دانشگاه شهید باهنر کرمان و انجمن مهندسی شیمی ایراننشریه علوم و مهندسی جداسازی2008-396314220230321Synthesis and identification of the suitable nanostructured adsorbent to reduce/eliminate the spread of odorant smell during its spilling, especially in the case of accidentسنتز و شناسایی جاذب نانوساختار مناسب برای کاهش/حذف انتشار بوی ادرانت در زمان ریزش آن به ویژه در حالت حادثهای113350010.22103/jsse.2022.3500FAعلیمجاوریان کرمانیگروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانعلیاحمدپورگروه مهندسی شیمی- دانشکده مهندسی- دانشگاه فردوسی مشهدعلیمحمدیمحقق پسادکتری0000-0002-4908-9603علینخعی پورگروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.فاطمهحیاتیگروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانJournal Article20220312In the present study, the synthesis and identification of the suitable nanostructured adsorbent to reduce or eliminate the odorant smell spread in air in an accidental situation were done. In this regard, various samples of carbon, zeolite and metal-organic framework adsorbents were prepared and adsorption of odorant over these samples was measured. According to the obtained results, the adsorption power of the tested adsorbents in low concentration of odorant was as follows:UiO-66 (Zr)> MIL-101 (Cr)> MOF-199 (Cu)> MIL-53 (Al)> Cu-AC> MIL-53 (Cr)> AgX> AgY> NaX> AC> CuY> NaY > CuX> MIL-101 (Fe)Then the selected adsorbents include Cu-AC, NaX, MIL-101 (Cr) and UiO-66 (Zr) which showed good adsorption performance were investigated in higher concentration of odorant. The results showed that the adsorption power of UiO-66 (Zr) was approximately 3.3 times of Cu-AC and 7 times of NaX. According to the experimental and economic studies conducted in this study, NaX and Cu-AC can be considered as suitable candidates for removing the odorant in accidental situations.در پژوهش حاضر، سنتز و شناسایی جاذب نانوساختار مناسب جهت کاهش یا حذف بوی ادرانت منتشر شده در هوا در مواقع حادثهای صورت گرفته است. در این راستا، نمونه‌های مختلفی از جاذب‌های کربنی ، زئولیتی و چارچوب‌های فلز-آلی تهیه شده و جذب ادرانت بر روی این نمونه‌ها اندازه گیری گردید. با توجه به نتایج بدست آمده، ترتیب قدرت جذب انواع جاذب‌های مورد آزمایش در غلطت های کم ادرانت به صورت زیر بدست آمد: UiO-66(Zr)>MIL-101(Cr)>MOF-199(Cu)>MIL-53(Al)>Cu-AC>MIL-53(Cr)>AgX>AgY>NaX >AC>CuY>NaY>CuX> MIL-101(Fe)سپس جاذب‌های منتخب شامل Cu-AC، NaX، MIL-101(Cr) و UiO-66(Zr) که عملکرد خوبی از خود نشان دادند، جهت جذب ادرانت با غلظت‌های بالا مورد بررسی بیشتر قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که قدرت جذبکنندگی چارچوب فلز-آلی UiO-66(Zr) تقریباً 3/3 برابر جاذب کربنی Cu-AC و 7 برابر جاذب زئولیتی NaX می‌باشد. با توجه به بررسی‌‌های تجربی و اقتصادی صورت گرفته در این پژوهش، جاذب های NaX و Cu-AC میتوانند به عنوان گزینههای مناسب برای حذف ادرانت در مواقع حادثهای مدنظر قرار گیرند.https://jsse.uk.ac.ir/article_3500_e2065cb56f5533494522c46a72f1dfb0.pdfدانشگاه شهید باهنر کرمان و انجمن مهندسی شیمی ایراننشریه علوم و مهندسی جداسازی2008-396314220230321Synthesis of SSZ-13 zeolite membrane and investigation of the effect of lithium, sodium, and potassium ions on the permeance of carbon dioxide, methane, and nitrogenسنتز غشای زئولیتی SSZ-13 و بررسی تاثیر یون‌های سدیم، لیتیوم و پتاسیم در عبوردهی دیاکسیدکربن، متان و نیتروژن1424349810.22103/jsse.2022.3498FAجهانگیرصدیقیاندانشجوی کارشناسی ارشد/دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریزحافظمقصودیعضو هیات علمی/ دانشگاه صنعتی سهندمریمجوادی شریفدانشجوی کارشناسی ارشد/دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند تبریزJournal Article20220410SSZ-13 zeolite membrane was successfully syntesized by secondary growth method. In this paper, the effect of sodium, potassium