقع میشود. درشرایطی که شیمی تعلیق شکن نتواند انحنای سطح مشترک نفت/آب را تغییر دهد، مشکل امولسیون سازی همچنان باقی مانده و عواقبی نظیر از دست دادن محصولات، قطرات با فشار بالا در خطوط جریان و افزایش هزینه‌‌های اجرایی را در بر خواهد داشت.

یک راه حل برای برطرف کردن مشکل این امولسیون‌ها، استفاده از فناوری مایعات میکروامولسیون است. مایعات میکروامولسیون معمولا کشش بین سطحی (بین فازی) نفت/آب بسیار کمی داشته و میتوانند انحنای سطح مشترک امولسیون را تغییر داده، بهم‌آمیختگی  (ادغام) بوجود آورده و تا زمانی‌که امولسیون درون آب و نفت خام جدا شود، موجب افزایش اندازه‌ی قطرات آب شوند.

این مقاله استفاده از مایعات میکروامولسیون، بعنوان راه حلی برای نمونه‌های نفت خام سنگین بدست آمده از میدان های نفتی را مورد بررسی قرار میدهد. این شامل بررسی مشخصه‌های نفت خام، کشش بین سطحی، ارزیابی های میکروسکوپی، تست های انطباق پذیری مایعات و قرار دادن امولسیون در سل تصفیه سازی HPHT میباشد. 

نتیجه گیری

1. عملیات میکروامولسیون کشش بین سطحی را کاهش داد، بنابراین نیروهای مویینگی کاهش یافت و امولسیون نفت در آب شکسته شد و همین امر منجربه تحرک و جابجایی بهتر نفت خام شد.

2. یک میکروامولسیون تک فاز، با استفاده از ترکیب حلال غیر آروماتیک بعنوان فاز نفتی، با موفقیت روی نفت خام امولسیون شده تاثیر گذاشته و کشش بین سطحی فوق پایین و حل پذیری بالایی را از خود نشان میدهد.

3. میتوان با درک عمیق از فناوری میکروامولسیون و سورفاکتانت، به صورت سیستماتیک، محلولی وابسته به شرایط چاه و ویژگی‌های نفت خام را طراحی کرد.

4. اندازه گیری‌های ویسکوزیته و تکنیک‌های میکروسکوپی برای تایید امولسیون آب در نفت استفاده شدند

5. ترکیب حلال‌های غیر آروماتیک به هر نسبتی با نفت کالیفرنیا قابل امتزاج بود و به طرز موثری ویسکوزیته‌ی ظاهری آن را کاهش داد.

6. غلظت نمک پایین و تکمیل فرآیند پالایش، امولسیون آبی متراکمی را درون نفت خام کالیفرنیا باعث شدند. 

Abstract

In-situ formation of water-in-oil emulsions in crude oil is one of the severe problems encountered during the production phase of oil wells. These in-situ emulsions produce crude oil viscosities that are much higher than the viscosities of native crude oil. It is well known that these problems are frequently found in heavy and extra-heavy crude oils, because these oils have significant amounts of carboxylates and naphthenates, which are polar molecules that are excellent stabilizers of water-in-crude oil emulsions.

These in-situ emulsions form in the reservoir and in the near-wellbore regions. However, when the crude oil is produced to surface, they may also develop at various downstream locations such as at wellheads, pipelines, separation plants, and even at the refinery before processing. The major factors that determine the formation of in-situ emulsions are the crude oil/produced water ratio, properties and composition of the crude oil and connate water, and some reservoir properties such as temperature.

Demulsifiers are traditionally used to prevent the formation of in-situ emulsions. These treatments are generally effective. In situations where the demulsifier chemistry cannot change the curvature of the oil/water interface, the emulsification problem persists, with inherent consequences such as loss of production, high-pressure drops in flow lines and increased operational costs.

A solution to treat these troublesome emulsions is to use microemulsion fluids technology. Microemulsion fluids typically have very low oil/water interfacial tension and can alter the interfacial curvature of the emulsion, producing coalescence and increasing water droplet size until the emulsion separates into water and crude oil.

