هیدروکسی متیل فورفورال ماده ای کلیدی برای تولید مواد شیمیایی و سوخت های متنوعی می باشد که از منابع تجدید پذیر بدست می آید. در این مطالعه آزمایشگاهی، هیدروکسی متیل فورفورال توسط هیدرولیز اسیدی رقیق کاه برنج که یک پسماند ارزان و بلا استفاده است، بدست آمده است. در فرآیند تک فازی در دمای 180 درجه سانتی گراد و با بکارگیری اسید سولفوریک 5/0 درصد، بیشترین بازده تولید هیدروکسی متیل فورفورال معادل 4/15 گرم از هر کیلوگرم کاه پس از سه ساعت حاصل شد. برای افزایش راندمان تولید واکنش در سیستم های دو فازی مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایشات سیستم دو فازی حلال های مختلفی نظیر 2-پروپانول، 1-بوتانول، استن، متیل ایزوبوتیل کتون و تتراهیدروفوران بکارگرفته شدند. بکارگیری تمامی حلال ها موجب افزایش بازده تولید هیدروکسی متیل فورفورال شد. با بکارگیری 1- بوتانول و همینطور 2-پروپانول بیش از 60 گرم هیدروکسی متیل فورفورال در هرکیلوگرم کاه برنج حاصل شد. فورفورال یک محصول جانبی با ارزش است که به میزان زیاد در فاز آلی بکار گرفته شده در فرآیند دو فازی حل می شود. با بکارگیری تتراهیدروفوران در دمای 150 درجه سانتی گراد و با اسید 5/0 درصد پس از پنج ساعت بازده نسبتاً بالای 118 گرم فورفورال از هر کیلوگرم کاه بدست آمد.

در دهه های اخیر فرآیندهای غشایی به مانند تراوش تبخیری و نفوذ بخار به منظور آبزدایی محلولهای آلی و همچنین جداسازی ترکیبات فرار آلی جایگاه خاصی را در بین عملیات جداسازی در صنایع مختلف به خود تخصیص داده اند. علاوه بر این، همراه کردن واکنش های تعادلی به مانند استری شدن با فرآیند جداسازی غشایی نفوذ بخار و تراوش تبخیری موجب دسترسی به درصد تبدیل بالاتر میشود. در این تحقیق فرآیند استریفیکاسیون ایزوپروپیل الکل و پروپیونیک اسید همراه با فرآیندغشایی نفوذ بخار با کاربرد دو نوع غشائ متفاوت، یکی زئولیتی naa به شکل استوانه ای و دیگری غشاء مسطح پلیمری با نام تجاری pervap®2201 مورد بررسی قرار گرفت. در این فرآیند غشاء با دفع آب از محیط واکنش موجب افزاش درصد تبدیل اسید شد. به منظور تسهیل واکنش استری شدن از دو نوع کاتالیست استفاده گردید. بدین منظور پارا تولوئن سولفونیک اسید به مقدار 3درصد وزنی و همچنین آمبرلیست 15 در 4 مقدار 3 ، 4 ، 10 و12 درصد وزنی نسبت به اسید اولیه مصرفی به مخلوط واکنش اضافه شدند. نتایج نشان داد ترکیب کردن فرآیند نفوذ بخار با کاربرد هر یک از دو نوع غشای موجب افزایش درصد تبدیل اسید میشود. به عنوان مثال با کاربرد کاتالیست پاراتولوئن سولفونیک اسید و مقدار نسبت الکل به اسید 5/1:1 هنگامیکه از فرآیند غشایی استفاده نگردید، درصد تبدیل تعادلی نزدیک به 72 % حاصل گشت، در حالیکه در فرآیند ترکیبی با کاربرد غشاء زئولیتی و یا غشاء پلیمری تبدیل کامل در زمان های کوتاهی بدست آمد. بررسی تاثیر نسبت مولی الکل به اسید بر فرآیند واکنش در سه نسبت مولی (1:1 ، 5/1:1 و 1:3 ) انجام گرفت. نتایج نشان داد نسبت مولی الکل به اسید تاثیر بسزایی بر واکنش دارد و بیشترین مقدار درصد تبدیل در فرآیندهای بررسی شده با کاربرد غشاها و کاتالیست های مختلف به ازای نسبت الکل به اسید 5/1:1 بدست می آید. علاوه براین افزایش نسبت مولی الکل به اسید از 5/1:1 به 1:3 به مانند آنچه در فرآیند واکنش محض مشاهده شده نه تنها باعت افزایش درصد تبدیل نمی گردد، بلکه افزودن فرآیند غشایی کنار واکنش موجب معکوس شدن اثر فوق میشود. تاثیر مقدار بار کاتالیست بر میزان پیشرفت واکنش در محدوده ی 3 تا 12 درصد وزنی نسبت به وزن اسید اولیه مصرفی برای کاتالیست آمبرلیست صورت گرفت. همانطور که در تحقیقات دیگر محققین نیز مشاهده شده، افزایش مقدار کاتالیست مصرفی تاثیر مثبت بر فرآیند واکنش دارد. بررسی تاثیر نوع غشاء بر واکنش نشان داد که عملکرد غشاء