تحقیق درمورد اتانول اتیلن گلیکول 11ص

اختصاصی از هایدی تحقیق درمورد اتانول اتیلن گلیکول 11ص دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

اتانول

تاریخچه

اتانول برای انسان از دوران باستان شناخته شده بود، زیرا این ماده ، جزء اصلی مشروبات الکلی است. جداسازی آن بصورت اتانول نسبتا خالص احتمالا اولین بار توسط "جابر بن حیان" که صنعت تقطیر را گسترش داد، انجام شده است. البته بیشتر گمان می‌رود که اتانول خالص توسط "محمد زکریای رازی" دانشمند ایرانی تولید شده باشد.

فرایند تولید

اتانول مورد استفاده در نوشابه‌های الکلی توسط فرایند تخمیر از متابولیسم گلوکز توسط گونه مخصوصی از مخمرها در غیاب اکسیژن تولید می‌شود و در پایان فرایند تخمیر غلظت اتانول را با تقطیر بالا می‌برند. برای مخلوط اتانول با آب بالاترین نقطه آزئوتروپ جوش برای 95% الکل و 5% آب است. بنابراین جزء تقطیر شده مخلوط اتانول و آب نمی‌تواند خالصتر از 95 درصد باشد. برای تولید اتانول خالص‌تر ، مقدار کمی بنزن به آن اضافه می‌شود.

بنزن ، آزئوتروپ سه‌گانه ‌ای با آب و اتانول تشکیل می‌دهد و مخلوط دوباره تقطیر می‌شود. نتیجه این فرایند بدست آوردن اتانول بدون آب است. با این همه چند ppm بنزن در اتانول باقی می‌ماند که جذب آن در بدن از مشخصه‌های آسیب کبدی است که در افراد الکلی دیده می‌شود.

تولید اتانول صنعتی

اتانول سوخت نسبتا خوبی برای موتورهاست و در صنعت ، بصورتهای مختلفی استفاده می‌شود. اتانول مورد مصرف در صنعت را معمولا از واکنش کاتالیزوری آب با اتیلن تولید می‌کنند. این یک واکنش افزایشی است که در آن یک مولکول آب شکافته شده ، قطعات حاصل از آن به اتمهای کربن در پیوند دوگانه اضافه می‌شود. این فرایند ، تولید اتانول اقتصادی‌تر از تولید آن با مخمر است.

امروزه برای تولید تجارتی آسان آن تخمیر مواد آلی زائد مانند خرده چوب و خاک اره پیشنهاد شده است. اتانول صنعتی برای مصرف انسان ، نامناسب است، زیرا به آن ، مقادیر کمی متانول و مواد سمی دیگر اضافه می‌شود.

خواص فیزیکی

اتانول ، مایعی قابل احتراق و بی‌رنگ بوده ، یکی از انواع الکلهای موجود در نوشابه‌های الکلی است. گرانروی آن ، مانند آب است و بوی نسبتا تندی دارد. در صنعت بعنوان حلال و ماده واسطه شیمیایی برای تولید بیشتر ترکیبات آلی استفاده می‌شود. بدلیل تشکیل پیوند هیدروژنی با هر نسبتی در آب حل می‌شود. اتانول در مقایسه با ترکیبات آلی که وزن مولکولی یکسانی با آن دارند، نقطه جوش بالاتری دارد.

به عنوان مثال نقطه جوش پروپان که تقریبا وزن مولکولی برابری با اتانول دارد، 43- درجه سانتی‌گراد است، درحالی‌که نقطه جوش اتانول 78 درجه سانتی‌گراد است. دلیل این اختلاف ، وجود پیوندهای هیدروژنی مربوط به گروه OH است که نیروی جاذبه میان مولکولهای مجاور را افزایش می‌دهد. اتانول خاصیت ضعیف اسیدی و بازی از خود نشان می‌دهد که خاصیت بازی آن بدلیل جفت الکترون تنهای اکسیژن بوده و خاصیت اسیدی آن ، بخاطر پیوند هیدروژن با عنصر الکترونگاتیو اکسیژن است. اتانول با فلزات فعال ( Na و K و Mg و … ) وارد واکنش شده ، اتوکسید ایجاد می‌کند.

