دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیندهای صنعت نفت

عنوان:

مدلسازی و شبیه سازی رآکتور واکنش زوج شدن اکسیداسیونی متان (OCM) به منظور تولید اتیلن

چکیده

در تحقیق حاضر سعی شده است که با توجه به اهمیت فرآیند اکسیداسیون مزدوج متان در غیاب کاتالیست برای تولید هیدروکربن های سنگین تر به خصوص اتیلن، رفتار سینتیکی این واکنش بررسی شده و با مدلسازی رآکتور این فرآیند، پروفیل گزینش پذیری محصولات با نتایج تجربی اصلاح و سپس تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی از جمله نسبت متان به اکسیژن، دما و زمان اقامت بر روی مدل به دست آمده بررسی گردد.

این واکنش در یک رآکتور لوله ای از جنس آلفا آلومینا به قطر 8mm و طول 65cm به همراه ترموکوپلی در محور آن به قطر 4mm انجام می گیرد.

دمای رآکتور ثابت و برابر 1100^K، فشار اتمسفریک، نسبت مولی متان به اکسیژن 4، شدت خوراک ورودی به آن 9/282 mol/sec می باشد. در زمان اقامت 1/8 ثانیه، تبدیل متان 30 درصد، اکسیژن 100 درصد و بازده تولید اتیلن 8 درصد می باشد.

مدل سینتیکی شامل 32 واکنش، 10 مولکول و 11 رادیکال می باشد. معادلات موازنه جرم جزئی برای تمام مولکول ها و رادیکال ها و نیز موازنه انرژی بر روی کل سیستم نوشته شده است. مدل بررسی شده مدل رادیکالی می باشد، زیرا ثابت شده است که فرض حالت پایدار برای اجزای رادیکالی، منجر به خطا در نتایج شبیه سازی می شود. با عدم پذیرش این فرض به خاطر اختلاف فاحشی که بین غلظت های اجزای مولکولی و رادیکالی وجود دارد، معادلات بقای جرم رفتاری از خود نشان می دهند که به سختی معادلات معروف است. حل عددی دستگاه معادلات سخت از طریق روش های معمول امکان پذیر نیست و به تکنیک ویژه ای نیازمند است. در این پروژه از روش Gear برای حل دستگاه معادلات سخت استفاده شده است که برنامه کامپیوتری تهیه شده برای حل این معادلات براساس این روش عمل می کند.

در مدل سینتیکی اصلاح شده گزینش پذیری اتان با نتایج تجربی به خوبی مطابقت دارد، اما گزینش پذیری مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و اتیلن با خطا توأم است که نشان می دهد حذف برخی از واکنش ها، برای ساده شدن مدل سینتیکی و نیز فرضیات ساده کننده در مدل ریاضی رآکتور سبب ایجاد خطا شده است.

همچنین پس از بررسی پارامترهای عملیاتی با مدل سینتیکی اصلاح شده نهایی، مشخص شد که با کاهش دما، زمان اقامت و نسبت متان به اکسیژن، گزینش پذیری نسبت به اکسیدهای کربن کاهش یافته و نسبت به اتان افزایش می یابد و در این صورت از آنجا که اتیلن از اتان تولید می شود، گزینش پذیری آن کاهش می یابد.

مقدمه

در سال های اخیر به دلیل بحران انرژی فسیلی، بخصوص نفت خام محققان در تلاشی برای جایگزینی آن با ماده دیگری شده اند که بتوانند از آن هم به عنوان سوخت و هم به عنوان منبع تولید محصولات پتروشیمی (شکل 1-1) استفاده کنند. به دلیل ذخایر هنگفت گاز طبیعی در جهان، که نیاز صدها سال دنیا را برآورده می سازد، آن را انتخاب خوبی برای این جایگزینی دیده اند.

نظر به اینکه بخش عمده گاز طبیعی را متان تشکیل می دهد، موضوع تبدیل گاز طبیعی نیز عملا به تبدیل گاز متان محدود می شود. از آنجایی که پیش بینی می شود متان منبع اصلی مواد شیمیایی آینده را تشکیل دهد، علیرغم پایداری این مولکول، پژوهش های بسیاری برای وارد کردن این مولکول در واکنش های تبدیل مستقیم به اتیلن، متانول، فرمالدئید، استیلن و… صورت گرفته است.

بنابراین تبدیل مستقیم متان به اتیلن به عنوان ترکیب کلیدی محصولات پتروشیمی، از نظر علمی و اقتصادی بسیار مهم است.

در کشور ما نیز که در شمار بزرگترین دارندگان ذخایر گازی جهان به شمار می رود، دستیابی به تکنولوژی اکسیداسیون مزدوج به منظور تولید هیدروکربن های C2+ از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این پروژه هم با توجه به اهمیت فرآیند مذکور، مراحل اجرای طرح به صورت زیر دنبال می گردد:

– مطالعات جامع کتابخانه ای که شامل جستجو، مکان یابی مقالات، انتخاب مقالات و Patent های مربوط به طرح.

