شماره ركورد
34297
پديد آورنده
كريم مغفور سركارآباد
عنوان
شبيه ساز ي فرايند ستون جذب تركيبات گوگردي از نفت كوره و بررسي پارامترها ي فرايندي آن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/07/15
استاد راهنما
دكتر احد قائمي
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
دانشكده مهندسي شيمي، نفت وگاز
چكيده
وجود تركيبات گوگردي نظير تيوفن، بنزوتيوفن و ديبنزوتيوفن در سوختهاي فسيلي مايع، بهويژه نفت كوره، موجب انتشار اكسيدهاي گوگرد (SOₓ) در هنگام احتراق و در نتيجه آلودگي شديد هوا، تشكيل بارانهاي اسيدي و تخريب كاتاليستهاي واحدهاي پسسوز ميشود. ازاينرو، توسعه و بهينهسازي روشهاي كارآمد و اقتصادي براي حذف تركيبات گوگردي پيش از احتراق، از اهميت بالايي برخوردار است. در ميان روشهاي مختلف گوگردزدايي، فرايند جذب سطحي به دليل عملكرد مطلوب در فشار و دماي پايين، قابليت بازيافت جاذب و سازگاري با محيطزيست، يكي از گزينههاي برجسته محسوب ميشود. در اين پژوهش، يك ستون جذب گوگرد بهصورت ديناميكي مدلسازي و در محيط نرمافزاري MATLAB شبيهسازي شد. مدل رياضي بر اساس معادلات انتقال جرم، موازنه جرم در فازهاي سيال و جامد، و سينتيك واكنش جذب تدوين گرديد تا تأثير پارامترهايي نظير غلظت ورودي سوخت، اندازه ذرات جاذب و ارتفاع بستر بر راندمان حذف گوگرد مورد بررسي قرار گيرد. نتايج شبيهسازي نشان داد كه افزايش غلظت اوليه ppm120 تا 5200 باعث كاهش راندمان جذب و افزايش زمان رسيدن به تعادل ميشود، در حاليكه كاهش اندازه ذرات جاذب و افزايش ارتفاع بستر موجب بهبود ظرفيت جذب و تأخير در نقطه شكست منحني ميگردد. بهمنظور بهينهسازي شرايط عملياتي، از روش سطح پاسخ (RSM) با بهرهگيري از نرمافزار Design-Expert استفاده شد و سپس بهمنظور پيشبيني دقيقتر رفتار سيستم، مدلهاي شبكه عصبي مصنوعي (ANN) شامل پرسپترون چندلايه (MLP) و تابع پايه شعاعي (RBF) توسعه داده شدند. مقايسه عملكرد شبكهها نشان داد كه الگوريتم لونبرگ–ماركوارت در معماري سهلايه (10، 15 و 25 نورون) بهترين نتايج را ارائه داده و مقادير بالاي ضريب همبستگي (0.9981= R²براي RBF و 0.9985= R² براي MLP) صحت بالاي پيشبيني مدلها را تأييد ميكند. به طور كلي، اين مطالعه با تلفيق مدلسازي رياضي، شبيهسازي عددي، بهينهسازي آماري و يادگيري ماشين، چارچوبي جامع براي تحليل و طراحي فرايند گوگردزدايي جذبي فراهم ميكند. نتايج بهدستآمده ميتوانند بهعنوان مبنايي براي طراحي و مقياسگذاري صنعتي فرايندهاي گوگردزدايي از سوختهاي مايع مورد استفاده قرار گيرند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/01
عنوان به انگليسي
Process Simulation and Parameter Study of an Adsorptive Desulfurization Column for Fuel Oil
تاريخ بهره برداري
10/7/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
كريم مغفورسركاراباد
چكيده به لاتين
The presence of sulfur compounds such as thiophene, benzothiophene, and dibenzothiophene in liquid fossil fuels, especially fuel oil, causes the emission of sulfur oxides (SOₓ) during combustion, resulting in severe air pollution, acid rain formation, and degradation of catalysts in afterburner units. Therefore, the development and optimization of efficient and economical methods for removing sulfur compounds before combustion is of great importance. Among the various desulfurization methods, the adsorption process is considered one of the prominent options due to its favorable performance at low pressure and temperature, adsorbent recycling capability, and environmental compatibility. In this study, a sulfur adsorption column was dynamically modeled and simulated in the MATLAB software environment. The mathematical model was developed based on mass transfer equations, mass balance in fluid and solid phases, and adsorption reaction kinetics to investigate the effects of parameters such as fuel input concentration, adsorbent particle size, and bed height on sulfur removal efficiency. Simulation results showed that increasing the initial concentration from 120 to 5200 ppm reduced the adsorption efficiency and increased the time to reach equilibrium, while decreasing the adsorbent particle size and increasing the bed height improved the adsorption capacity and delayed the curve break point. In order to optimize the operating conditions, the response surface methodology (RSM) was used using Design-Expert software, and then, in order to more accurately predict the system behavior, artificial neural network (ANN) models including multilayer perceptron (MLP) and radial basis function (RBF) were developed. The comparison of the network performance showed that the Levenberg–Marquardt algorithm in the three-layer architecture (10, 15 and 25 neurons) provided the best results and the high values of the correlation coefficient (R²=0.9981 for RBF and R²=0.9985 for MLP) confirm the high accuracy of the models’ predictions. Overall, this study, by combining mathematical modeling, numerical simulation, statistical optimization and machine learning, provides a comprehensive framework for the analysis and design of the adsorption desulfurization process. The obtained results can be used as a basis for the design and industrial scaling of liquid fuel desulfurization processes.
كليدواژه هاي فارسي
گوگردزدايي جذبي , شبيهسازي فرايند , روششناسي سطح پاسخ , يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
Adsorption Desulfurization , Process Simulation , Response Surface Methodology , Machine Learning
Author
Karim Maghfour Sarkarabad
SuperVisor
Dr. Ahad Ghaemi