کاربرد

اتانول بدلیل نقطه ذوب پائین در صنعت ضدیخ‌سازی استفاده می‌شود. حلال بسیار خوبی است و در صنعت عطرسازی ، رنگسازی و … استفاده می‌شود. محلول %85 – 70 آن بعنوان محلول ضدعفونی کننده کاربرد دارد. اتانول با تغییر دادن پروتئین و حل کردن چربی ، میکرو ارگانیسمهای آنها را از بین می‌برد. البته این عمل فقط در برابر باکتریها و ویروسها و قارچها موثر است، ولی در مقابل هاگ ، باکتریها تاثیری ندارد. اتانول همچنین در صنایع مشروبات الکلی به میزان گسترده ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نکته مهم

مصرف بیش از حد مشروبات الکلی ، بدلیل وجود اتانول در ترکیب آنها باعث ایجاد عوارض بسیاری در سلامتی انسان می‌شود که عبارتند از :

عوارض حاد

تهوع ، استفراغ ، افسردگی ، تنگی نفس.

عوارض مزمن

اعتیاد به الکل (الکسیم) ، سایروز کبدی ، تاثیر در سلسله اعصاب مرکزی ، تاثیر در حافظه در بلند مدت.

اتانول ، مکمل سوخت خودروها

زمانیکه برای جهانیان و به ویژه کشورهای پیشرفته صنعتی، روشن شد که نه منابع انرژی ارزان و فراوان حاصل از سوختهای فسیلی آنقدر که تصور می‌شد دوام خواهند داشت و نه محیط‌زیست بس گرانبهای بشر که با این سرعت رو به تخریب است به شکل گذشته خود باز خواهد گشت ، مسأله ضرورت بهره‌گیری از انرژیهای تجدیدپذیر و تمیز و پاک بعنوان مسأله اصلی رو در روی تمدّن چهره نشان داد

روشن است از این میان، با توجه به نقش اصلی صنعت حمل‌ونقل در تمدن امروز بشر بحث جایگزین کردن سوختهای فسیلی به عنوان نیروی محرک این صنعت با سوختهای حاصل از منابع تجدیدپذیر و بدون ضرر برای محیط‌زیست و سلامت انسانها در رأس هرم توجه کشورهای صنعتی و مصرف‌کنندگان عمده انرژی تجدیدناپذیر قرار گرفت و تجربه عملی دو دهه اخیر اتانول (الکل اتیلیک) را بعنوان تنها آلترناتیو عملی، اقتصادی و قابل قبول برای محیط‌زیست جهانی مطرح کرد.

متأسفانه تاکنون به دو دلیل عمده جایگزین‌سازی سوختهای فسیلی بوسیله اتانول در صنعت حمل‌ونقل جهان به کندی و تنها با گستردگی محدود صورت گرفته است.

1. فراوانی و ارزانی نسبی سوختهای فسیلی (بنزین و گازوئیل)

تحقیق در مورد مطالعه تجربی جداسازی اتیلن گلیکول از پسابهای آبی

اختصاصی از هایدی تحقیق در مورد مطالعه تجربی جداسازی اتیلن گلیکول از پسابهای آبی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه105

بخشی از فهرست مطالب

عنوان مطالب

شماره صفحه

چکیده                                                                                                                   1 

مقدمه                                                                                                                    2                                                                                    

فصل اول : اتیلن گلیکول،روشهای تولید و کاربردها

• 1-1) مقدمه            3
• 1-2)روش تولید               4
• 1-3)کاربردهای اتیلن گلیکول              5
• 1-4)خطرات صنعتی                6
• 1-5)منطق بازیابی اتیلن گلیکول               7
• 1-6)فرایندهای مختلف بازیابی اتیلن گلیکول                                                                10
•                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

فصل دوم : فرایند جداسازی تقطیر غشایی

• 2-1)مقدمه                                                                                                        13