پلیمری در فرآیندهای ترکیبی با مقدار درصد تبدیل اسید بالاتر به علت افزایش اثر تورم غشاء پلیمری در محیط های غنی تر از آب تضعیف میشود. همچنین مطالعه ی نتایج نشان داد، پیشرفت واکنش در فرآیند هایی که در آنها از کاتالیست آمبرلیست استفاده شده کمتر می باشد. به عنوان مثال کاربرد کاتالیست آمبرلیست 15 و پارا تولوئن سولفونیک اسید به مقدار 3 درصد وزنی تحت شرایط آزمایشی یکسان موجب بدست آمدن مقادیر درصد تبدیل به ترتیب برابر با 50 و 100 درصد درطول مدت 180 و 140 دقیقه در طول فرآیند ترکیبی واکنش با کاربرد غشاء پلیمری میشود. بررسی مقادیر فاکتور جداسازی نشان داد این عامل رفتار قابل پیش بینی نداشته که علت آن می تواند به دلیل تاثیر پذیری این فاکتور از دو فرآیند واکنش و جداسازی باشد. از آنجاییکه درطول این فرآیند ترکیبی عواملی به مانند نرخ تبخیر، نسبت مولی مواد واکنشگر و همچنین نقطه جوش فرآیند تغییر میکند، مشاهده مقادیر فاکتور جداسازی در محدوده ای وسیع دور از انتظار نمی باشد.

میدان جریان مغشوش در یک تانک همزندار مجهز به بافل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی cfd شبیه سازی شده است. شبیه سازیها با استفاده از روش قاب مرجع چندگانه (mrf) و مدل اغتشاش k-? انجام شده و نتایج حاصل از شبیه سازیها نشان می دهد که میدان جریان در داخل تانک غیر همگن است. معیاری که برای این ناهمگنی در نظر گرفته شده نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش است. این ناهمگنی به ویژه در سه منطقه از تانک یعنی اطراف تیغه همزن با نرخ اتلاف انرژی بسیار بالا ، اطراف بافلها با نرخ اتلاف انرژی نسبتا بالا و توده سیال با نرخ اتلاف انرژی بسیار پایین مشاهده می گردد. بنابراین از یک مدل سه منطقه ای برای مطالعه میدان جریان و مشخصات آن استفاده شده که در آن حجم کل تانک به سه منطقه همگن به نامهای منطقه همزن، منطقه گردشی و منطقه بافل تقسیم شده و مقادیر متوسط انرژی جنبشی اغتشاش، نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش وویسکوزیته اغتشاش برای هر منطقه محاسبه و اثر پارامترهایی نظیر دور همزن؛ قطر همزن، فاصله همزن از کف تانک ، پهنای بافل و زاویه بافل بر روی میدان جریان و مشخصات آن مطالعه شده است. روش جدیدی برای تعیین مرزهای بین نواحی مختلف به نام روش گرادیان استفاده شده که بر اساس تغییرات گرادیان نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش است. نتایج حاصل از این روش با روش متداول موسوم به روش نرخ اتلاف انرژی تجمعی مقایسه و تفاوت چندانی بین این دو روش مشاهده نگردید. نتایج حاصل از شبیه سازیها نشان می دهد که فاصله همزن از کف تانک فقط بر روی نرخ اتلاف انرژی جنبشی در منطقه همزن تأثیر دارد و سبب افزایش آن می شود. افزایش قطر همزن سبب افزایش انرژی جنبشی اغتشاش و نرخ اتلاف آن در منطقه همزن و کاهش ویسکوزیته اغتشاش در دو منطقه بافل و گردشی می گردد. افزایش پهنای بافل نیز باعث کاهش نرخ اتلاف انرژی جنبشی اغتشاش در منطقه بافل می شود. همچنین انحراف زاویه بافل نسبت به صفحه افقی با عث افزایش نرخ اتلاف انرژی اغتشاش در مناطق بافل و همزن می گردد. پارامترهای مدل سه منطقه ای شامل نسبتهای حجمی بافل و همزن (µi , µb) ، نسبتهای نرخ اتلاف انرژی بافل و همزن(?i , ?b) و شدت جریانهای تبادلی بین مناطق همزن-گردشی و بافل-گردشی , qb) (qi محاسبه شده و اثر پارامترهای مذکور در بالا بر روی آنها مطالعه شده است. از مدل سه منطقه ای همچنین برای مطاله میدان جریان در راکتور صنعتی پلیمریزاسیون سوسپانسیونی وینیل کلراید بندر امام استفاده شده و نتایج حاصل در پیشگویی توزیع اندازه ذرات نهایی پلیمر به کار رفته است.