This paper discusses the evaluation of microemulsion fluids as a treatment for emulsified heavy crude oil samples from oil fields. The evaluation includes crude oil characterization, interfacial tension, microscopy evaluation, fluids compatibility tests and treatment of the emulsion in an HPHT filtration cell.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تصفیه آب در امولسیون های سنگین نفت خام توسط مایعات امولسیونی ابتکاری

Treatment of Water in Heavy Crude Oil Emulsions with Innovative Microemulsion Fluids

مطالعه معیار تفاوت بین راکتورهای همزن دار و راکتورهای جریان پلاگ

Differentiation Criteria Study for Continuous Stirred Tank Reactor and Plug flow Reactor

چکیده

مقدمه

آزمایشات

نتایج و بحث

نتایج

چکیده

همه ی راکتورها در واقعیت PFR  ایده آل یا  CSTR  ایده آل نیستند و پیدا کردن تفاوت بین آن ها بسیار سخت است. این مطالعه، آنالیزهای راکتور  PFR  و CSTR  را به وسیله ی منحنی های واکنش ردیاب ، توزیع زمان اقامت  (RTD)   و چندین شاخص اجرایی هیدرولیک، بررسی می کند. ما مقدار تفاوت هر اندیس را تنظیم کردیم. منحنی های رسم شده نشان داد که  CSTR های در مقیاس آزمایشگاهی ما، رفتاری نزدیک ( تا 9/99 درصد) به CSTR  های ایده آل دارند. با منحنی های RTD می توان به طور چشمگیری نوع راکتور را در حوضچه ی نرخ بالا  (HRP) تشخیص داد. با مطالعه ی شاخص های هیدرولیک، این مطالعه، نقطه ی برش بین PFR و CSTR در هر اندیس را ایجاد کرد. ما تفاوت انواع راکتورها را در این مقاله بررسی کردیم و یک معیار برای تشخیص راکتورها با استفاده از روش گرافیکی، ایجاد نمودیم. این روش به ما کمک می کند تا مقادیر شاخص های مهم را بدست آورده و در نتیجه در تشخیص تفاوت بین راکتورها و رسیدن به دانشی برای طراحی بهتر، یاریگر خواهد بود. 

مقدمه

 HRP یک طراحی جالب توجه بود که به وسیله ی اسوالد  در پایگاه زمینی U.C. Berkeley توسعه داده شد . اسوالد تلاش کرد از مکانیزم های اکوسیستم برای بهبود کارآیی راکتورها، الگو برداری کند. به طور رایج  HRP   یک نقش حیاتی در کاربردهای زیادی مثل تولید جلبک، عملیات تصفیه ی آب، تغذیه، دارو سازی، موجودات دریایی، بیوتکنولوژی ، سوخت های زیستی و … بازی می کرد.

نتایج 

تفکیک یک راکتور در واقیت بین دو گروه  PFR و  CSTR همان طور که پیش از این گفته شد بسیار سخت است. ما برای این دسته بندی تنها به معیار متاکلف و ادی برخورد کردیم که معیار آن ها هم جامع و کامل نبود. این مطالعه مقدرهای واقعی اندیس های 5 راکتور پرطرفدار را بدست آورد تا نوع راکتور چه در مقیاس آزمایشگاهی و چه در 

مقیاس های کاری مشخص شود. این شاخص ها عبارتند از 8/1=N ،5/0= ?  ،18= P90/P10  ،%6/5= Ve  و 5/0= d. با این شاخص ها می توانیم رفتار راکتورها را بهتر درک کنیم.

Abstract

All reactors in reality are not ideal plug flow reactor (PFR) or ideal continuous stirred tank reactor (CSTR). They are difficult to differentiate. This study was to investigate the reactor analysis of PFR and CSTR through tracer response curves, residence time distributions (RTD) and several hydraulic performance indexes. We set up the differentiated value of each index. The tracer response curve showed that our labscale CSTR was close to ideal CSTR and got 99.9% recovery. In the RTD curves, the results could significantly rec ognize the PFR nature of high rate pond (HRP). With hydraulic performance indexes study, every selected index demonstrated that the studied HRP was closer to PFR than the studied CSTR. Based on the labscale study results, this study established the cutting point between the PFR and CSTR in each index; we were look ing through the different types of reactors in literature and we confirmed the criteria with all literature reactors with the “graphic method”. The method helped us to establish those important values to help us to differen tiate the reactor types in practice and to understand the designs better.