• 2-2)مشخصات غشاهای تقطیر غشایی                                                                       20
• 2-3)مزایای تقطیر غشایی        22
• 2-4)گرفتگی غشا               23
• 2-5)پلاریزاسیون دما وپلاریزاسیون غلظت                                     23
• 2-6)ساخت غشاهای تجاری برای فرایند تقطیر غشایی                                                    24
• 2-7)مدلهای توسعه یافته جهت فرایند تقطیر غشایی        33
• 2-8)انتقال جرم در فرایند تقطیر غشایی           36
• 2-9)انتقال گرما در فرایند تقطیر غشایی                                                                     41
• 2-10)آنالیز و تخمین انرژی مصرفی در فرایند تقطیر غشایی          45
• 2-11)زمینه های که در تقطیر غشایی کم کار شده                                                         50
• 2-12)چشم اندازی بر آینده ی تقطیر غشایی           51

فصل سوم :مواد و روشهای انجام آزمایشات                                                

3-1)سیستم آزمایشگاهی                                                                                         54                                                      

3-2)تجهیزات مورد استفاده در فرایند تقطیر غشای خلاء                                                   56

3-3)طراحی آزمایش ها                                                                                            58

3-4)پارامترهای موثر در فرایند تقطیر غشایی                                                                  61

3-5)طراحی آزمایش به وسیله ی نرم افزار MINITAB                                                   63

فصل چهارم :نتایج آزمایشها و بحث

4-1)نتایج حاصل از آزمایش ها                                                                                   64

4-2)تحلیل آماری نتایج آزمایشگاهی مربوط به شار محصول                                                66

4-3) بررسی تاثیر هریک از پارامترهای فرایندی به روی شار جریان تراوشی                             69

4-4) تحلیل آماری نتایج آزمایشها مربوط به درصد جداسازی(R) اتیلن گلیکول                         77

4-5)  تحلیل  نمودار مربوط به فاکتور جداسازی اتیلن گلیکول                                            78

4-6)آزمایشها مربوط به تایید نتایج آزمایشهای انجام شده                                                  84 

نتیجه‌گیری و پیشنهادات                                                                                                       85

منابع و ماخذ                                                                                                                           86

 

فهرست جدول ها

عنوان

شماره صفحه

1-1)مشخصات شیمیایی و فیزیکی اتیلن گلیکول و آب                                         4

2-1)مشخصات غشاهای تخت تجاری در فرایند تقطیر غشایی                                   25                                                              

2-2)مشخصات غشاهای موئینه و الیاف توخالی در فرایند تقطیر غشایی                     26

2-3)شار نفوذی گزارش شده مربوط به غشاهای تجاری صفحه تخت                         27

2-4)شار نفوذی گزارش شده مربوط به غشاهای تجاری موئینه والیاف توخالی              28

2-5)شار نفوذی گزارش شده مربوط به غشاهای صفحه تخت مختلف ساخته شده         30

2-6)شار نفوذی گزارش شده مربوط به غشاهای الیاف توخالی مختلف ساخته شده        31

2-7)انرژی مصرف شده در سیستمهای مختلف تقطیر غشایی                                 47

2-8)تخمین هزینه ی تولید آب برای سیستمهای مختلف تقطیر غشایی                    49

3-1)مشخصات غشاهای مورد استفاده                                                           56

3-2)فاکتورهای قابل کنترل و سطوح انتخابی                                                   68

3-3)ماتریس آرایه ی L9                                                                           69

4-1)نتایج بدست آمده برای غشای پلی پروپیلن(PP)                                         70

4-2)نتایج بدست آمده برای غشای PTFE                                                    71

4-3)نتایج آماری بدست آمده برای شار محصول                                                72

4-4)نتایج آماری بدست آمده برای فاکتور جداسازی                                            75

4-5)مقایسه نتایج آزمایش ها تایید کننده با پیش بینی روش تاگوچی                       90