and lithium as the extra-framework cations on the membrane performance was investigated for carbon dioxide, methane and nitrogen gases. The synthesized membrane containing sodium cation showed a high carbon dioxide permeance of 3.67 × 10-7 mol.m-2.s-1.Pa-1 and ideal selectivities of CO2/CH4 = 44.6 and CO2/N2 = 11 at 300K and 2bar pressure difference. Then, the sodium caions of the membrane layer were exchanged by both potassium and lithium caions to investugate the permeance of the aforementioned gases at different temperatures and pressures. The effect of temperature was studied by calculation of the activation energies of premeations. The results revealed that the presence of lithium in the membrane layer caused a decrease in the carbon dioxide permeance to 1.13 × 10-7 mol.m-2.s-1.Pa-1. However, that was much more for methane, i.e. from 4.51 × 10-9 mol.m-2.s-1.Pa-1 to 5.30 × 10-11 mol.m-2.s-1.Pa-1, and nitrogen, i.e. from 3.31 × 10-8 mol.m-2.s-1.Pa-1 to 5.30 × 10-9 mol.m-2.s-1.Pa-1. Thus, CO2/CH4 and CO2/N2 selectivities increased from 44 to 97 and 11 to 19, respectively. In the ion-exchanged membrane with potassium, the carbon dioxide permeance decreased sharply to 9.81 × 10-8 mol.m-2.s-1.Pa-1. That resulted in sharp reduction in CO2/CH4 and CO2/N2 selectivities from 44 to 2.7 and 11 to 3.87, respectively. Therefor, potassium cation exchange is not suggested for SSZ-13 membrane.در این پژوهش، سنتز غشای زئولیتی SSZ-13 به روش رشد ثانویه و به‌صورت استاتیک انجام شد. سپس، تأثیر یون‌های سدیم، پتاسیم و لیتیوم بر عملکرد آن در عبوردهی و انتخابگری گازهای دیاکسیدکربن، متان و نیتروژن بررسی شد. غشای سنتز شده حاوی یون سدیم می باشد که در فشار 2 بار و دمای 300 کلوین دارای عبوردهی دیاکسیدکربن برابرmol.m-2.s-1.Pa-1 7-10×67/3 و انتخابگری ایده‌آل CO2/CH4 و CO2/N2 به ترتیب 6/44 و 11 می باشد. اثر تبادل یون سدیم در ساختار لایه زئولیتی با یون‌های پتاسیم و لیتیوم در فشارها و دماهای مختلف بر عبوردهی گازهای فوق مورد بررسی و اثر دما از طریق بررسی انرژی فعال‌سازی در عبوردهی گازها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور یون لیتیوم در لایه غشایی عبوردهی دیاکسیدکربن را در دمای 300 کلوین از 7-10× 67/3 به mol.m-2.s-1.Pa-1 7-10×13/1 کاهش می دهد درحالیکه آن مقدار برای متان از mol.m-2.s-1.Pa-1 9-10×51/4 به mol.m-2.s-1.Pa-1 11-10×30/5 و برای نیتروژن در غشا را از mol.m-2.s-1.Pa-1 8-10×31/3 به mol.m-2.s-1.Pa-1 9-10×30/5 می رسد. کاهش شدیدتر عبوردهی گازهای متان و نیتروژن در مقایسه با دی اکسید کربن باعث افزایش انتخابگری CO2/CH4 از 44 به 97 و CO2/N2 از 11 به 19 می شود. در غشای تبادل یونی شده با یون پتاسیم عبوردهی دیاکسیدکربن کاهش بیشتری نسبت به یون لیتیوم از خود نشان داده و به مقدار mol.m-2.s-1.Pa-1 10-8×73/9 می رسد در حالیکه انتخابگری CO2/CH4 از 44 به 7/2 و انتخابگری CO2/N2 از 11 به 87/3 کاهش می یابد. بنابراین، تبادل با یون پتاسیم باعث افت عملکرد غشا شده و توصیه نمی شود.https://jsse.uk.ac.ir/article_3498_fd9dcf1d146272bb05c490d790b6da52.pdfدانشگاه شهید باهنر کرمان و انجمن مهندسی شیمی ایراننشریه علوم و مهندسی جداسازی2008-396314220230321Investigation and Modeling of the Effect of Reflux Ratio on the Separation Efficiency of Hydrogen’s Stable Isotopes in Batch Packed Towerمدلسازی و بررسی تاثیر جریان برگشتی بر روی راندمان جداسازی ایزوتوپ‌های پایدار هیدروژن در برج پرشده ناپیوسته2538355210.22103/jsse.2022.3552FAعلیرضافضلعلیهیئت علمی0000-0001-8970-2479محسنروشناییگروه مهندسی شیمی، دانشگاه اراک0009-0006-2063-6497Journal Article20220216Among the various methods for the separation of stable hydrogen isotopes, water distillation, despite the low separation factor, has many inherent advantages, including the absence of toxic and corrosive components of hydrogen sulfide gas, no need to use electrolysis