INTRODUCTION

High rate pond (HRP) was a remarkable design which was developed by W. Oswald in Richmond field station, U.C. Berkeley. Oswald tried to mimic the eco system mechanisms to optimize the reactor efficiency. Currently HRP has played a critical role for lots of applications in field especially on algae production, wastewater treatment, nutrition, food, pharmaceutical material, aquaculture, biotech, biofuel, etc.

CONCLUSIONS

It is very difficult to separate a reactor in reality between PFR and CSTR as we mentioned before. We cannot find any criteria except Metcalf and Eddy Inc.’s in literature which was for field only. This study discovered the true values of the five most popular reactor indexes to differentiate a reactor either in lab scale or in field scale: N = 1.8, λ = 0.5, P90/P10 = 18, Ve = 5.6%, d = 0.5 to help us to understand the reac tors better.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مطالعه معیار تفاوت بین راکتورهای همزن دار و راکتورهای جریان پلاگ

Differentiation Criteria Study for Continuous Stirred Tank Reactor and Plug flow Reactor

برآورد گزینه های مختلف برای افزایش دمای کوره واکنش Claus SRU با محاسبات تعادل شیمیایی

Evaluation of different alternatives for increasing the reaction furnace temperature of Claus SRU by chemical equilibrium calculations

چکیده

1. مقدمه

2. مدل‌سازی

3. نتایج و بحث

4. افزودن گاز سوختی

5. پیش‌گرمایش گاز اسیدی و هوای غیرمستقیم

6. مشعل پیش‌گرمایش گاز سوختی مستقیم

7. غنی‌سازی اکسیژن

8. غنی‌سازی گاز اسیدی

9. نتیجه‌گیری

چکیده

کاربرد گزینه‌های مختلف در افزایش دمای کوره واکنش در واحدهای بازیابی سولفور  Claus (SRUs) با محاسبات تعادل شیمیایی موردبررسی قرار گرفت. روش کمینه‌سازی انرژی آزاد گیبس بر اساس ضرایب لاگرانژ برای فرمول‌بندی مسئله استفاده شد. کارایی روش‌های مختلف مانند افزودن گاز سوختی، پیش‌گرمایش گاز اسیدی و یا هوای غیرمستقیم، غنی‌سازی اکسیژن، غنی‌سازی گاز اسیدی و پیش‌گرمایش هوای مستقیم برای افزایش دمای کوره توسط الگوریتم ارائه‌شده تعیین می‌شود. در مورد گازهای اسیدی تغذیه‌ای سبک، ممکن است کاربرد ترکیبی از روش‌ها لازم باشد تا حداقل دمای کوره موردنیاز برای پایداری کوره و تخریب کامل آلاینده‌های هیدروکربنی گازی اسیدی به دست آید. هنگامی‌که جریان زیادی از گاز اسیدی بسیار سبک در یک واحد Claus فرآوری شود، غنی‌سازی گازی اسیدی روشی مطمئن برای ارائه دمای موردنیاز واکنش کوره است. دماهای واکنش کوره پیش‌بینی‌شده سازگاری خوبی با مقادیر تجربی اندازه‌گیری شده دارد. _ 2007 Elsevier Ltd. تمام حقوق محفوظ است.  

1. مقدمه

فرآیند Claus همچنان به‌طور گسترده‌ای در سراسر جهان برای تولید سولفور عنصری از سولفید هیدروژن گازی استفاده می‌شود [1]. الزامات برآورده شده توسط کارخانه‌های Claus با شرایط کاری در پالایشگاه‌های پیشرفته و کارخانه‌های گاز طبیعی و قوانین کنترل انتشار سخت‌گیرانه مشخص می‌شوند. 