فهرست نمودارها

عنوان

شماره صفحه

1-1)منحنی انجماد محلول آبی اتیلن گلیکول                                             

  7

1-2) فشار بخار محلولهای آبی اتیلن گلیکول در دماهای مختلف                

  8

2-1)نرخ رشد تحقیقات در زمینه MD به شکل تعداد مقالات سالانه منتشر شده                     

  14

2-2) تعداد مقالات منتشر شده در زمینه ی مطالعات تجربی و مدلسازی روی MD                         

  15

2-3) روند رشد تعداد مقالات منتشر شده در زمینه ی ساخت غشای MD                                   

  16

3-1)مراحل انجام آزمایش با استفاده از روش تاگوچی                                                            

  64

4-1)تغییرات شار با زمان برای غشای PP و PTFE                                                            

  71

4-2)تاثیر پارامترهای فرایند به روی شار محصول غشای PP و نسبت SN آنها                            

  73

4-3)تاثیر پارامترهای فرایند به روی شار محصول غشای PTFE و نسبت SN                                                                 

4-4)درصد توزیع سهم هریک از پارامترها روی شار تراوش کننده ی غشا                                                               

  74

  75

4-5)تاثیر پارامترهای فرایند روی فاکتور جداسازی غشاء PP و نسبت SN                        77

4-6)تاثیر پارامترهای فرایند روی فاکتور جداسازی غشاء PTFE و نسبت SN                    78

4-7)مقایسه تاثیر دما روی فاکتور جداسازی دو غشای PP و PTFE                               79

4-8)مقایسه تاثیر فشار روی فاکتور جداسازی دو غشای PP و PTFE                             79

4-9)مقایسه تاثیر پارامتر غلظت خوراک روی فاکتور جداسازی دو غشای PP و PTFE          80

4-10) مقایسه تاثیر پارامتر شدت جریان روی فاکتور جداسازی دو غشای PP و PTFE         80

4-11)توزیع سهم هریک از پارامترها روی فاکتور جداسازی غشای PP                            81

4-12) توزیع سهم هریک از پارامترها روی فاکتور جداسازی غشای PTFE                       81

4-13)مقایسه ی تاثیر پارامتر دما روی شار غشای PP و PTFE و نسبت SN                     83

4-14) مقایسه ی تاثیر پارامتر فشار خلاء روی شار غشای PP و PTFE و نسبت SN            85

4-15)  مقایسه ی تاثیر پارامتر شدت جریان روی شار غشای PP و PTFE و نسبت SN        87

4-16)  مقایسه ی تاثیر پارامتر غلظت خوراک روی شار غشای PP و PTFE و نسبت SN       89                                            

فهرست شکل‌ها

عنوان

شماره صفحه

2-1)گونه های مختلف فرایند جداسازی تقطیر غشایی                                        17      

2-2)تصویر SEM از سطح بالایی(a) و سطح مقطع (b) غشاهای صفحه تخت          32

2-3)مکانیزم های مختلف انتقال در مدل Dudty Gas                                   38

2-4)انتقال گرما در فرایند تقطیر غشایی                                                      41

2-5)شماتیک فرایند عملیاتی MD همراه با بازیابی گرما به وسیله ی مبدل حرارتی    46

3-1)شماتیک فرایند تقطیر غشایی خلاء                                                     55

چکیده:

در این پایان نامه امکان استفاده از تقطیر غشایی خلاء برای تغلیظ اتیلن گلیکول به عنوان یک مایع خنک کننده با ارزش بررسی شده است. آزمایشهای تقطیر غشایی با یک مخلوط آب - اتیلن گلیکول و با استفاده از یک سلول جریان مماسی و غشاهای مختلف و در شرایط عملیاتی متفاوت انجام شد. این فرایند با 2 غشای صفحه تخت آبگریز میکرو متخلخل PP و PTFE و با استفاده از پمپ خلاء و کندانسور برای بازیابی و جمع آوری بخار آب ، صورت پذیرفت. اثر پارامترهای عملیاتی گوناگون روی بازده تغلیظ اتیلن گلیکول مورد مطالعه قرار گرفت. 4 پارامتر در 3 سطح انتخاب شدند که عبارتند از : دما(40 ،50 و 60 )، فشار پایین دست(خلاء)(30 ،70 و 100 mbar)، دبی جریان(60 ،90 و 120 lit/h)، غلظت(30، 40 و50 wt%). روش تاگوچی به منظور حداقل کردن تعداد آزمایشها استفاده شد. نتایج نشان می دهد که افزایش دما و کاهش فشار خلاء شار پرمیت را بهبود می بخشد. شار پرمیت به شدت از دمای خوراک ورودی اثر می پذیرد. در شرایط دما 60  و فشار خلاء 30 mbar و غلظت 30 wt% و دبی خوراک 60 l/h، شار تولیدی پرمیت به حداکثر مقدار خود می رسد.

