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.

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