to convert hydrogen gas to water and no need to catalyst. This research used 11% heavy water and batch distillation in packed tower to produce heavy water. The packing used was polyamide Rashig rings and semi Dixon rings were made of stainless steel. It was tested at a bed height of 2 m and reboiler flow of 5 to 44 lit/hr and Height Equivalent to a Theoretical Plate (HETP) was obtained. Although this height was lower for polyamide packing, it was rejected due to increasing the total organic carbon (TOC) of water. Next, for the Dixon-like packing in the linear part of the diagram, which is optimal for designing operational units, a mathematical model was fitted to the test data, that can be used for prediction among the test interval, with very good aquracy.در میان روش‌های مختلف جداسازی ایزوتوپ‌های پایدار هیدروژن، تقطیر آب با وجود پایین بودن فاکتور جداسازی دارای یک سری مزایای ذاتی از جمله عدم وجود جزء سمی و خورنده گاز سولفید هیدروژن، عدم نیاز به استفاده از روش الکترولیز جهت تبدیل گاز هیدروژن به آب و عدم نیاز به کاتالیست می‌باشد. در این تحقیق از آب سنگین %11و تقطیر ناپیوسته در برج آکنده برای تولید آب سنگین استفاده شد. آکنه‌های مورد استفاده حلقه‌های راشیگ از جنس پلی آمید و حلقه های طرح دیکسون از جنس فولاد زنگ نزن بود. ارتفاع بستر m 2 و در محدوده جریان جوش‌آور از 5 تا lit/hr 44 مورد آزمایش قرار گرفت و ارتفاع معادل سینی تئوری بدست آمد. گرچه این ارتفاع برای آکنه پلی آمید کمتر بود ولی به علت بالا بردن مقدار کل کربن آلی در آب، آکنه پلی آمید مردود اعلام شد. در ادامه برای آکنه طرح دیکسون در قسمت خطی نمودار، که مطلوب برای طراحی واحد های عملیاتی است، مدلی به داده های آزمایش برازش شد که در بازه آزمایش با دقت خوبی می‌تواند برای پیش بینی مورد استفاده قرار گیرد.https://jsse.uk.ac.ir/article_3552_7c220a2091c26a7f5e9f1cfb099511e3.pdfدانشگاه شهید باهنر کرمان و انجمن مهندسی شیمی ایراننشریه علوم و مهندسی جداسازی2008-396314220230321absorption unit Simulation of carbon dioxide from ethane gas of Amirkabir Petrochemical and propose an optimal structure to reduce energy consumptionشبیه‌سازی واحد جذب دی‌اکسید کربن از گاز اتان پتروشیمی امیرکبیر و ارائه ساختاری بهینه برای کاهش مصرف انرژی3954360410.22103/jsse.2023.3604FAمحمد جوادشکوهی قهفرخیگروه مهندسی شیمی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران.صادقصحراییگروه مهندسی مکانیک - پلیمر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان ، خرم آباد، ایرانوحیدذبیحیگروه مهندسی شیمی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران.Journal Article20220703In recent years, according to the environmental restrictions for greenhouse gases, several solutions have been presented to reduce the emission of carbon dioxide, including improving the efficiency of the process, recovering and reusing it in operational units. In this paper, an optimal structure to reduce the consumption of steam and cooling water utilities in carbon dioxide absorption unit of Amirkabir petrochemical is presented and the simulation results were compared with the current energy supply structure of the petrochemical. The simulation validation showed that the proposed model has less error than 3%. According to the analysis, the energy consumption of the reboiler has been reduced by 49.49% for the proposed process. In addition, the analyzes indicated that the proposed structure is able to reduce the consumption of cooling energy in the condenser of the desorption tower and cooler of solvent by 52.53% and 76.84%, respectively. Accordingly, economic analysis was performed and it was found that the cost of providing steam and cooling water in the proposed process was 50.88% and 53.59% lower and in total has been reduced by 51.05%. Sensitivity analysis also showed that the expansion pressure of the clean solvent flow is directly related to the reboiler duty and the consumed steam cost. In addition, it was found that increasing the feed temperature of the desorption tower is another parameter that reduces the energy consumption of the boiler and cooling water in the cooler of solvent.