با اهمیت روزافزون حفاظت محیط زیست، کاهش گازهای سمی حاصل از احتراق انواع سوختهای نفتی با جدیت بیشتری در سطح جهانی پیگیری می شود. بدین جهت ترکیبات بکار رفته در این سوختها همواره در حال دگرگونی است. از جمله این تغییرات جایگزینی ترکیبات سرب دار و آروماتیکی موجود در بنزین با mtbe و ایزواکتان می باشد. ایزواکتان و mtbe گذشته از دارا بودن عدد اکتان بالا، از نظر زیست محیطی مضرات سرب و آروماتیکها را ندارند. همچنین mtbe به دلیل دارا بودن اکسیژن، احتراقش موجب کم شدن اکسیژن در اتمسفر نمی گردد. از آنجا که ماده اولیه تولید mtbe و ایزواکتان، ایزوبوتان است لذا تولید ایزوبوتان، ایزومریزاسیون مرمال بوتان است. از سال 1933 که واکنش کاتالیستی ایزومریزاسیون آلکانها مشاهده شد، محققین همواره در تلاش بوده اند تا کاتالیست های جدیدی که فعالیت بیشتری داشته و واکنش ایزومریزاسیون را در دمای پایین تری انجام دهند بیابند. با مطالعه تحقیقات محققین در دو دهه اخیر روی واکنش ایزومریزاسیون نرمال بوتان استفاده از کاتالیست زیرکونیای سولفاته بطور چشمگیری مشاهده می شود. این کاتالیست دارای جایگاه های اسیدی بسیار قوی می باشد که در درجه حرارت و فشار پایین قادر به هدایت واکنش بسیار مشکل ایزومریزاسیون نرمال بوتان است. تمامی تحقیقات انجام گرفته روی این کاتالیست در سطح آزمایشگاهی بوده و شامل عوامل تاثیر گذار در ساخت، مقایسه با دیگر کاتالیستها، تاثیر هیدروژن و الفینها، تقویت کردن کاتالیست با برخی فلزات و مطالعه مکانیسم واکنش بوده است. در پروژه حاضر سعی بر آن شده است تا با استفاده از نتایج آزمایشگاهی که موکد معادله سرعت واکنش است و بدست آوردن معادلات حاکم بر واکنش و عوامل موثر بر واکنش در مقیاس صنعتی نظیر انتقال جرم، انتقال حرارت و مقاومتهای موجود در واکنشهای کاتالیستی به ارایه یک برنامه کامپیوتری که تولید ایزوبوتان را در یک رآکتور کاتالیستی بستر ثابت شبیه سازی می نماید پرداخته و با تغییرات عوامل موثر بر واکنش، نتایج حاصل از شبیه سازی را بررسی نماییم. با توجه به تولید mtbe در مجتمع پتروشیمی بندر امام، امید است این برنامه مقدمه ای جهت بررسی تعویض کاتالیست و افزایش راندمان تولید mtbe در ایران گردیده و همچنین به عنوان نرم افزاری برای مطالعه سایر واکنشهای کاتالیستی بستر ثابت در مقیاس صنعتی در اختیار دانشجویان و محققین قرار گیرد.

نانو ذرات به واسطه سطح ویژه بسیار بالا دارای خواص فیزیکی ، شیمیایی مکانیکی و الکتریکی و کاملا متفاوتی با حالت معمول خود هستند این امر علت اصلی پیشرفت سریع ساخت ذرات درابعاد نانو و جایگزین کردن آنها با همان مواد در حالت معمولی خود می باشد. در این میان ساخت و به کارگیری نانو کامپوزیت های نقره نه تنها از نظر سطح ویژه بسیار بالا این ماده بکله به جهت خواص ضد باکتری نقره بسیار مود توجه می باشد. توجه صنایع مختلف به استفاده از این ماده در موارد مختلف طی سال های اخیر، بر لزوم تحقیقات گسترده در سطوح دستگاهی و نیز صنعتی تاکید می کند. مهم ترین کاربرد های نانو کامپوزیت نقره در تجهیزات پزشکی و بیمارستانی (به دلیل خاصیت ضد باکتری) داروسازی، کشاورزی و دامپروری (جهت استریلیزه کردن تجهیزات و نیز ضد عفونی کردن محوطه ها و آفت کشی و ..) اپتیک، اپتوالکترونیک و همچنین به عنوان نانو کاتالیست می باشد. روش های سنتی سنتز این ماده بسیار زمان گیر بوده در برخی موارد برای تولید انبوه توجیه اقتصادی ندارد. به همین جهت بهره مندی از امواج ماورای صوت به عنوان تکنیکی نوین