در این پایان نامه طراحی ساختار کنترل واحد کراکینگ کاتالیستی سیال مورد مطالعه قرار گرفته است. برای تعیین بهترین استراتژی کنترل از روش سیستماتیک کنترل خود بهینه ساز استفاده شده است. برای این منظور متغیرهای کنترل شده به گونهای انتخاب میشوند که با ثابت نگهداشتن آنها کمترین اتلاف اقتصادی در شرایط پایدار حاصل گردد. پس از تعیین قیدهای فعال بهینه دیگر متغیرهای کنترلشونده برای درجه آزادی باقی مانده تعیین می گردند. از تحلیل محلی خطی برای غربال اولیه تعداد زیادی از مجموعههای متغیر کنترلشونده استفاده شده است. بر طبق محاسبه اتلاف، شش مجموعه، که بهترین مشخصه کنترل خود بهینه ساز را دارا بوده مشخص شدند. کنترلپذیری ساختارهای مختلف بر اساس آرایه بهره نسبی مورد ارزیابی قرار گرفت و بر اساس آن چهار ساختار حذف شد.کارایی کنترل دو ساختار باقیمانده به وسیله شبیهسازی دینامیک برای اهداف تنظیمی و سروو مقایسه گردید.

تخمیر نیمه پیوسته، روشی کارا و سودمند جهت تولید محصولات متابولیکی ارزشمند مانند اسیدهای کربوکسیلیک می باشد مدلسازی ریاضی بیوراکتورهای نیمه پیوسته با توجه به طبیعت گذرا و ناپایای تخمیر و همچنین پیچیدگی متابولیسم سلولی، مسأله ای بسیار دشوار و پیچیده است. در این تحقیق، مدل ساختار یافته دقیق و کارای موازنه فلاکس پویا برای توصیف رفتار باکتری اشریشیا کلی مطرح شده است. این مدل حاصل تلفیق مدل پایای متابولیسم درون سلولی و معادلات موازنه جرم پویا بر روی اجزای اصلی برون سلولی می باشد. مدل پویای مذکور بر پایه شبکه متابولیکی بازسازی شده ijr904 بیان شده است. در مدلسازی فرایند تخمیر نیمه پیوسته، جهت همبستگی تولید اسید سوکسینیک و رشد میکروارگانیسم، ژن های adhe، pfla ldha, در مدل ijr904 حذف شده و شرایط اولیه و پارامترهای عملیاتی بهینه برای تولید بیشینه محصول مطلوب، مورد استفاده قرار گرفته است. این پارامترها عبارتند از: زمان نهایی عملیات، زمان تغییر شرایط از حالت هوازی به حالت بی هوازی و زمان تغییر روند فرایند از شکل نا پیوسته به نیمه پیوسته، میزان اکسیژن محلول در حالت هوازی و دبی خوراک ورودی. روند کلی عملیات نیمه پیوسته به سه مرحله عملیاتی ناپیوسته هوازی (جهت رشد و تکثیر باکتری ها از غلظت کم تا غلظتی قابل توجه)، نیمه پیوسته هوازی (جهت افزایش غلظت توده زیستی) و نیمه پیوسته بی هوازی (جهت افزایش تولید اسید سوکسینیک) با نرخ خوراک ورودی متفاوت از مرحله دوم تقسیم بندی شده و. بهینه سازی در دو حالت صورت گرفته است؛ در حالت اول، مرحله ناپیوسته اولیه در نظر گرفته نشده و از ابتدای فرایند، ورودی خوراک به سیستم منظور گردیده است. در حالت دوم، مرحله ناپیوسته اولیه نیز در نظر گرفته شده است. . شایان ذکر است که نتایج به خوبی اهمیت بهینه سازی را در تعیین شرایط عملیاتی فرایندهای نیمه پیوسته ، نشان می دهد، برای نمونه می توان گفت که کاهش زمان تغییر شرایط از هوازی به بی هوازی با حفظ سایر پارامترها نسبت به حالت بهینه، موجب کاهش 35 درصدی میزان تولید محصول مطلوب می شود. استفاده از مدلهای ساختار یافته مبتنی بر آنالیز موازنه فلاکس، بدون نیاز به اطلاعات سینتیکی آنزیمی، قادر به مدلسازی دقیق رفتار میکرو ارگانیسم ها می باشند.

