-
شماره ركورد
27067
-
پديد آورنده
رضا لشكربلوكي
-
عنوان
مطالعه تجربي و مدلسازي تعادلي و غيرتعادلي فرآيند تقطير آب براي جداسازي ايزوتوپ اكسيژن-18
-
مقطع تحصيلي
دكتري
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
-
سال تحصيل
91-92
-
تاريخ دفاع
1401/06/08
-
استاد راهنما
آقاي دكتر شاهرخ شاه حسيني
-
استاد مشاور
آقاي دكتر محمد حسن ملاح
-
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
-
چكيده
امروزه با وجود اهميت توليد و استفاده از ايزوتوپهاي پايدار بخصوص ايزوتوپ¬هاي اكسيژن، نيازمند مطالعات بيشتري در خصوص فرآيند توليد اين محصولات با ارزش مي باشد. در اين تحقيق از ميان روشهاي مختلف جداسازي ايزوتوپها مانند الكتروليز، تبادل شيميايي، تبادل يوني و غيره، بروي فرآيند تقطير كه از متداولترين روشهاي توليد ايزوتوپ هاي اكسيژن به شمار مي رود، مطالعه شده است.
به دليل پايين بودن غلظت ايزوتوپ هاي سنگين اكسيژن مانند O18 در آب طبيعي و پايين بودن ميزان فراريت نسبي، جداسازي و تغليظ اين تركيبات در ستون هاي آبشاري بسيار بلند انجام مي شود كه مدت زمان راه اندازي و رسيدن به شرايط تعادل را براي اين فرآيند، بسيار طولاني مي سازد. در اين مطالعه جهت كاهش زمان راه اندازي و دستيابي به اطلاعات تجربي در مدت زمان كوتاهتر، از يك عدد ستون تقطير كه با پكينگ CY-SULZER پر شده بود در شرايط رفلاكس كامل استفاده گرديد. در اين تحقيق انجام مدلسازي غيرتعادلي و كاربرد آن بعنوان يك مدل ديناميكي دقيق تر نسبت به مدل هاي تعادلي، در فرآيند جداسازي ايزوتوپ O18 مد نظر قرار گرفته است. در اين مدلسازي، برهمكنش و تبادل ايزوتوپي تركيبات با استفاده از تئوري احتمال بر مبناي برخورد هاي مولكولي بين تركيبات ايزوتوپي، محاسبه و تخمين زده شد. معادلات مدل از نوع ديفرانسيل معمولي و جبري بوده كه با استفاده از روش اولر و كد نويسي در MATLAB حل گرديد. سپس نتايج شبيه سازي براي دو مدل تعادلي و غير تعادلي در بالا و پايين ستون تقطير با استفاده از داده هاي بدست آمده از يك واحد نيمه صنعتي مورد ارزيابي و مقايسه قرار گرفت. نتايج بدست آمده از مدلسازي غيرتعادلي و مقايسه آن با نتايج تجربي نشان داد اين مدل دقت بيشتري در مقايسه با مدلهاي تعادلي كه تاكنون ارائه شده، داشته است. بطوريكه ميزان خطاي بدست آمده در نتايج بالا و پايين ستون براي ايزوتوپ دوتريم، 5/8 % و براي ايزوتوپ O18، 5/15% بوده است. در انتها نيز مطالعه اي براي بدست آوردن معادله حاكم بر جداسازي براي مشخص نمودن مقادير بيشينه پارامترهاي عملياتي مانند فشار و رفلاكس ستون تقطير، با استفاده از ابزار Surface Fitting نرم افزار MATLAB انجام گرديد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/07/10
-
عنوان به انگليسي
Experimental Study and EQ & NEQ Modeling of Water Distillation Process in 18O Isotope Separation
-
تاريخ بهره برداري
8/30/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رضا لشكربلوكي
-
چكيده به لاتين
Today, despite the importance of producing and using stable isotopes, especially oxygen isotopes, more studies are needed on the production process of these valuable products. In this research, among the various methods of isotope separation such as electrolysis, chemical exchange, ion exchange, etc., on the distillation process, which is one of the most common methods of producing oxygen isotopes, has been studied. Among the various methods of separating isotopes such as electrolysis, chemical exchange, ion exchange, etc., distillation method is one of the most common methods in separating oxygen isotopes. Due to the low concentration of heavy oxygen isotopes such as 18O in natural water and the low volatility of these compounds, they are separated and concentrated in very high cascading columns, which takes a very long time to set up and achieve equilibrium conditions. In this study, in order to reduce the startup time and access to experimental information in a shorter period of time, one number of distillation columns filled with CY-SULZER packing were used in total reflux conitions. In this research, non-equilibrium modeling and its application as a more accurate dynamic model than equilibrium models in the 18O isotope separation process has been considered. In this modeling, the isotope interaction and exchange of compounds was calculated and estimated using probability theory based on molecular collisions between isotope compounds. The model equations are of the conventional and algebraic differential type, which were solved using Euler method and coding in MATLAB. Then, simulation results for two equilibrium and non-equilibrium models at the top and bottom of the distillation column were evaluated and compared using data obtained from a semi-industrial unit. The results of comparing non-equilibrium modeling with experimental data showed that this model is more accurate than the equilibrium model in describing the 18O isotope separation process. The error obtained in the top and bottom of the column results was 8.5% for deuterium isotope and 15.5% for 18O isotope. Finally, optimization studies were performed to obtain optimal operating conditions such as pressure and distillation column reflux using the Surface Fitting tool of the MATLAB software in the study column.
-
كليدواژه هاي فارسي
استفان-ماكسول , غيرتعادلي , مدلسازي تعادلي , تقطير , ايزوتوپ O18
-
كليدواژه هاي لاتين
Stephen-Maxwel , non-equilibrium , equilibrium modeling , distillation , 18O isotope
-
Author
Reza Lashkarboluki
-
SuperVisor
Shahrokh shahhosseini
-
لينک به اين مدرک :