– نوشتن مدل ریاضی که شامل بررسی مکانیسم و سینتیک واکنش، موازنه جرم و انرژی و ارائه روش حل برای حل همزمان معادلات دیفرانسیل.

– نوشتن برنامه کامپیوتری و حل آن.

– استفاده از داده های آزمایشگاهی برای شبیه سازی.

– مقایسه نتایج تجربی با شبیه سازی راکتور فرآیند.

– تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده.

این تحقیق طبق فصول زیر دسته بندی شده است:

فصل اول: نگاهی اجمالی بر روش های مختلف تولید اتیلن و کلیاتی مربوط به تاریخچه اکسیداسیون مزدوج متان و نیز شرح فرآیند مورد استفاده در تحقیق.

فصل دوم: مدلسازی ریاضی و سینتیک واکنش.

فصل سوم: ارزیابی نتایج شبیه سازی.

و در ادامه هم منابع و مراجع مستقیم، غیرمستقیم و نوشتن برنامه کامپیوتری مربوطه آورده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                          صفحه

فصل اول: مقدمه

1-1. پیرازین ها 2

1-2. ساختار پیرازین ها 2

1-3. سنتز پیرازین ها 4

1-3-1. استفاده از ترکیبات 1و2-دی آمینها با ترکیبات 1و2-دی کربونیلدار. 4

1-3-2. استفاده ازترکیب -آمینو کربونیل.. 5

1-3-3. استفاده از – آمینو هیدروکسیلها 5

1-3-4. استفاده از اکسیم ها 6

1-3-5. استفاده از اتیلن دی آمین.. 6

1-3-6. استفاده از α-هالوکتون ها در حضور مایکروویو. 6

1-3-7. واکنش درون مولکولی 6

1-4. سنتز پیریدو]3و4-[b پیرازین.. 7

1-4-1. واکنش3و4-دی آمینوپیریدین با ترکیبات 1و2-دی کربونیل دار. 7

1-4-2. واکنش 5-برومو-3و4- دی آمینو پیریدین با 2-(متیل تیو)-1-فنیل اتانون. 7

1-5. واکنش های پیرازین‌ ها 8

1-6. کینوکسالین ها 10

1-7. روش های سنتز کینوکسالین ها 10

1-7-1. تراکم دی آمین های آروماتیک با ترکیبات دی کربونیل دار. 10

1-7-2. حلقه زایی درون ملکولی.. 11

1-7-3. تجزیه حلقه. 12

1-7-4. سنتز کینوکسالین های جوش خورده 12

1-7-5. استفاده از کینوکسالین-آلفاکتول یا دی اون. 15

1-7-6. با استفاده از  گلی اکسال آزاد به عنوان سینتن.. 17

1-7-7. استفاده از دی کتون یا سینتن مربوطه. 17

1-7-8. استفاده از دی کتون ها برای تولید یک محصول. 18

1-7-9. استفاده از دی کتون برای تولید دو محصول ایزومری.. 19

1-8. واکنش های کینوکسالین ها 20

1-8-1. واکنش های جایگزینی.. 20

1-8-2. کاهش: 20

1-8-3. سنتزپیرازولوکینوکسالین ها از کینوکسالین ها 21

1-9. کاربرد کینوکسالین ها 22

1-9-1. فعالیت آنتی باکتریایی.. 22

1-9-2. فعالیت های ضد سرطانی کینوکسالین ها 23

 فصل دوم: بحث و بررسی

2-1. روش ها ی تهیه آریل گلی اکسال‌ ها 25

2-2. روش کلی سنتز مشتقات آریل پیریدو]2و3-[b پیرازین ها 27

2-2-1. سنتز 3-فنیل پیریدو]2و3-[b پیرازین.. 28

2-2-2. سنتز 3-(4-نیتروفنیل) پیریدو]2و3-[b پیرازین.. 28

2-2-3. سنتز3-(4-کلرو فنیل) پیریدو]2و3- [b پیرازین.. 29

2-2-4. سنتز 3-(4-فلوئور فنیل) پیریدو]2و3- [bپیرازین.. 29

2-2-5. سنتز3- (3-متوکسی فنیل) پیریدو]2و3- [b پیرازین.. 30

2-2-6. سنتز 3-(4-متوکسی فنیل) پیریدو]2و3- [b پیرازین.. 30

2-2-7. سنتز3-(3و4-دی متوکسی فنیل) پیریدو]2و3- [b پیرازین.. 31

2-2-8. سنتز 3-(]1و1ّ- بای فنیل[4-ایل)- پیریدو]2و3- [b پیرازین.. 32

2-3. سنتز مشتقات 5-آریل پیرازین-2و3-دی کربونیتریل.. 33

2-3-1. سنتز 5-فنیل پیرازین-3،2–دی کربونیتریل.. 33

2-3-2. سنتز  5-( 4-کلروفنیل) پیرازین-3،2–دی کربونیتریل.. 33

2-3-3. سنتز  5-( 4-متوکسی فنیل) پیرازین-3،2–دی کربونیتریل.. 34

2-3-4. سنتز5-(]1و1ّ- بای فنیل[4-ایل)- پیرازین-3،2–دی کربونیتریل.. 34