مقدمه :

امروزه قوانین محیط زیستی محدودیت های زیادی را برای صنایع به وجود آورده است تا آنجا که عمده ی هزینه ها در طراحی های جدید کارخانجات، در نظر گرفتن اینگونه قوانین و ایجاد صنعت پاک و بدون آلاینده می باشد. لذا در دهه های اخیر به شدت به روی تصفیه پسابها و ضایعات حاصل از صنایع تاکید شده است. به جهت تنوع محصولات حاصل از نفت و صنایع مرتبط، محدوده وسیعی از پسابها و ضایعات با درصد آلایندگی گوناگون تولید می شوند و از طرفی از آنجا که نفت و گاز جزء منابع تجدید ناپذیر به حساب می آیند لذا کوشش در مصرف بهینه و صحیح این منابع در اکثر کشورها به شدت مورد توجه قرار گرفته است. یکی از راههای ذخیره کردن و استفاده صحیح ، بازیابی و تصفیه پسابهای صنایع می باشد. امروزه تکنولوژی بازیافت و تصفیه پسابها هم بعلت کمک به کاهش آلودگی محیط زیستی و هم حفظ منابع ملی به سرعت رو به رشد می باشد و روش های جدید و پربازده ی در این زمینه ابداع شده است. متاسفانه در کشورهایی که دارای منابع نفت و گاز هستند به این موضوع توجه خاصی نمی گردد و فقط این مسائل مورد توجه مجامع علمی و دانشگاهی قرار گرفته است.

اتیلن گلیکول یکی از محصولات با ارزش می باشد، کاربرد وسیع این ماده به خصوص در تهیه ضدیخ و سیستمهای خنک کننده آنرا جزء مهمترین محصولات صنایع پتروشیمی قرار داده است. به تبع کاربرد فراوان آن در صنعت ، ضایعات حاوی اتیلن گلیکول که همراه با مقدار زیادی آب می باشند نیز به وفور وجود دارد. میزان قابل توجهی از این پسابها سالانه تولید می شود، لذا بازیابی این ماده و جدا کردن آب از آن می تواند بسیار سودمند و مفید باشد.

از طرفی در واکنش تولید اتیلن گلیکول مقدار زیادی آب به منظور افزایش تولید محصول اصلی اتیلن گلیکول و کاهش تولید محصولات جانبی به واکنش اضافه می شود. هنگامیکه نسبت مولی آب به اکسید اتیلن 1:22 باشد، بیشترین مقدار اتیلن گلیکول و مقدار زیادی آب تولید می شود. بنابراین محصول حاوی مقدار زیادی آب می باشد که بایستی از طریق جداسازی ، خالص سازی و تغلیظ شود.

در این خصوص سعی شده در ابتدا توضیحاتی در مورد خواص و کاربردهای این ماده و سپس به روش هایی که تاکنون برای بازیابی و تغلیظ آن به کار رفته است پرداخته شود.سرانجام،هدف این پروژه مطالعه آزمایشگاهی جداسازی و تغلیظ کامل(تقریبا 99%) اتیلن گلیکول از محلول آبی آن توسط تکنولوژی و فرایند تقطیر غشایی می باشد.

فصل اول

اتیلن گلیکول ،کاربردها و روشهای تصفیه

1-1)مقدمه :

اتیلن گلیکول (مونو اتیلن گلیکول1) با نام آیوپاک اتان 1و2 – دیول یک الکل با دو گروه عاملی می باشد.اتیلن گلیکول ماده ی شیمیایی است که به سبب پایین بودن نقطه انجماد و بالا بودن نقطه جوش به طور گسترده در خنک کننده ها و به عنوان ضدیخ و ضد جوش در  وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرد.در حالت خالص، مایعی بی رنگ، لزج ،با مزه ی شیرین می باشد.جرم ملکولی 62.068 ،چگالی 1.1132  g/cm3  ،نقطه جوش 197.5 و دارای فراریت کمی می باشد.فشار بخار آن در 25 در حدود 12.25 Pa می باشد.اتیلن گلیکول سالهاست  به دلیل صدماتی که به سیستم عصبی و کلیه ها می رساند در زمره مواد سمی شناخته شده است.