گازی که از منابع گازی حاصل می شود حاوی ناخالصی های مختلفی است. ازجمله مهمترین آنها بخار آب و هیدروکربن های سنگین(میعانات گازی) است. وجود این دو ماده به علت مشکلاتی که در زمینه خوردگی، یخ زدگی، تشکیل هیدرات، آلودگی فیلترها و جداکننده های مسیر و... بوجود می آورد، می تواند باعث زیان های اقتصادی فراوانی شود. حذف هیدروکربن های سنگین به همراه آب صرف نظر از جلوگیری از ایجاد مشکلات خوردگی که سالانه باعث از بین رفتن میلیون ها دلار سرمایه می گردد، از نقطه نظر ارزش اقتصادی،حفظ هیدروکربن های سنگین همراه گاز بسیار مهم است. از این رو برای جداسازی آب و هیدروکربن های سنگین تر در پالایشگاه های گاز روش های مختلفی پیشنهاد شده است که یکی از متداول ترین آنها استفاده از سیکل های تبرید است. در این تحقیق به طور موردی مشکلات سیکل تبرید یکی از پالایشگاه های گاز کشور مورد ارزیابی قرارگرفته است. گیرد، به منظوررفع مشکلات سیکل مذکور از نرم افزار aspen plus برای شبیه سازی کامل فرآیند استفاده شده است. با توجه به مسائل فنی و اقتصادی راهکارهای مختلفی در خصوص بهینه سازی و رفع معضلات سیکل تبرید آن پالایشگاه ارائه گردیده است.

در این مطالعه بوسیله مدلسازی ریاضی به آنالیز اکسرژی و انرژی سیکلهای توربین گازی پالایشگاه نفت بندرعباس پرداخته شده است. براساس این آنالیز، بیشترین تلفات اکسرژی در این سیکلها به ترتیب در محفظه احتراق، اگزوز توربین، توربین، کمپرسور و سایر اجزا وجود دارد. بررسی اثر پارامترهای ورودی این سیکل(دما و فشار و رطوبت نسبی جریان ورودی به کمپرسور و دمای سوخت) و سایر پارامترهای موثرسیکل بر تلفات اکسرژی نشان میدهد اثر کاهش دمای ورودی به کمپرسور بیشترین تاثیر در کاهش این تلفات را داراست. کاهش تلفات ورودی هوا و افزایش دمای سوخت نیز در بهبود عملکرد سیکل موثر است. با توجه به مطالعات صورت گرفته در این پروژه، جهت تغییر پارامترهای مورد مطالعه در جهت بهبود عملکرد سیکل، راهکارهایی پیشنهاد گردیده است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که تبدیل سیکل توربین گازی به سیکل تولید همزمان برق و بخار، کارآیی حرارتی و اکسرژی سیکل را در به میزان قابل ملاحظه ای افزایش میدهد. کاهش دمای هوای ورودی به کمپرسور در ماههای گرم به کمک چیلر جذبی اثر مناسب تری در مقایسه با سیستم مدیا و فاگ(سیستمهای تبخیری) داشته و افزایش راندمان اکسرژی را در پی دارد. مطابق نتایج این مطالعه تزریق بخار به محفظه احتراق و پیش گرمایش سوخت بوسیله بخار نیز اثر مناسبی در بهبود عملکرد سیکل دارد. همچنین راهکار تزریق آب به هوای خروجی کمپرسور و پیش گرمایش آن بوسیله گازهای خروجی از کمپرسور نیز علیرغم مشکلات صنعتی موجود در اجرای آن مورد تحلیل قرار گرفته است. چگونگی تاثیر این راهکارها بر عملکرد سیکل در حالاتی که بخار مورد نیاز این سیستمها از خارج از سیکل تامین شود و در حالتی که توسط سیکل تامین گردد(سیکل تولید همزمان) بطور جداگانه آنالیز شده است. در نهایت اثرات اقتصادی راهکارهای پیشنهادی نیز مطالعه گردیده و نتایج آن مورد بحث قرار گرفته است.