2-3-5. سنتز 3-(4-برومو فنیل) پیریدو]2و3- [b پیرازین.. 35

2-4. سنتز2-آریل کینوکسالینها 36

2-4-1. سنتز 2-فنیل کینوکسالین.. 37

2-4-2. سنتز2-(4-نیتروفنیل) کینوکسالین.. 37

2-4-3. سنتز2-(4-فلوئوروفنیل) کینوکسالین.. 38

2-4-4. سنتز2-(3-متوکسی فنیل) کینوکسالین.. 38

2-4-5. سنتز2-(]1و1ّ- بای فنیل[4-ایل)-کینوکسالین.. 39

2-4-6. سنتز2-متوکسی-4-(کینوکسالین-2-ایل) فنل.. 39

2-4-7. سنتز2-(3و4-دی متوکسی فنیل)کینوکسالین.. 40

2-5. سنتز2-آریل 6-نیتروکینوکسالینها 41

2-5-1. سنتز 2-(4-فلوئوروفنیل)-6-نیترو کینوکسالین.. 42

2-5-2. سنتز2-(3و4-دی متوکسی فنیل)-6-نیتروکینوکسالین.. 42

2-5-3. سنتز2-(4بروموفنیل)-6-نیتروکینوکسالین.. 43

…

برای دانلود پایان نامه اینجا کلیک کنید

 

دانشگاه محقق اردبیلی

دانشکده علوم انسانی

گروه آموزشی جغرافیا و برنامه ریزی شهری و روستایی

پایان نامه برای دریافت درجه­ ی کارشناسی ارشد

در رشته جغرافیا گرایش برنامه­ ریزی روستایی

عنوان:

بررسی نقش توانمندسازی روانشناختی بر تشکیل تعاونی­های تولید روستایی (مطالعه موردی شهرستان نمین)

استاد راهنما:

دکتر وکیل حیدری ساربان

استاد مشاور:

دکتر ارسطو یاری

بهمن 1393

 

چکیده: یکی از مهم‌ترین رویکردهای امروزی درزمینه­ی فعالیت‌های اقتصادی روستایی ، توجه به مشارکت روستاییان در برنامه‌های توسعه است، که با ایجاد تعاونی‌های تولیدی این مهم محقق می‌شود. همچنین تعاونی‌های روستایی، به‌عنوان اساسی‌ترین رکن در توسعه پایدار روستایی در راستای اشتغال‌زایی و کاهش بیکاری، سرمایه‌گذاری، افزایش رفاه و بهره‌وری مدنظر است. روستاییان با تشکیل تعاونی‌های تولیدی، زمینه‌ای را به وجود می‌آورند تا با مشارکت خود در برنامه‌های توسعه، سرنوشت سیاسی، اقتصادی و اجتماعی خود را رقم بزنند. توانمندسازی روانشناختی روستاییان زمینه آگاهی و ظرفیت‌سازی را فراهم می‌آورد. تا نقش فعالی در تعاونی‌ها داشته باشند. از این‌رو در این پژوهش به بررسی نقش توانمندسازی روانشناختی بر تشکیل تعاونی‌های تولید روستایی در شهرستان نمین پرداخته شد. برای انجام این پژوهش 380 پرسشنامه در بین روستاییان عضو تعاونی‌های تولید و غیر عضو توزیع گردید. و برای تحلیل داده­های جمع‌آوری شده از آزمون‌های رگرسیون چند متغیره، ضریب همبستگی پیرسون و آزمون T  مستقل استفاده گردید. برای پژوهش پیش رو یک فرضیه اصلی و 5 فرضیه فرعی در نظر گرفته شد. که تمامی فرضیه مورد تأیید قرار گرفت که نشان‌گر وجود رابطه معنی‌دار بین توانمندسازی روانشناختی و تشکیل تعاونی‌های تولید روستایی است.

کلیدواژه‌ها: توانمندسازی روانشناختی، تعاونی­ها، تعاونی‌های تولید روستایی، توسعه روستایی، شهرستان نمین

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                              صفحه

فصل اول ـ کلیات… 1

1-1-مقدمه. 2

1-2 بیان مسئله. 3

1-3 سؤالات پژوهش: 5

1-4 اهداف پژوهش…. 5

1-4-1- اهداف جزئی پژوهش…. 5

1-5- تعریف متغیرهای تحقیق.. 6

1-5-1- تعاونی تولید. 6

1-5-2-توانمندسازی روانشناختی.. 6

1-5-3- احساس شایستگی.. 6

1-5-4- احساس معنادار بودن.. 6

1-5-5- احساس خود تعیینی.. 7

1-5-6- احساس تأثیرگذار بودن.. 7

1-5-7- احساس داشتن اعتماد به دیگران.. 7

1-6- ضرورت انجام پژوهش…. 7

1-7- پیشینه پژوهش در ایران.. 8

1-8- پیشینه تحقیق در جهان.. 9

1-9-کاربردهای پژوهش…. 11

1-10- موانع پیش روی پژوهش…. 11

1-11-روش و ابزار گردآوری داده‌ها 11

1-12- نرم‌افزارهای مورداستفاده 12

 