و کاملا موثر دستیابی به روش سنتزی ساده تر از نظر شرایط عملیاتی بهتر و نیز نهایتا تولید محصولی با کیفیت و عملکرد بالاتر را مبسر ساخته است. استفاده از امواج ماورای صوت جهت انجام واکنش شیمیایی تحت عنوان فرآیند صوت شیمیایی شناخته می شود. اساس این فرایند بر پایه کاویتاسیون صوتی می باشد که خود شامل تشکیل حباب های کاویتاسونی در مایع، رشد و فروپاشی آن ها است. به واسطه فروپاشی حباب های کاویتاسونی، لکه های داغ و فشاری در حدود 5000kو 8/181 mpa ایجاد می شوند. وجود همین دما و فشار بالا توضیح دهنده تولید رادیکال جهت انجام واکنش شیمیایی و نیز افزایش فعالیت شیمیایی ( به واسطه افزایش برخورد مولکول ها) می باشد. از انجایی که ارتباط مستقیمی بین خواص نانو مواد با اندازه شکل و ساختار آنها وجود دارد، استفاده از روشی که بتوان کتنرل دقیقی بر روی شکل و اندازه ذرات داشت، بسیار حایز اهمیت می باشد. از همین رو استفاده از جامدات متخلخلی همچون سیلیکا، الومینا و زیولیت، به دلیل دارا بودن حجم بسیار بالای خلل و فرج، جهت رسوب ذرات نقره در میان آنها می توند این هدف را محقق سازد. دراین پروژه دو هدف اصلی مد نظر بوده است و بر این اساس کار آزمایشگاهی انجام شده شامل دو بخش می شود. بخش اول در برگیرنده آزماشاتی جهت سنتز نانو کامپوزیت نفزه توسط فرآیند صوت شیمیایی است. بخش دوم کار آزمایشگاهی، شامل انجام آزمایشات متعدد جهت بررسی اثر برخی پارامترهای موثر در سنتز می شود. اثر تغییر در مدت زمان اعمال امواج ماورای صوت بر روی اندازه ذرات نانو کامپوزت ها حاصله اثر تغییر غلظت نیترات نقره در محلول اولیه بر روی اندازه ذرات کامپوزیت ها حاصله، اثر تغییر غلظت نیترات نقره در محلول اولیه بر روی میزان نقره رسوب داده شده بر روی سیلیکا و نهایتا اثر تغییرات شدت امواج ماورای صوت بر روی میزان نقره رسوبی بررسی شده است. دستگاه های آنالیز xrf.ftir,edax و نیز میکروسکوپ های الکترونی sem و hr-temجهت تعین مشخصات و آنالیز نمونه ها مورد استفاده قرار گرفته اند.

ریفرمر بخار یکی از بخشهای کلیدی واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمی است. هم اکنون دانش فنی این واحد از شرکت های خارجی مانند لورگی و کلاگ با هزینه هنگفت خریداری می شود. مدلسازی ریاضی یکی از راههای کم هزینه جهت بررسی دقیق فرآیند است که کمک به تدوین دانش فنی و بی نیاز شدن از کشورهای خارجی می کند. محصول واحد ریفرمینگ، هیدروژن و مونوکسید کربن است.مخلوط این دو گاز، گاز سنتز، خوراک بسیاری از واحدهای صنایع پتروشیمی مانند سنتز فیشر تروپش، تولید آمونیاک و متانول است. هیدروژن خود نیز به تنهایی در واحدهای پالایشگاهی مانند هیدروکرکینگ و فرآورش هیدروژن استفاده می شود. علاوه بر این، بتازگی استفاده از هیدروژن به عنوان خوراک پیلهای سوختی جهت تولید سوخت تمیز اهمیت فراوانی یافته است. در این پروژه مدلسازی ریاضی لوله های کاتالیستی بخش تشعشع ریفرمر که واکنش ریفرمینگ در آنها صورت می گیرد، انجام شده است. مدل بکار برده شده یک بعدی ناهمگن بوده که هم کاتالیست و هم بستر پر شده را در بر می گیرد. در نهایت پروفایل تغییرات خصوصیات ترمودینامیکی دما، فشار و درصد ترکیب اجزاء در داخل لوله های راکتور و در جریان خروجی از ریفرمر بدست آمده است. در ادامه پارامترهایی چون نسبت مول های بخار آب به تعداد مول کربن، نرخ تشکیل کربن، فلاکس حرارتی رسیده از مشعلها به لوله های کاتالیستی و اثر این پارامترها روی عملکرد راکتور و میزان تبدیل خوراک بررسی شده است.