از سال 1937، از چاه آزمایی به عنوان ابزاری برای شناخت مدل های مخازن هیدروکربوری و تشخیص پارامترهای مربوط به آن ها استفاده می شود. در واقع فرآیند چاه آزمایی به ایجاد یک تغییر جریانی در چاه و جمع آوری داده های فشاری در ته چاه اطلاق می گردد. آنالیز داده های چاه آزمایی مربوط به مخازن گاز میعانی به علت تشکیل میعانات، اصولاً متفاوت با مخازن گاز خشک و نفت می باشد و رفتار های پیچیده ای از خود نشان می دهند. اولین مرحله در آنالیز چاه آزمایی مخزن گازی یا نفتی تشخیص مدل مخزن و مرز های آن است. این مرحله معمولاً توسط فرآیند حدس و خطا انجام می شود. تحقیقات گذشته نشان داده است که مدل مخزن مختلط شعاعی با مرز های مختلف برای مخازن گاز میعانی بهترین انتخاب است. مدل مختلط شعاعی به مخازنی اطلاق می گردد که شامل دو منطقه مختلف باشند: 1) منطقه داخلی محدود که چاه در مرکز آن واقع شده است و 2) منطقه بیرونی نامحدود. هم چنین می توان مدل های معمول دیگر از جمله مدل مخازن همگن و تخلخل دوگانه را نیز استفاده کرد. در این پژوهش، یک شبکه عصبی چندلایه برای تشخیص سه مدل اشاره شده در بالا با 4 مرز مختلف ارائه شده است. داده های مورد نیاز برای آموزش، تست و صحه گذاری در طراحی شبکه عصبی توسط نرم افزار pansystem گرفته شده است. ساختار بهینه شبکه های پیشنهادی با استفاده از روش های حدس و خطا و کمینه کردن میانگین خطای نسبی داده های آموزش و تست تعیین شده است. در این تحقیق، به دلیل رفتار غیر خطی فشار ته چاه در مخازن گاز میعانی و تغییر آن با زمان، از تبدیل فشار به تابع شبه فشار یا پتانسیل حقیقی برای خطی سازی و سپس تبدیل آن ها به مشتق فشار استفاده شده است، سپس 49 نقطه از هر نمودار مشتق فشار نرمالیزه شده به عنوان الگوی ورودی به شبکه داده می شود. دو روش مختلف شبکه عصبی در این پژوهش ارائه شده است: 1) شبکه عصبی واحد و 2) شبکه های ترکیبی که شبکه های ترکیبی بر اساس الگوریتم خوشه بندی طراحی شده است. دقت دسته بندی کلی مربوط به شبکه واحد و ترکیبی به ترتیب 65/88% و 33/93% به دست آمده است.