فصل دوم ـ مبانی نظری و پیشینه تحقیق… 13

2-1- مفهوم تعاون و شرکت‌های تعاون.. 14

2-2-تعاونیهای تولید روستایی.. 16

2-2-1 – تعریف تعاونیهای تولید روستایی.. 16

2-2-2- اهداف شرکت‌های تعاونی و تعاونی‌های روستایی.. 18

2-2-3- مزایای شرکتهای تعاونی‌های تولید روستایی.. 19

2-3- نظریه‌های پیرامون تعاون.. 22

2-3-1- رابرت اون.. 23

2-3-2- فیلیپ بوشه. 23

2-3-3- دکتر ویلیام کینگ…. 24

2-3-4- شارل فوریه: 24

2-3-5- لوئی بلان: 26

2-4- مکتب‌های مهم تعاونی.. 26

2-4-1-مکتب تعاونی اسلام. 26

2-4-2- مکتب تعاونی مشترک‌المنافع.. 27

2-4-3- مکتب کاپیتالیسم اصلاح‌شده 27

2-4-4- مکتب ضابطه ی رقابتی.. 28

2-4- 5-  مکتب شولتز. 28

2-4-6- مکتب رایفایزن: 28

2-5- تاریخچه تعاونی‌ها 30

2-6- تاریخچه تعاونی روستایی در ایران.. 31

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید 

 

دانشگاه شیراز

دانشکده آموزشهای الکترونیکی

مهندسی فناوری اطلاعات(گرایش مدیریت سیستمهای اطلاعاتی)

عنوان:

ارایه مدلی برای تعمیرات پیشگویانه تجهیزات درکارخانههای نفتی با تکنیکهای داده کاوی، مطالعه موردی:شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران

 

 

استاد راهنما:

دکتر ستار هاشمی

 

 

تابستان 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه 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)

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                                 صفحه

فصل اول :مقدمه  …………………………………………………………………………………………………………………………….1

 

1-1-مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………  2

1-2- تشریح و بیان مساله…………………………………………………………………………………………….  3

1-3- هدف از انتخاب موضوع……………………………………………………………………………………….. 4

1-4- وضعیت تعمیرات پیش گویانه در کشور…………………………………………………………….. 7

1-5-چالشهای پروژه………………………………………………………………………………………………………..9

1-6- معرفی شرکت بهره برداری نفت و گاز گچساران…………………………………………………9

1-7-مفاهیم نگهداری و تعمیرات…………………………………………………………………………………10

فصل دوم:مبانی نظری تحقیق  ……………………………………………………………………………………………….. 14

 

2-1- اثر نگهداری و تعمیرات…………………………………………………………………………………..  15

2-2-بهینه سازی نگهداری وتعمیرات پیش بینانه  ……………………………………………….. 17

2-3- مفاهیم اقتصادی وتوجیه هزینه ها………………………………………………………………..  19

2-3-1- ارزیابی نیازهایBM ………………………………………………………………………………….. 19

2-3-2-توجیه هزینه…………………………………………………………………………………………………  20

2-3-3- هزینه استراتژی جاری تعمیراتی………………………………………………………………  20

2-4- طراحی یک برنامه نت پیش بینانه………………………………………………………………. 21

2-4-1-امتیازات نت پیش بینانه……………………………………………………………………………..  22

2-5-تکنیکهای نت پیش بینانه ……………………………………………………………………………… 23     2-5-1-مانیتورینگ ارتعاش……………………………………………………………………………………… 24

2-5-2-انواع سیستمهای ترموگرافی……………………………………………………………………….. 24

2-5-3-ترایبولوژی…………………………………………………………………………………………………..  25

2-5-4-بازرسی بصری……………………………………………………………………………………………..  25

2-5-5-مافوق صوت ………………………………………………………………………………………………  26

2-5-6-تکنیکهای دیگر ………………………………………………………………………………………..   26

2-6- ایجاد یک برنامه نت پیش بینانه  ………………………………………………………………   26

2-6-1-اهداف ، مقاصد و امتیازات ……………………………………………………………………..   27

2-6-2-الزامات عملی……………………………………………………………………………………………   28

2-6-3-انتخاب یک سیستم نت پیش بینانه ………………………………………………………  29

2-6-3-1-نیارهای پایه ای سیستم …………………………………………………………………….  30

• برنامه نت پیش بینانه کل کارخانه …………………………………………………………. 30

2-7-1-برنامه نت پیش بینانه مطلوب …………………………………………………………………  31

2-7-2- سیستم نت پیش بینانه مطلوب. …………………………………………………………   31

2-7-3-پیش بینی کافی نیست……………………………………………………………………………  31

2-8-مبانی نظری و مفاهیم تحقیق ……………………………………………………………………  32

2-8-1-روش تحقیق ………………………………………………………………………………………….  32

2-8-2-طراحی مدل پیش بینی ……………………………………………………………………….  35

2-8-3-داده کاوی ………………………………………………………………………………………………  35

فصل سوم: مروری بر تحقیقات انجام شده ………………………………………………………………………  37

 

