دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- فرایند

عنوان:

مدلسازی جداسازی غشایی LPG از جریان های گازی با استفاده از شبکه عصبی

چکیده:

این مستند گزارش پایان نامه با عنوان جداسازی LPG از جریانات گازی توسط فرایندهای غشایی و مدلسازی ریاضی آن می باشد. گزارش تهیه شده شامل نه فصل است. در فصل اول کلیات تحقیق توضیح داده شده است فصل دوم به معرفی LPG و کاربردهای آن اختصاص شده است. در فصل سوم توضیحاتی در مورد انواع غشاهای موجود، کاربردهای جداسازی غشایی گاز و انواع فرآیندهای غشایی در جداسازی گازها که دفع هیدرو کربن های سنگین توسط غشاء یکی از آنهاست، داده شده است. مکانیسم های انتقال گاز در غشاء و مدلهای تشریح کننده آن در فصل چهارم مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم کلیه غشاهای پلیمری که برای جداسازی LPG از جریان گازی مورد استفاده قرار گرفته است، بررسی گردیده و غشای مناسب انتخاب شده است.

در ادامه در فصل ششم شبکه های عصبی به عنوان ابزاری توانمند به منظور سیستمهای پیچیده معرفی می گردند و مدل شبکه عصبی طراحی شده به منظور مدلسازی رفتار غشا به طورکامل شرح داده می شود. فصل هفتم این گزارش مربوط به معرفی الگوریتم بهینه سازی PSO می باشد که در فصل هشتم به منظور تعیین پارامترهای مدل ریاضی به کار گرفته شده است. در فصل هشتم مدلهای مختلف ریاضی توصیف کننده رفتار غشاء بررسی شده اند و مناسب ترین مدل به منظور تعیین رفتار سیستم مورد بحث ارائه گشته است. در نهایت در فصل نهم به طور مختصر نتیجه گیری و پیشنهادات ارائه گردیده اند.

مقدمه:

امروزه به دلیل افزایش مصرف انرژی و ازدیاد قیمت روز افزون سوخت و فرآورده های نفتی، LPG به عنوان یکی از محصولات با ارزش نفت و گاز مورد توجه قرار گرفته است بسیاری از جریانات گازی در پالایشگاه ها و واحدهای بهره برداری حاوی مقادیر بالایی از LPG می باشند که بسیاری از آنها بدون استفاده سوزانده می شوند یکی از دلایل این امر نیاز به فرآیند نسبتاً پیچیده به منظور LPG از جریان گازی، با روشهای سنتی می باشد. با وجود تکنولوژی غشائی به عنوان یک عملیات جداسازی بسیاری کارآمد با حجم و ابعاد کم و قابلیت انعطاف بالا، می توان از هدر رفت مقادیر بالایی از LPG جلوگیری کرد و در واحدهایی که از روشهای صنعتی استفاده می کنند راندمان جداسازی را بسیار بالا برد و میزان بازیافت را تا 99 % رساند. لذا شناخت و بررسی تکنولوژی جداسازی به منظور جداسازی LPG از جریانهای گازی می تواند یکی از زمینه های تحقیقاتی و عملی بسیار راه گشا به منظور بالا بردن ارزش افزوده در واحدهای نفت و گاز و جلوگیری از هدر رفت منابع طبیعی مورد توجه قرار گیرد. لذا در این گزارش سعی بر معرفی و بررسی مقدماتی این متد می باشد.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

با توجه به اهمیت و امتیازات فرایندهای جداسازی غشایی هدف از تحقیق حاضر این است که پس از معرفی و فرایندهای جداسازی توسط غشاء و شناخت کاربردها و امتیازات آن در صنعت، مکانیزم جداسازی گاز در در غشاها بررسی شود و به طور خاص رفتار غشاهای پلیمری در جداسازی گاز تشریح شود سپس غشاء مناسب جهت جداسازی LPG از جریانات گازی با توجه به پارامترهای موثر انتخاب گردد. پس از شناسایی پارامترهای موثر و تعیین غشاء مناسب جهت جداسازی LPG در این گزارش، مبنایی برای مدلسازی و پیش بینی رفتار غشاء مورد نظر در جداسازی LPG تعیین خواهد شد. سپس ابتدا با استفاده از شبکه های عصبی رفتار سیسنم مدلسازی خواهد شد ودر ادامه یک مدل ریاضی مناسب جهت مدلسازی سیستم مورد بحث ارائه می گردد.

2-1- پیشینه تحقیق

جداسازی LPG توسط فرایند غشایی یک یاز روشهای نوین جداسازی LPG در سطح جهان می باشد و تحقیقاتی توسط مراکز مختلف به منظور تعیین جنس غشاء و بررسی عملکرد آن در این زمینه در حال انجام است ولی در کشور ما جداسازی LPG از جریانات گازی کاملا جدید می باشد و تنها تا کنون مطالعاتی توسط تیم تحقیقاتی آقای پرفسور محمدی در این خصوص انجام پذیرفته است که این تحقیق تلاشی در ادامه کارهای تیم تحقیقاتی ایشان می باشد. و تمامی داده های آزمایشگاهی استفاده شده در این تحقیق به منظور مدلسازی، توسط تیم تحقیقاتی ایشان از Setup ساخته شده در مرکز تحقیقات جداسازی دانشگاه علم و صنعت ایران گرد آوری شده است.

3-1- روش کار و تحقیق

در این گزارش با استفاده از منابع اطلاعاتی از قبیل کتابهای موجود در پایگاه های داخلی و خارجی در زمینه فرایندهای غشایی انواع متدوال فرایندهای غشایی به طور مختصر معرفی و بررسی خواهد شد سپس مکانیزمهای جداسازی گاز و مدلهای تشریح کننده آن با استفاده از منابع اطلاعاتی به روز مانند مقالات در زمینه جداسازی غشایی که با آخرین تغییرات هماهنگ باشند مورد بحث قرار خواهد گرفت. سپس با توجه به پارامترهای موثر در جداسازی و خواص هر کدام از غشاهای مورد استفاده در این زمینه بهترین نوع غشاء به منظور جداسازی LPG معرفی خواهد شد.

در ادامه Setup آزمایشگاهی که در آزمایشگاه تحقیقاتی غشاء دانشگاه علم و صنعت ایران تحت نظارت و راهنمایی جناب آقای دکتر محمدی به منظور انجام آزمایشات بر روی غشاء مذکور ساخته شده است تشریح می گردد. با استفاده از داده های حاصل از این مدل آزمایشگاهی یک مدل ریاضی مناسب جهت پیش بینی و مدلسازی عملکرد این غشاء ارائه گردیده است که در این گزارش به طور کامل بررسی می گردد و با مدل های معمول گذشته مقایسه می شود. علاوه بر این با استفاده از شبکه های عصبی سیستم مذکور مدل شده است که نتایج آن به منظور مقایسه با مدل ریاضی ارائه می گردد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.