اگرچه یافتن روش های جدید طراحی توسط مهندسان جهت کاهش هزینه های انرژی و افزایش کارایی سیستم ها بسیار مورد توجه است، اما پر واضح است که جهت عملیات کارای یک واحد، کنترل پذیر بودن به اندازه ی صرفه ی اقتصادی آن مهم می باشد. بنابراین انتخاب یک استراتژی مناسب کنترلی در مورد تمامی واحدهای عملیاتی بسیار مهم است. ترکیب واکنش، جداسازی و انتگراسیون حرارت داخلی سبب پیچیده تر شدن رفتار دینامیکی سیستم-های تقطیر واکنشی با تبادل حرارت داخلی نسبت به ستون های تقطیر معمولی می شود. این امر لزوم انتخاب ساختار کنترلی مناسب که قادر به نگه داشتن سیستم بر مقادیر مورد نظر در حضور اغتشاشات ورودی به سیستم باشد را آشکاراتر می سازد. در این مطالعه ابتدا یک برج تقطیر واکنشی با انتگراسیون حرارت داخلی برای تولید tame با استفاده از جعبه ابزار سیمیولینک نرم افزار متلب به صورت دینامیک شبیه سازی شده و پس از انتخاب مناسب متغیرهای کنترل شونده بر اساس مشخصات مورد نظر سیستم، توابع انتقال متغیرهای کنترل کننده و متغیرهای اغتشاش را بدست آورده و بر اساس این توابع عملکرد 15 ساختار کنترلی متفاوت را بر اساس معیارهای کنترل پذیری پایا و پویای ni، rga، mri، cn و dc بررسی نموده و ساختارهایی که بهترین رفتار را از نظر این معیارها داشته تعیین کرده ایم. در انتها جهت تست نتایج حاصل از معیارهای ارائه شده و انتخاب بهترین ساختار، شبیه سازی حلقه بسته سیستم را برای 3 ساختار کنترلی که نتایج بهتری داشتند انجام داده و عملکرد کنترل کننده ها را در حضور اغتشاش در غلظت خوراک و تغییر در میزان مقرر مورد بررسی قرار داده ایم. از این مطالعه نتیجه شد که بهترین ساختار کنترلی برای برج تقطیر واکنشی با انتگراسیون حرارت داخلی در تولید tame، الف) کنترل خلوص محصول بالای برج با استفاده از دبی جریان بازگشتی و ب) محصول پایین برج با اختلاف فشار میان قسمت های اصلاح کننده و عاریساز است.

زض ا 4 تحم 5ک، زض اثتسا 4ه س? خس 4س ضاث ?ُ ذه?ن 5ت-?بذتبض 2 و 3?

هدف از تحقیق حاضر شبیه سازی دینامیکی و بهبود عملکرد کنترل فرآیند شیرین سازی گاز است. بهبود عملکرد از طریق تنظیم مجدد پارامترهای کنترل کننده های pid، استفاده از روش های کنترل فرآیند پیشرفته و همچنین روش های کنترل هوشمند مورد آزمایش قرار گرفته است. یافتن پاسخ کنترلی مناسب تر در هنگام بروز اغتشاش یا تغییر در setpoint ها درکنترل کننده های pid و با در نظر گرفتن شرایط بهینه مورد تحقیق و مطالعه قرار گرفته است. این تحقیق نشان میدهد در اکثر مواقع استفاده از الگوریتم وراثتی جهت تنظیم پارامترهای کنترل کننده های pid ، پاسخ بهتری نسبت به تنظیم خودکار سیستم به دست میدهد. همچنین نشان داده شده است که برای تنظیم کنترل دمای سیال خروجی از trim coolerاستفاده از کنترل متوالی پاسخ مناسب تری به همراه خواهد داشت. در خصوص کنترل جریان گاز تصفیه شده خروجی از واحد شیرین سازی ، استفاده از روش جدول بندی بهره می تواند پاسخ کنترلی بهتری نسبت به کنترل فیدبک تک حلقه ای به همراه داشته باشد.

چهل سال است که آکنه های ساختار منتظم بعنوان جایگزینی برای آکنه های معولی معرفی شده اند. مزیتهای آنها از جمله افت فشار پایین و سطح ویژه بالا در مقایسه با آکنه های معمولی، همواره مورد مطالعه قرار گرفته اند. با اینحال، بخاطر ملاحضات اقتصادی در صنعت بطور کسترده استفاده نمی شوند. برای کاهش هزینه های عملیاتی، صنعت به کاتالیست های ساختار منتظم که سطح ویژه زیاد، بازده انتقال جرم زیاد و افت فشار کم داشته باشد نیاز دارد. استفاده از کاتالیستهایی که ساختاری همانند آکنه های ساختار منتظم دارند بازده راکتورهای کاتالیستی را افزایش می دهد. در این تحقیق یک راکتور بستر چکان آزمایشگاهی که واکنش هیدروژناسیون پروپیلن در آن انجام می شود، مدلسازی شده است. معادلات سرعت در فاز مایع و گاز و همچنین معادلات حرارت و جرم بصورت همزمان حل شده اند. چون سختی معادلات بدست آمده زیاد است از روش تلفیق تعامدی برای حل معادلات استفاده شده است. داده های حاصل از مدلسازی در راکتور کاتالیستی حاوی آکنه ساختار منتظم و آکنه معمولی با داده های آزمایشگاهی حاصل از راکتور آزمایشگاهی با هم مقایسه شده اند. تطابق خوب داده های حاصل از مدل ریاضی و آزمایش ثابت می کند که مدل ریاضی حاصل ابزاری مورد اعتماد برای شبیه سازی حالتهای عملیاتی مختلف می باشد.