3-1-مقدمه ………………………………………………………………………………………………………   38

3-2-سیستم پیش بینی نگهداری با استفاده تکنیکهای داده کاوی……………….   39

3-3-روشی عملی برای ترکیب داده کاوی و تشخیص خرابی …………………………. 44

3-4-روشی هوشمند برای بهینه سازی تعمیرات پیش گویانه…………………………. 49

3-5- برخی تکنیکهای نگهداری و تعمیرات پیش گویانه………………………………… 57

3-6-مروری بر تعمیرات مبتنی بر شرایط و زمان در برنامه های صنعتی………. 59

فصل چهارم: روش تحقیق(ارایه راهکار،الگوریتم و مدل پیشنهادی روش تحقیق)………. 61

 

4-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………….  62

4-2-طراحی مدلCBM………………………………………………………………………………….. 64

4-2-1-انتخاب بخش، واحد یا محیط پایش……………………………………………………  64

4-2-2-انتخاب پارامترها و معیارهای پایش تجهیزات……………………………………… 65

4-2-3-انتخاب روش مدلسازی پیش بینی …………………………………………………….  66

4-2-4-مدل فیزیکی ………………………………………………………………………………………..  67

4-3-تعیین اهداف داده کاوی  …………………………………………………………………………  68

4-4- شروع مراحل انجام پروژه  ………………………………………………………………………  70

4-4-1-انتخاب کارخانه ها و تجهیزات مورد نظر برای پروژه  ……………………….  70

4-4-2-شناخت داده………………………………………………………………………………………….  71

4-4-3-آماده سازی و آنالیز داده  …………………………………………………………………….  72

4-4-4-اکتساب داده / جمع آوری و ورود داده………………………………………………  74

4-4-5-پالایش داده ها …………………………………………………………………………………….  77

4-5-آنالیز داده ها ………………………………………………………………………………………….. 78

4-5-1-آنالیز داده های وضعیت و شرایطی………………………………………………….  78

4-5-2-آنالیز داده های رخداد خرابی……………………………………………………………  84

4-6-طراحی و توسعه مدل ……………………………………………………………………………  90

4-6-1-بررسی سطح آستانه پارامترها ………………………………………………………….  90

4-6-2-شناخت خوشه های خروجی ……………………………………………………………. 92

4-7-طراحی مدل با روشهای داده کاوی……………………………………………………….  93

4-7-1-طراحی مدل با استفاده از درخت تصمیم………………………………………… 94

4-7-2-طراحی مدل با استفاده از روش شبکه عصبی  MLP…………………….96

4-7-3-طراحی مدل با استفاده از روش شبکه عصبی KNN………………….. 100

4-8-نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………… 103

فصل پنجم: بررسی و تحلیل داده ها و نتایج تحقیق………………………………………………….. 104

 

5-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………….105

5-2- بررسی خروجی ونتایج وارزیابی مدل بر پایه روش DT …………………….105

5-2-1-ارزیابی مدل بر اساس روش DT …………………………………………………. 107

5-3- بررسی خروجی و نتایج روش MLP………………………………………………. 109

5-3-1-ارزیابی مدل بر اساس روش MLP………………………………………………. 111

5-4- بررسی خروجی و نتایج روش KNN……………………………………………… 113

5-4-1-ارزیابی مدل بر اساس روش  KNN……………………………………………. 115

5-5-ارزیابی و تفسیر نتایج و خروجی ها ……………………………………………………117

5-6-نتایج ………………………………………………………………………………………………………118

فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادها …………………………………………………………………….. 119

 

6-1- نتایج کلی حاصل از پروژه………………………………………………………………….. 120

6-2-پیشنهادهایی برای آینده ……………………………………………………………………. 121

 

فهرست جدول ها

 

 

عنوان و شماره                                                                                                    صفحه                                                                               

جدول 1- ماتریس Confusion………………………………………………………………………………………………67

جدول 2- ماتریس Confusion برای سه دسته کلاس………………………………………………………….69

جدول 3- محاسبه نرخ مثبت صحیح،نرخ مثبت غلط و دقت……………………………………………………69

جدول 4- نام پارامترهای کارخانه فشارقوی……………………………………………………………………………….73

جدول 5- نام پارامترهای کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………………………………………………73

جدول 6- نمونه فرم ورود اطلاعات کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………………………………74