این ماده برای اولین بار در سال 1859 به وسیله شیمیدان فرانسوی چارلز ورتز2 تهیه شد و در میزان کم در زمان جنگ جهانی اول به عنوان سیال خنک کننده و بخشی از آن در تولید مواد منفجره مورد استفاده قرار گرفت.تولید انبوه صنعتی این ماده در سال 1927 وقتی که ماده ی اولیه آن یعنی اکسید اتیلن به راحتی و ارزان در دسترس سازندگان قرار گرفت،آغاز شد.این ماده وقتی برای اولین بار معرفی شد انقلابی هرچند کوچک در صنعت هواپیمایی خلق کرد هنگامیکه به جای آب به عنوان خنک کننده در رادیاتور ها استفاده شد،این ماده به دلیل بالا بودن نقطه جوش خود این امکان را فراهم کرد که رادیاتورهای کوچکتر در حرارتهای بالاتر هم کار کنند.قبل از تولید این ماده اکثر سازندگان هواپیماها از سیستمهای خنک کننده تبخیری که از آب با فشار بالا استفاده می کردند ،بهره می جستند بطوریکه این سیستمها غیر قابل اعتماد و در عملیات جنگی به آسانی آسیب پذیر بودند چرا که این سیستم فضای زیادی را در اتاق هواپیما اشغال می کرد و به راحتی می توانست مورد اصابت گلوله قرار گیرد.[1]

1-Mono Ethylene Glycol(MEG)

2-Charles Wurts

جدول1: مشخصات شیمیایی و فیزیکی اتیلن گلیکول و آب

1-2) روش تولید :

هیدرولیز اکسید اتیلن متداولترین روش تولید EG می باشد.اکسید اتیلن با آب طبق معادله زیر واکنش می دهد :

C2H4O + H2O                    HOCH2CH2OH    

این واکنش به وسیله کاتالیزور اسید یا باز تسریع می شود و یا در pH خنثی با افزایش دما انجام می گردد. جریان خوراک حاوی اکسید اتیلن (حاصل از اکسیداسیون مستقیم اتیلن) و آب می باشد. مخلوط تحت فشار و در دمای 100  که در انتهای واکنش به 170   می رسد به داخل راکتور فرستاده می شود. مقداری از دی و تری اتیلن گلیکول به وسیله واکنش اتیلن گلیکول و اکسید اتیلن اضافی تولید می شوند. در این واکنش آب اضافی به اکسید اتیلن به منظور افزایش مقدار اتیلن گلیکول در محصولات و کاهش دی اتیلن گلیکول و تری اتیلن گلیکول افزوده می شود. هنگامیکه نسبت مولی آب به اکسید اتیلن 22 به 1 باشد ، بیشترین مقدار اتیلن گلیکول و 68% وزنی آب تولید می شود.بنابراین محصول حاوی مقدار زیادی آب می باشد که بایستی جدا گردد. محلول گلیکول خام در چند تبخیرکننده تغلیظ می شود و جداسازی نهایی به وسیله تقطیر انجام می شود.[1]

1-3)کاربردهای اتیلن گلیکول:

1-3-1)ضدیخ و خنک کننده

بیشترین کاربرد اتیلن گلیکول در تولید مایع ضدیخ1 و خنک کننده2 است. محصولات بر پایه گلیکول به مدت چندین سال برای کاهش دمای یخ زدن و افزایش نقطه جوش خنک کننده موتور مورد استفاده قرار می گیرند. مواد افزودنی به گلیکول ، مانع خوردگی در سیستم خنک کننده می شوند. امروزه عمده ی ضد یخها بر مبنای اتیلن گلیکول می باشند اما محصولات پروپیلن گلیکول3(PG) نیز در حال رشد می باشند. محصولات EG ارزانتر از PG بوده و در مقابل سمیت محصولات EG بیشتر از PG می باشد. اما هنوز EG جزء اصلی همه ی ضدیخها می باشد.

بدون توجه به نوع گلیکول مصرفی ، خنک کننده موتور چهار کار مهم را انجام می دهد. این موارد انتقال حرارت ، کاهش دمای