در این تحقیق ارتقاء کاتالیستی انیسول، یکی از ترکیبات نفت زیستی، با استفاده از راکتور پلاسمای تخلیه با عایق دی الکتریکdbd) ) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور کاتالیستهای co-mo/al2o3 ,pt/al2o3 ,mo-ni/al2o3 ,pt-re/al2o3 در راکتور قرار گرفته و محصولات تولیدی تجزیه و تحلیل شدند. نتایج آزمایشها نشان می دهد ترکیب پلاسما و کاتالیست میزان تبدیل انیسول را به مقدار زیادی افزایش می دهد. بیشترین تبدیل انیسول برابر با % 81 و مربوط به کاتالیست mo-ni/al2o3 است. در حالی که در همین شرایط آزمایشی و بدون کاتالیست، انیسول فقط به میزان %43 تبدیل می شود. نتایج آنالیز محصولات با استفاده از کروماتوگرافی گازی حاکی از آن است که بنزن، فنول، 4- متیل انیسول، 2- متیل انیسول، 4- متیل فنول، 2- متیل فنول، 2و6- دی متیل فنول و سیکلوهگزان سهم بیشتری را در محصولات به خود اختصاص داده اند. در این تحقیق کاهش فعالیت کاتالیست نیز مورد بررسی قرار گرفت.

تخمیر نیمه پیوسته، روشی کارا و سودمند جهت تولید محصولات متابولیکی ارزشمند مانند سوخت های زیستی می باشد. مدلسازی ریاضی بیوراکتورهای نیمه پیوسته با توجه به طبیعت گذرا و ناپایای تخمیر و همچنین پیچیدگی متابولیسم سلولی، مسأله ای بسیار دشوار و پیچیده است. در این زمینه برخی از محققین مدل هایی ساخت یافته ارائه کرده اند که نسبت به مدل های غیر ساخت یافته دقت و بازده بیشتری دارند. در این تحقیق، مدل ساختار یافته دقیق و کارای موازنه فلاکس پویا برای توصیف رفتار باکتری کلستریدیوم استوبوتیلیکوم) (clostridium acetobutylicum مطرح شده است. این مدل حاصل تلفیق مدل پایای متابولیسم درون سلولی و معادلات موازنه جرم پویا بر روی اجزای اصلی برون سلولی می باشد. مدل پویای مذکور بر پایه شبکه متابولیکی بازسازی شده 824_cellb بیان شده است. در مدلسازی فرایند تخمیر نیمه پیوسته، جهت همبستگی تولید بوتانول و رشد میکروارگانیسم، ژن های coatدر مدل 824_cellb حذف شده و ژن aad بیش از حالت طبیعی بیان شده و شرایط اولیه و پارامترهای عملیاتی بهینه برای تولید بیشینه محصول مطلوب، مورد استفاده قرار گرفته است. این پارامترها عبارتند از: زمان نهایی عملیات، حجم اولیه راکتور و دبی خوراک ورودی. روند کلی عملیات نیمه پیوسته به دو فاز عملیاتی اسیدی (جهت رشد و تکثیر باکتری ها از غلظت کم تا غلظتی قابل توجه) و خنثی (جهت افزایش غلظت توده زیستی و جهت افزایش تولید بوتانول) با نرخ خوراک ورودی ثابت تقسیم بندی شده است. بهینه سازی در حالت نیمه پیوسته صورت گرفته است. شایان ذکر است که نتایج به خوبی اهمیت حدف ژن و بیان بیش از حد ژن را در تعیین شرایط عملیاتی فرایندهای نیمه پیوسته نشان می دهد، در واقع می توان گفت که حدف ژن و بیان بیش از حد ژن در شرایط بی هوازی با حفظ سایر پارامترها نسبت به حالت بهینه، موجب افزایش میزان محصول مطلوب(بوتانل) و کاهش میزان تولید محصول نامطلوب(اتانول و استون) خواهد شد. استفاده از مدلهای ساختار یافته مبتنی بر آنالیز موازنه فلاکس، بدون نیاز به اطلاعات سینتیکی آنزیمی، قادر به مدلسازی دقیق رفتار میکرو ارگانیسم ها می باشند.