جدول 7- نمونه فرم ورود اطلاعات کارخانه فشارقوی……………………………………………………………….75

جدول 8- نمونه ای از فرم پر شده وپالایش نشده کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………77

جدول 9- نمونه ای از فرم پر شده و پالایش شده کارخانه بی بی حکیمه ……………………………..78

جدول 10- ماتریس الگو برای متغیرها کارخانه فشار قوی……………………………………………………….79

جدول 11- ماتریس آمارهای توصیفی کارخانه فشار قوی………………………………………………………..81

جدول 12- پارامترهای جدید ایجاد شده توسط روشPCA…………………………………………………….83

جدول 13 – نمایی از فاکتورهای جدید تولید با روش PCA……………………………………………………84

جدول 14- تغییرات ناگهانی فاکتور2 در رخداد خرابی…………………………………………………………87

جدول 15 – آمار خرابی های کارخانه بی بی حکیمه 2…………………………………………………………88

جدول 16- مقدار پارامترها در حالات خرابی …………………………………………………………………………90

جدول 17- مقادیر آستانه پایین و بالا برای پارامترها…………………………………………………………….91

جدول 18 – بازه های زمانی تعریف شده برای مدل……………………………………………………………..94

جدول 19- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (10-25)………………………………………………95

جدول 20- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (10-25)……………………………………………..96

جدول 21- نتیجه تغییر مقادیر پارامترها در روش MLP……………………………………………………..98

جدول 22- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (3-15)…………………………………………………98

جدول 23- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (3-15)……………………………………………….100

جدول 24- نتاِج تغییر مقدار K در روش شبکه عصبی KNN…………………………………………..101

جدول 25- مجموعه داده آموزشی برای بازه زمانی (10-20)………………………………………………101

جدول 26- مجموعه داده آزمایشی برای بازه زمانی (10-20)………………………………………………102

جدول 27- پیش بینی مدل بر پایه درخت تصمیم………………………………………………………………..106

جدول 28- نتایج پیش بینی خروجی در روش DT…………………………………………………………….108

جدول 29- درصد دقت پیش بینی در روش DT………………………………………………………………..108

جدول 30- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش DT برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده…………………………………………………………………………………………………………………………….109

جدول 31- پیش بینی مدل بر پایه MLP………………………………………………………………………….110

جدول 32- نتایج پیش بینی خروجی در روش MLP……………………………………………………….112

جدول 33- درصد دقت پیش بینی در روش MLP…………………………………………………………..112

جدول 34- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش MLP برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده…………………………………………………………………………………………………………………..112

جدول 35- پیش بینی مدل بر پایه KNN………………………………………………………………………..114

جدول 36- نتایج پیش بینی خروجی در روش KNN………………………………………………..115

جدول 37- درصد دقت پیش بینی در روش KNN……………………………………………………115

جدول 38- مقایسه بازه های زمانی مختلف با روش KNN برای پیش بینی برچسب خرابی در مدل طراحی شده…………………………………………………………………………………………………………….116

جدول 39-  مقایسه نهایی دقت پیش بینی هر سه روش برای هر سه خوشه خروجی در بازه های زمانی مختلف…………………………………………………………………………………………………………………….117

 

 

 

فهرست شکل ها

 

 

عنوان                                                                                                صفحه