برای پیشگویی توزیع اندازه ذرات از مدل موازنه جمعیتی سه منطقه ای و برای حل آن از روش دسته ها استفاده شده است. پارامترهای مدل موازنه جمعیتی با استفاده از انطباق نتایج بدست آمده از حل معادله موازنه جمعیتی برای توزیع اندازه ذرات (psd) با داده های تجربی برای پلی وینیل کلراید نوع65 به دست آمد. برای اثبات درستی پارامترهای به دست آمده از داده های تجربی مربوط به نوع70 استفاده و مشاهده شد که مدل به خوبی می تواند توزیع اندازه ذرات مربوط به نوع 70 به ویژه دو پیک موجود در منحنی آن را به خوبی پیشگویی کند. اثر پارامترهایی نظیر دور همزن، کسر حجمی فاز پراکنده و غلظت عامل سوسپانسیون کننده بر روی توزیع اندازه ذرات مطالعه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که توزیع اندازه جمعیتی ذرات ابتدا با افزایش دور همزن افزایش یافته و تیز می گردد. اما پس از رسیدن دور همزن به یک مقدار ویژه جهت تغییرات آن عکس شده و منحنی توزیع اندازه ذرات پهن تر می شود. منحنی تغییرات قطر متوسط ساتر ذرات با دور همزن دارای یک مینیمم در یک دور همزن ویژه است. قطر متوسط ساتر همچنین با افزایش کسر حجمی فاز پراکنده افزایش و با افزایش غلظت عامل سوسپانسیون کننده، کاهش می یابد.

تراوش تبخیری یک فرایند غشایی کارامد برای جداسازی فاز مایع، در دهه های گذشته می باشد که شاهد پیشرفت قابل توجه و ترقی غیر منتظره در جنبه های اصولی و کاربردی بوده است. تاکنون حجم قابل توجهی از داده های تجربی بدون هرگونه مدل قابل و کارامدی برای توصیف این پدیده توسط محققین ارائه شده است. مکانیسم تراوش تبخیری در غشاء پلیمری توسط فرایند سه مرحله ای تشریح شده است : حلالیت، نفوذ و تبخیر (یا دفع). در این تحقیق جداسازی مخلوط آلی- آلی از میان غشاهای پلیمری بر اساس مکانیسم حلالیت-نفوذ مدلسازی شده است. در این مدل در سمت خوراک بین فاز مایع و غشاء تعادل فرض شده و غلظت اجزاء روی سطح غشاء در سمت محصول تراوش بدلیل فشار خلاء برابر صفر در نظر گرفته شده است. در این مدلسازی معادلات unifac برای توصیف مرحله جذب استفاده شد و معادله استفان-ماکسول برای شرح مرحله انتقال بکار گرفته شد. به منظور بررسی صحت عملکرد مدل توسعه داده شده این مدل برای تخمین جداسازی سه مخلوط دوجزئی مایع آلی از میان یک غشاء پلیمری پلی یورتان (pu) اجرا گردید. مقادیر محاسبه شده توسط مدل برای فلاکس های تراوشی و غلظت در محصول تراوش با نتایج حاصل از آزمایشات که توسط دیگر مولفان گزارش شده، مقایسه شده است. با بکارگیری معادلات unifac ، نتایج پیش بینی شده برای غلظت تراوش و فلاکس توافق خوبی را با نتایج تجربی در تمام محدوده های ترکیب غلظت نشان داد. همچنین نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده با بکارگیری معادلات unifac با نتایج مدلهای مختلفی که توسط دیگران بر اساس دیگر معادلات جهت تعیین ضریب فعالیت بدست آمده اند مقایسه گردید. این مقایسه نشان داد که مدل حاضر دارای مزیت هایی نسبی در مقایسه با دیگر مدلها می باشد.

در گذشته با استفاده از اسید سولفوریک اینگونه روغن ها تصفیه شده و بدست می آمد که بعلت بازده کم محصول، این روش جای خود را به روش های کاتالیستی داده است . در روش کاتالیستی ناخالصی ها و مواد مضر در حضور کاتالیست و هیدروژن تحت شرایط عملیاتی مناسب ار روغن حذف می گردند . در این پروژه ترکیبی ار دو روش فوق در نطر گرفته شده است . خوراک بهینه در برش نفتی در زنجیره پالایش نفت خام شناسایی شده و پس از حذف بسیاری از ناخالصی ها و مواد مضر در واحد آیزوماکس بمنظور حذف باقی مانده ناخالصی از روش تصفیه ها با اسید سولفوریک استفاده گردید . مراحل تصفیه برش نفتی شامل اسید شویی ، خنثی سازی و رنگبری یک به یک در مقیاس آزمایشگاهی تست شد و شرایط بهینه عملیات هریک بدست آمده و با استفاده از نتایج حاصل نشان داده می شود که میزان بازیابی محصول از روش سنتی به مراتب بیشتر است و کیفیت مخصول نیز در حد استاندارد مورد نظر می باشد .