اتیلن یکی از مواد اولیه پتروشیمی می باشد که در بیشترین مقیاس تولید می شود و طیف گسترد? مشتقات گرفته شده از آن، اهمیت این ماده را چند برابر کرده است. اتیلن معمولا از طریق کراکینگ حرارتی خوراک های متفاوتی از قبیل اتان، نفتا و گازوئیل تولید می شود. انتخاب خوراک مناسب از لحاظ اقتصادی بسیار حائز اهمیت است چرا که سایر هزینه ها را تحت تأثیر قرار می دهد. در این مطالعه، یک مدل ریاضی برای مدلسازی فرآیند کراکینگ مخلوط اتان و پروپان در حضور بخار ارائه شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه رفتار دینامیکی و ساختار کنترلی سیستم تقطیر مجهز به چرخه تراکم بخار بررسی شده است. سیستم مورد مطالعه در این تحقیق، یک برج تقطیر صنعتی است که در جداسازی مخلوط پروپیلن و پروپان استفاده می شود. این برج یک نوع برج تقطیر بازیافت حرارتی است که از پمپ حرارتی در انتقال حرارت از کندانسور به ریبویلر بهره می گیرد. طراحی ساختار کنترلی عبارت است از تصمیم های ساختاری که در طراحی سیستم کنترلی یک واحد صنعتی شیمیایی اتخاذ می گردد. اولین گام در طراحی ساختار کنترلی انتخاب متغیر های کنترل شونده است. در این پایان نامه، بیشترین تمرکز بر روش کنترل خود بهینه ساز به منظور انتخاب متغیر های کنترل شونده معطوف شده است. کنترل خود بهینه ساز یک روش نظام یافته کمی در انتخاب متغیر های کنترل شونده است که مبنای آن محاسبات اقتصادی در حالت پایا می باشد. در کنترل خود بهینه ساز با استفاد از روش های ریاضی متغیر هایی انتخاب می شوند که وقتی در مقدار مقرر کنترل شوند، اعمال اغتشاش در شرایط بهینه تاثیر زیادی بر فرایند نگذارد و اتلاف اقتصادی قابل قبولی به دست آید. در روش کنترل خود بهینه ساز نیازی به حل مساله بهینه سازی در هر لحظه و تعیین مقادیر مقرر بهینه نمی باشد. در این تحقیق، برج تقطیر مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار هایسیس در حالت پایا و دینامیک شبیه سازی شد، سپس ساختار کنترلی آن با استفاده از روش کنترل خود بهینه ساز طراحی گردید. نتایج بهینه سازی نشان می دهد کنترل نسبت جریان برگشتی به جریان بخار خواص خود بهینه ساز مناسبی دارد. پس از تعیین متغیر های کنترل شونده و کنترل کننده به منظور ارزیابی ساختار کنترلی انتخابی، پاسخ دینامیکی واحد نسبت به اغتشاشات مختلف بررسی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ساختار کنترلی پیشنهادی دارای عملکرد مناسبی در کنترل برج تقطیر تراکم بخار می باشد.