شکل 1- قالب مفهومی معماری……………………………………………………………………………………………41

شکل 2- نمای کلی سیستم………………………………………………………………………………………………….42

شکل 3- گامهای روش IRIS-Pdm………………………………………………………………………………….46

شکل 4- نمایی از فرمت داده یکسان…………………………………………………………………………………….47

شکل 5- روش کلی و تعمیم یافته برای تعمیرات پیشگویانه………………………………………………51

شکل 6- الگوریتم تصمیم گیری نگهداری پیشگویانه…………………………………………………………..54

شکل 7- نمودارهای خرابی……………………………………………………………………………………………………57

شکل 8 – نمونه فرم دستی پر شده در کارخانه بی بی حکیمه 2……………………………………….76

شکل 9- نمودار تغییرات پارامترها در بازه زمانی………………………………………………………………….85

شکل 10 – حالتهای خرابی…………………………………………………………………………………………………..85

شکل 11 – حالتهای خرابی…………………………………………………………………………………………………..86

شکل 12- طراحی مدل پیش بینی با روش DT………………………………………………………………106

شکل 13- طراحی مدل درخت تصمیم برای بازه های زمانی مختلف………………………………107

شکل 14- طراحی مدل پیش بینی با روش MLP…………………………………………………………..110

شکل 15- طراحی مدل MLP برای بازه های زمانی مختلف …………………………………………111

شکل 16- طراحی مدل پیش بینی با روش KNN……………………………………………………….113

شکل 17- طراحی مدل KNN برای بازه های زمانی مختلف ………………………………………114

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

مدلسازی و شبیه سازی شکست آسفالتین با مدل سینتیکی تکه ای

چکیده

آسفالتین ماده اولیه تشکیل دهنده کک در واکنش های شکست بوده و حضور آن در خوراک های سنگین نفتی خواص نامطلوبی را در محصولات نهایی فرآیند شکست به همراه خواهد داشت. بنابراین امروزه شکست حرارتی آسفالتین به منظور تولید فرآورده های سبکتر و باارزش تر توجه خاصی را به خود جلب کرده است. یکی از روش های پیش بینی روند شکست حرارتی آسفالتین، مدل های سینتیکی تکه ای می باشند. این مدل ها خوراک و محصولات فرآیند شکست را با توجه به خواص فیزیکی نظیر دمای جوش و جرم مولکولی به گروه های متعددی تقسیم کرده و چگونگی ارتباط این گروه ها با یکدیگر را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند.

در این پایان نامه، شبکه سینتیکی ارائه شده به منظور بررسی روند شکست حرارتی آسفالتین در شرایط عملیاتی آرام، یک شبکه 14 تکه ای است. اجزای مدل شامل خوراک، کک و گروه های اصلی محصولات مالتن و گازی با توجه به محدوده جرم مولکولی انتخاب شده اند. با توجه به اینکه در مدلسازی تکه ای واکنش های شکست با افزایش تعداد تکه ها، مدل دقیق تر و نتایج مدل به نتایج واقعی نزدیکتر می گردد، در این کار سعی شده است که تعداد تکه ها نسبت به مطالعات سینتیکی قبلی افزایش یابد. واکنش های شکست اجزای مدل از سینتیک مرتبه یک پیروی کرده و به صورت هم دما و هم فشار در نظر گرفته شده اند. با استفاده از مدل سینتیکی ارائه شده، تأثیر شرایط عملیاتی نظیر دما و زمان واکنش بر میزان محصولات فرآیند شکست حرارتی آسفالتین بررسی شده و نتایج این تأثیرات گردآوری شده است.

پارامترهای سینتیکی مدل به کمک نرم افزار Matlab و داده های تجربی Savage و همکارانش به دست آمده اند. مقایسه مقادیر پیش بینی شده توسط مدل و مقادیر تجربی نشان می دهد که شبکه سینتیکی 14 تکه ای ارائه شده از دقت مناسبی در پیش بینی توزیع محصولات فرآیند شکست برخوردار است.

مقدمه

با توجه به افزایش مصرف سوخت و محصولات میان تقطیر سبک در سال های اخیر، فرآیندهای شکست جهت تبدیل انواع نفت و پسماندهای سنگین نفتی به فرآورده های سبکتر و باارزش تر توجه خاصی را به خود جلب کرده است. شکست حرارتی به عنوان یکی از فرآیندهای مهم شکست در ارتقا برش های سنگین نفتی محسوب می شود چرا که خوراک سنگین را با شکستن پیوند کربن – کربن در اثر حرارت به فرآورده های سبکتر و باارزش تر تبدیل می کند.

ترکیبات سنگین نفتی نظیر آسفالتین بخش قابل توجهی از انواع نفت و پسماندهای سنگین نفتی را به خود اختصاص داده و مشکلات عدیده ای نظیر تشکیل کک و مسمومیت کاتالیست در فرآیندهای شکست را به همراه خواهند داشت. بنابراین امروزه فرآیند شکست حرارتی آسفالتین به منظور بهبود کیفیت محصولات فرآیندهای شکست مورد توجه محققین و دانشمندان قرار گرفته است.

انواع شبکه های سینتیکی در مطالعات انجام شده بر روی واکنش های شکست حرارتی به کار گرفته شده است. پیش بینی روند شکست آسفالتین و پسماندهای سنگین نفتی با استفاده از مدل های سینتیکی تکه ای در سال های اخیر توجه خاصی را به خود جلب کرده است.

نمونه هایی از این مدل ها در ذیل ارائه شده است:

Singh و همکارانش مدل سینتیکی 5 تکه ای را به منظور بررسی شکست حرارتی پسماندهای سنگین نفتی در شرایط آرام ارائه کردند. تکه های شبکه سینتیکی براساس محدوده جوش انتخاب شده و شامل گاز، بنزن (IBP – 150^C) و (LGO (150 – 350^C و VGO (350 – 500^C و خوراک (500< درجه سانتیگراد) می باشد. مقادیر محاسبه شده توسط مدل ارائه شده با فرض سینتیک درجه یک از دقت مناسبی (حدود 70% نقاط پیش بینی شده در محدوده خطای 20% می باشند) در مقایسه با مقادیر تجربی برخوردار است.

