دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
”M.SC ” پایان نامه برای در یافت درجه كارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- مهندسی شیمی
عنوان :
مدلسازی فرایند تراوش تبخیری

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
هدف از این پروژه ارائه مدلی است که قادر باشد رفتار غشای پلیمر غیر متخلخل را در فرایند جداسازی تراوش
تبخیری برای جداکردن متانول از آب پیش بینی کند.
امروزه فرایندهای غشایی به عنوان یک تکنیک مهم جداسازی مورد توجه قرار گرفته و کاربرد وسیعی در زمینه
های مختلف پیدا کرده اند .هر فر ایند جداسازی غشایی با استفاده از یک غشا، موجب انتقال یک جزء به صورت
انتخابی از دیگر اجزاء می شو د .این جداسازی به د لیل اختلاف ها در خصوصیات فیزیكی و شیمیایی غشا واجزاء
تراوایی می باشند .در واقع انتقال از درون غشا به دلیل یک نیروی محرکه اتفاق می افتد .که این نیروی محرکه می
تواند گرادیان فشار ،غلظت،پتانسیل الکتریکی یا دما باشد.
معرفی ( kobber) فر ایند تراوش تبخیری به عنوان یکی از انواع فر ایندهای غشایی در سال ۱۹۱۷ توسط كوبر

یک مطلب دیگر :

شد .با افز ایش هزینه های انرژی نفت در اوایل دهه ۱۹۷٠ فرایند تراوش تبخیری مورد توجه قرار گرفت . با توجه
به این که مکانی سم جداسازی در فرایند تراوش تبخیری بر پایه حلا لیت نفوذ می باشد .در مقایسه با مکانی سم
فرایند تقطیر که بر پایه اختلاف درنقطه جوش می باشد از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
به طور کلی فرایند تراوش تبخیری را می توان به سه مرحله زیر تقسیم کرد:
١- جذب انتخابی غشا در سمت خوراک
٢- نفوذ گزینشی درون غشا
( permeate) ٣- دفع یک بخار در سمت تراوایی
با توجه به وجود دو فاز در فرایند تراوش تبخیری (فاز مایع در سمت خوراک و فاز بخار در سمت
توصیف رفتار انتقال این فرایند بسیار پیچیده است. ، ( (permeate) تراوایی

تلاش های ز یادی برای توسعه یک مدل مناسب انتقال جرم برای توصیف رفتار فر ایند جداسازی تراوش تبخیری
صورت گرفته است .مدلی که در این پروژه ارائه می شود مدل فلاکس استفان ماکسول بسط داده شده در سیستم
سه جزئی بر پایه ترمودینامیک بازگشت ناپذیر است .مزیت اصلی رابطه استفان ماکسول بر پایه ترمودینامیک
بازگشت ناپذیر ،پارامترهای نفوذ و نیروی محرکه است که اهمیت و خصوصیات خود را در فرایندهای مختلف
غشایی حفظ می کنند .بعلاوه نفوذهای دوتایی استفان ماکسول در مخلوط های چند جزئی خصوصیات فیزیکی
خود را نگه می دارند.در حالیکه برای نفوذ فیک وسایر ضرایب نفوذ دو تایی چنین ویژگی بر قرار نیست.
بر هم کنش های ترمودینامیکی از طریق اصلاح معادله کلاسی کفلوری هاگینز برای سیستم سه تایی به منظور
توصیف تعادل پلیمر-مایع و پلیمر _بخار با استفاده از یک دسته پارامترهای قابل تنظیم به کار گرفته شدند.
نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل پیشنهادی ،با وجود پارامترهای تعادل ونفوذ دوتایی ،توانایی توصیف
فر ایند تراوش تبخیری چند جزئی را دار د .در واقع مزیت این روش شامل تعیین پارامترهای بر هم کنش تعادلی
دوتایی از جذب همدمای بخار خالص و تعیین ضر ایب نفوذ استفان ماکسول از تغییرات فلاکس تراوایی جزء خالص
با فشار تراوایی است.
در انتها می توان این مدل را در شر ایط غیر یکنواخت و یا برای سایر غشاهای غیر متخلخل پلیمری وخوراک های
دیگر بسط داد و صحت فرضیات فوق را نتیجه گرفت.
فصل اول
فرایندهای جداسازی
1-1- مقدمه:
بسیاری از عملیات مهندسی شیمی با مسأله تغییر غلظت در محلول ها و مخلوط ها سرو كار دارن د .
كه این تغییرات الزامًا توسط واكنش های شیمیایی صورت نمی پذیرند . این عملیات بیشتر به
جداسازی مخلوط ها به سازنده های آنها مربوط می شو د . در مورد مخلوط ها این اعم ا ل ممكن است به
یك مخلوط معلق و جدا نمودن جزء ج ا مد از مایع (Filtration) طرق كام ً لا مكانیكی مانند صاف كردن
و یا جداسازی اجزاء مختلف و خرد شدة یك مخلوط با اندازه های مختلف از طریق غربال كرد ن و
جداسازی ذرات جامد آسیاب شده با استفاده از اختلاف جرم ویژة آنها صور ت گیرد . از طرف دیگر در
صورتی كه عملیات مورد نظر سبب به وجود آمدن تغییراتی درتركیب مخلوط ها شود آنها را عملیات
انتقال جرم می نامن د . اهمیت این عملیات كام ً لا واضح است چون ندرتًا می توان یك فرآیند شیمیایی
را یافت كه نیاز به خالص سازی اولیه مواد خام و یا جداساز ی نهائی محصولات از محصولات جانبی
حاصله از واكنش نداشته باشد و به دلائل مذكو ر ، عملیات انتقال جرم عمومًا مورد استفاده قرار
می گیرند. با مشاهده برج های تقطیر متعدد در یك پالایشگاه نفت دیده می شود كه در هریك از آنها
عملیات انتقال جرم صورت می پذیر د . غالبًا قسمت اعظم هزینه های مربوط به یك فرآیند صرف انجام
جداسازی های وابسته می گرد د . مخارج مربوط به این جداسازی ها و خالص سازی ها، بستگی مستقیم
به نسبت غلظت نهائ ی به غلظت ابتدایی مواد جدا شده خواهد داشت اگر این نسبت بزرگ باشد،
قیمت تمام شده محصول بالاتر خواهد رفت.