در سال‌های اخیر با توجه به محدودیت‌های زیست محیطی برای گازهای گلخانه‌ای، راهکارهای متعددی به منظور کاهش انتشار دی-اکسید کربن از جمله ارتقاء راندمان فرایند، بازیابی و استفاده مجدد آن در واحدهای عملیاتی ارائه شده است. در این مقاله یک ساختار بهینه برای کاهش مصرف یوتیلیتی‌های بخار و آب خنک‌سازی واحد جذب دی‌اکسید کربن پتروشیمی امیرکبیر ارائه شده است و نتایج شبیه‌سازی با ساختار فعلی تأمین انرژی این پتروشیمی مقایسه شدند. اعتبارسنجی شبیه‌سازی نشان داد که مدل ارائه شده دارای خطایی کمتر از 3% می‌باشد. طبق تحلیل‌های انجام شده شدت انرژی مصرفی ریبویلر برای فرایند پیشنهادی 49/49% کاهش یافته است. علاوه بر این آنالیزها حاکی از این بود که ساختار پیشنهاد شده قادر است تا مصرف انرژی سرمایشی را در چگالنده برج دفع و کولر حلال به ترتیب 53/52% و 84/76% کاهش دهد. بر همین اساس آنالیز اقتصادی نیز انجام گرفت و مشخص شد که هزینه تأمین بخار و آب خنک‌سازی در فرایند پیشنهادی 88/50% و 59/53% کمتر بوده و در مجموع با یک کاهش 05/51% مواجه شده است. آنالیز حساسیت نیز نشان داد که فشار انبساط جریان حلال تمیز با دیوتی ریبویلر و هزینه بخار مصرفی رابطه مستقیم دارد. علاوه بر این مشخص گردید که افزایش دمای خوراک برج دفع نیز یکی دیگر از پارامترهایی است که باعث کاهش مصرف انرژی ریبویلر و آب خنک‌سازی در کولر حلال می‌گردد.https://jsse.uk.ac.ir/article_3604_c254e7753095807e1cca159e48eceb21.pdfدانشگاه شهید باهنر کرمان و انجمن مهندسی شیمی ایراننشریه علوم و مهندسی جداسازی2008-396314220230321Separation modeling in rotating packed beds using Genetic programming methodمدلسازی جداسازی ذرات غبار در بسترهای پرشده‌ی‌دوار با استفاده از روش برنامه نویسی ژنتیک5566362910.22103/jsse.2023.3629FAنداعسگری حسنونددانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایرانامیر احسانفیلی منفرددانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایرانJournal Article20220927In recent years, the high efficiency of dust removal from gases by Rotating Packed Beds has attracted the attention of various industries. However the design process of this equipment using experimental methods and their computational fluid dynamics simulations, Due to the complexity of these beds and the number of parameters affecting their efficiency, using experimental methods for design will be very costly and time-consuming. This research evaluated the performance of Genetic Programming method in modelling these beds. Based on this, with 561 experimental data and using genetic programming, various equations were developed to estimate the system's efficiency. Among the created models, an equation with the least complexity and the most accuracy was selected. Results showed that the obtained equation, with a correlation coefficient of 0.9714, a mean square error of 3.79 and a maximum percentage of error of 1.51, had high accuracy for the design of these Rotating packed beds. Sensitivity analysis of the selected equation was also conducted and the results showed that particle size, rotational speed and liquid flow rate would have the most positive effect on efficiency of these beds.