Benito و همکارانش مدل سینتیکی 3 تکه ای را به منظور بررسی شکست حرارتی خوراک سنگین حاوی مقادیر قابل توجه آسفالتین در شرایط عملیاتی مشابه با کار تحقیقاتی Singh ارائه کردند. اجزای شبکه سینتیکی شامل تکه سنگین (بخشی از ترکیبات سنگین باقیمانده با دمای جوش بیش از 350 درجه سانتیگراد و محلول در تولوئن)، تکه سبک (شامل محصولات گاز و مایع) و تکه کک (ترکیب نامحلول در تولوئن) با توجه به محدوده جوش انتخاب شده اند. مدل سینتیکی ارائه شده این توانایی را دارد که به بررسی تأثیر شرایط عملیاتی نظیر دما، زمان اقامت و فشار بر فرآیند شکست حرارتی آسفالتین بپردازد.

آقایان Filho و همکارانش مدل سینتیکی 16 تکه ای را برای بررسی شکست حرارتی پسماندهای سنگین خلاء در شرایط آرام در یک راکتور جریانی در نظر گرفتند. اجزای شبکه سینتیکی براساس محدوده جوش انتخاب شده و شامل تکه خوراک (با دمای جوش بیش از 550 درجه سانتیگراد)، تکه گاز، تکه نفتا (با محدوده جوش 70 – 204 درجه سانتیگراد)، تکه گازوئیل سبک (با محدوده جوش 350 – 204 درجه سانتیگراد)، و 12 تکه گازوئیل (با محدوده جوش 550 – 350 درجه سانتیگراد) می باشد. واکنش های شکست اجزای مدل از سینتیک مرتبه یک پیروی کرده و تابع دما و فشار می باشند. مقایسه داده های تجربی یک واحد صنعتی تشکیل کک تأخیری و مقادیر محاسبه شده توسط مدل نشان می دهد که شبکه سینتیکی ارائه شده از دقت مناسبی برخوردار است. مدل سینتیکی ارائه شده در شرایط عملیاتی آرام مستقل از نوع خوراک بوده و این قابلیت را دارد که برای طراحی واحدهای صنعتی شکست سایر خوراک های سنگین نفتی در شرایط عملیاتی مشابه به کار گرفته شود.

در این پایان نامه به منظور پیش بینی دقیق تر توزیع محصولات شکست حرارتی آسفالتین جدا شده از نفت خام کالیفرنیا در یک راکتور ناپیوسته آزمایشگاهی Savage و همکارانش در محدوده دمایی 450 – 350 درجه سانتیگراد و محدوده زمان اقامت 120 دقیقه و فشار اتمسفری، مدل سینتیکی 4 تکه ای Yasar به صورت یک شبکه 14 تکه ای توسعه یافته است.

بخش های مختلفی که در این پایان نامه به تفصیل مورد بحث و بررسی قرار می گیرند، عبارتند از:

در فصل اول ساختار آسفالتین به عنوان جزء سنگین نامطلوب در نفت خام و پسماندهای سنگین نفتی مورد بررسی قرار می گیرد. شکست حرارتی فرآیندی برای ارتقا خوراک های سنگین نفتی نظیر آسفالتین بوده و عواملی نظیر دما و فشار بر شکست این خوراک ها موثر می باشند. تحقیقات گسترده ای در رابطه با شکست حرارتی و کلیه عوامل موثر در شکست هیدروکربن های سنگین صورت گرفته که در این فصل گردآوری شده است. مدلسازی تکه ای و انواع آن در این فصل به تفصیل شرح داده می شوند.

در فصل دوم مطالعات آزمایشگاهی گسترده ای که در رابطه با شکست حرارتی آسفالتین و تأثیر شرایط عملیاتی دما، زمان اقامت و فشار بر توزیع محصولات این فرآیند صورت گرفته، به تفصیل شرح داده می شوند. مدلسازی سینتیکی تکه ای به  عنوان یکی از روش های آنالیز فرآیند شکست حرارتی آسفالتین در دو دهه اخیر توجه خاصی را به خود جلب کرده است. نمونه های متعددی در رابطه با مدلسازی تکه ای شکست حرارتی آسفالتین براساس فرضیات گوناگون در این فصل گردآوری شده است.

در فصل سوم مدلسازی سینتیکی و شبیه سازی راکتور شکست حرارتی نمونه آسفالتین جدا شده از نفت خام کالیفرنیا شرح داده می شوند. شرح اجزای مدل، فرضیات مدل، توزیع محصولات شکست حرارتی آسفالتین در شرایط عملیاتی مورد مطالعه، معادلات سینتیکی مدل و روش حل معادلات با استفاده از نرم افزار Matlab از عناوین مهمی است که در این فصل گردآوری شده است.

در فصل چهارم نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار Matlab، پارامترهای سینتیکی مدل، ثوابت سرعت و انرژی های فعالسازی واکنش های شکست حرارتی ارائه شده است. تأثیر شرایط عملیاتی دما و زمان اقامت بر توزیع محصولات فرآیند شکست حرارتی آسفالتین نیز به تفصیل در این فصل شرح داده می شوند. ارزیابی کلی مدلسازی سینتیکی فرآیند شکست حرارتی آسفالتین و پیشنهادهای کارآمد مرتبط با آن از مباحث مهمی است که در فصل پنجم مورد بررسی قرار می گیرد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.