چند تغییر در فرآیند Claus اصلی به‌منظور به‌کارگیری محدوده وسیعی از ترکیبات گازی تغذیه‌ای ایجادشده است [1,7,12]. عملیات مستقیم منجر به بالاترین بازده بازیابی کلی سولفور می‌شود و در صورت امکان انتخاب می‌شود. هوا توسط دمنده تأمین می‌شود و احتراق در فشار 2-1 بار انجام می‌شود، بسته به این‌که آیا یک واحد عملیات گاز مازاد در پایین‌دست کارخانه Claus نصب‌شده است یا نه.    

9. نتیجه‌گیری

بسیاری از واحدهای بازیابی سولفور Claus از ثبات شعله ضعیف و تخریب هیدروکربنی در کوره واکنش ناشی از دمای پایین کوره واکنش رنج می‌برند. این معمولاً نشانه‌ای از کیفیت ضعیف تغذیه گاز اسیدی است. به‌منظور حل این مشکل، چند روش تجاری مطمئن در دسترس برای افزایش دمای کوره مانند افزودن گاز سوختی، پیش‌گرمایش گاز اسیدی و هوا، پیش‌گرمایش مستقیم هوای گاز سوختی، غنی‌سازی اکسیژن و غنی‌سازی گاز اسیدی توسط محاسبات تعادل شیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفتند. روش حداقل انرژی آزاد گیبس برای پیش‌بینی هم‌زمان دمای کوره واکنش و سرعت بهینه جریان هوا در واحدهای بازیابی سولفور Claus در شرایط کاری مختلف استفاده شد و نتایج پیش‌بینی‌شده با داده‌های تجربی مقایسه شدند.

Abstract

Application of different alternatives for increasing the reaction furnace temperature of Claus sulfur recovery units (SRUs) are investigated by chemical equilibrium calculations. The Gibbs free minimization method based on Lagrangian multipliers is used for formulating the problem. The usefulness of different techniques such as fuel gas spiking, indirect air and/or acid gas preheating, oxygen enrichment, acid gas enrichment and direct air preheating for increasing the furnace temperature are determined by the proposed algorithm. In the case of lean feed acid gases, it may be necessary to use a combination of methods in order to attain the minimum furnace temperature required for flame stability and complete destruction of acid gas hydrocarbon contaminants. It is found that the acid gas enrichment is a reliable technique for providing the required reaction furnace temperature when a high flow of too lean acid gas is to be processed in a Claus unit. The predicted reaction furnace temperatures are in good agreement with the measured experimental values.

1. Introduction

The Claus process continues to be the most widely used process worldwide for the production of elemental sulfur from gaseous hydrogen sulfide [1]. The requirements to be met by Claus plants are dictated by the operating conditions of modern refineries and natural gas plants and increasingly stringent emission control regulations.

Several variations of the basic Claus process have been developed to handle a wide range of feed gas compositions [1,7,12]. Straight-through operation results in the highest overall sulfur recovery efficiency and is chosen whenever feasible. Air is supplied by blower and the combustion is carried out at 1–2 bar, depending on whether or not a tail gas treatment unit is installed downstream of the Claus plant.

9. Conclusions

Many Claus sulfur recovery units suffer from poor flame stability and hydrocarbon destruction in the reaction furnace due to a low reaction furnace flame temperature. This is normally a symptom of poor acid gas feed quality. In order to mitigate this problem, several commercially viable techniques available for increasing the furnace temperature such as fuel gas spiking, air and acid gas preheating, direct fuel gas air preheating, oxygen enrichment and acid gas enrichment are evaluated by chemical equilibrium calculations. The Gibbs free minimization method is used for simultaneous prediction of reaction furnace temperature and optimum air flow rate of Claus sulfur recovery units at different operating conditions and the predicted results are compared with experimental data.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

برآورد گزینه های مختلف برای افزایش دمای کوره واکنش Claus SRU با محاسبات تعادل شیمیایی

Evaluation of different alternatives for increasing the reaction furnace temperature of Claus SRU by chemical equilibrium calculations