در سال‌های اخیر راندمان بالای غبارزدایی از گازها، توسط بسترهای پرشدهی دوار، مورد توجه صنایع مختلف قرار گرفته است. اما فرآیند طراحی این تجهیزات با استفاده از روش‌های تجربی و یا شبیه‌‌سازی‌های دینامیک سیالات محاسباتی، به علت پیچیدگی این بسترها و تعدد پارامترهای موثر در بازدهی آنها، بسیار پرهزینه و زمانبر خواهد بود. از این رو در این پژوهش عملکرد روش برنامه نویسی ژنتیک در مدلسازی این بسترها مورد ارزیابی قرار گرفت. بر این مبنا، 561 داده‌ی تجربی گردآوری و با استفاده از برنامه‌نویسی ژنتیک معادلات مختلفی برای تخمین بازدهی این دستگاه‌‌ها برازش شد. از میان مدل-های ایجاد شده، معادله‌ای با کمترین میزان پیچیدگی و بیشترین دقت انتخاب شد. بررسی‌‌های صورت گرفته نشان داد که معادله‌ی بدست آمده، با ضریب همبستگی 9714/0، میانگین مربعات خطا 79/3 و بیشترین درصد خطا51/1، از دقت بالایی جهت طراحی این بسترها برخوردار بوده است. همچنین تحلیل حساسیت مدل پیشنهادی نیز انجام شده و نتایج نشان داد که اندازه ذرات، سرعت دورانی و دبی مایع بیشترین تاثیر مثبت را بر بازدهی این بسترها خواهند داشت.https://jsse.uk.ac.ir/article_3629_1305f6c705349316360c3ccfe7cfe847.pdfدانشگاه شهید باهنر کرمان و انجمن مهندسی شیمی ایراننشریه علوم و مهندسی جداسازی2008-396314220230321Heat Integration of Two Low-Temperature Processes: Natural Gas Liquefaction and Air Separation Unitیکپارچه سازی حرارتی دو فرآیند زیر دمای محیط مایع سازی گازطبیعی و جداسازی برودتی هوا6781367810.22103/jsse.2023.3678FAوحیدیاری جانیدانشکده مهندسی شیمی- دانشگاه تهراننسیمطاهونیدانشکده مهندسی شیمی- دانشگاه تهران0000-0002-8324-9746محمد حسنپنجه شاهیدانشکده مهندسی شیمی - دانشگاه تهرانمژگانعباسیانستیتو مهندسی نفت - دانشکده مهندسی شیمی- دانشگاه تهرانJournal Article20230126This research aims to present a new integrated design for Natural Gas Liquefaction and two-column Air Separation Units, each of them with a capacity of 60,000 kg/h. First, each of these two selected units was simulated and optimized using Genetic Algorithm with the aim of reducing total annualized costs. Then, the streams were thermally investigated and after identifying the streams participating in the process heat transfer area, the processes were integrated. The results of the sensitivity analysis of the integrated process indicated that by increasing the outlet pressure of the C-5 compressor, increasing the outlet pressure of the VLV-5 expansion valve and increasing the flow intensity of isopentane refrigerant, the annual cost decreases and by increasing the flowrate of other refrigerant components, the annual cost increases. In the next step, the integrated process was optimized using MATLAB software. The results showed that by integrating these two processes, the amount of the power consumed in the processes increases from 46.6 to 48.5 MW. This increase in power consumption increases the operating costs of the compressors by 4%, capital costs reduce from 246.2 to $218 million, which is reduced by approximately 11%, and the total annualized cost was reduced by $1.2 million /y.هدف این تحقیق ارائه طراحی جدید یکپارچه برای دو واحد مایعسازی گازطبیعی و جداسازی هوای دو برجه هر یک با ظرفیت 60000 کیلوگرم بر ساعت است. ابتدا هر یک از این دو واحد منتخب، شبیه‌سازی و با هدف کاهش هزینه های کلی سالانه، با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شدند. سپس جریانهای دو فرآیند پایه از نظر حرارتی بررسی شده و پس از مشخص کردن جریانهای موجود در ناحیه انتقال حرارت فرآیندی، طرحی برای یکپارچه سازی فرآیندها ارائه شد. نتایج تحلیل حساسیت در واحد یکپارچه نشان داد که افزایش فشار خروجی کمپرسور C-5، افزایش فشار خروجی شیر فشارشکن VLV-5 و افزایش شدت جریان ایزوپنتان مبرد، هزینه‌های سالانه را کاهش و افزایش شدت جریان دیگر اجزای مبرد هزینه‌های سالانه را افزایش می‌دهد. در مرحله بعدی فرآیند یکپارچه در نرمافزار متلب بهینه شد. نتایج نشان داد با یکپارچه سازی و استفاده بهینه از انرژیهای موجود، مقدار کار مصرفی از 6/46 به 5/48 مگاوات افزایش می یابد که باعث افزایش 4 درصدی هزینه عملیاتی کمپرسورها میشود؛ مقدار هزینه سرمایه گذاری از 2/245 به 218 میلیون دلار (11 درصد) کاهش می یابد؛ و میزان هزینه کل سالانه 2/1 میلیون دلار در سال کاهش می یابد.https://jsse.uk.ac.ir/article_3678_2151b4c76b4dcb048d06a5c32942b6f6.pdf