:
چربی ها و روغن ها مواد غذایی باارزشی هستند که علاوه بر تأمین انرژی نقش مهمی در بقای سلامت و ادامه حیات داشته و در گروه کالاهای مصرفی ضروری جای دارند.
چربی ها و روغن ها منبع فشرده ای از انرژی غذایی بوده و ویتامین ها محلول در چربی (A؛ D؛ E و K) که در تأمین سلامت نقش مهمی را به عهده دارند از طریق مصرف این مواد به بدن می رسند. همچنین اسیدهای چرب که نقش آنها در سلامت و انجام اعمال بدن به اثبات رسیده و بدن قادر به ساختن آنها نیست و از راه مصرف روغن های نباتی تأمین می شود.
روغن ها و چربی ها به عنوان واسطه انتقال حرارت، گرمای لازم برای پختن را به ماده غذایی رسانده و سبب خوش طعم و لذیذ شدن و بهبود رنگ و بافت غذاها می شوند. این مواد خمیر (در محصولات نانوایی) بوده و در صنایع غذایی به طور گسترده به مصرف می رسند. برخی از دانه ها روغنی نظیر سویا و پنبه دانه نه تنها به عنوان منبع روغن بلکه به عنوان منبعی از پروتئین گیاهی برای خوراک دام و انسان بااهمیت هستند.
اکثر چربی ها و روغن نباتی پس از انجام فرایندهای لازم و خارج کردن ناخالصی ها به مصرف خوراکی می رسند. تصفیه روغن شامل مراحل صمغ گیری، خنثی سازی، بیرنگ کردن و بی بو کردن است. برای بسیاری از مصارف از جمله تولید روغن های نباتی جامد هیدروژنه (شورتنینگ ها) و مخلوط چربی برای تولید مارگارین ها، روغن های نباتی هیدروژنه می شوند. همچنین برای تولید روغن های مایع مخصوص سالاد که در درجه حرارت های پایین (درجه حرارت یخچال) کدر نشده و شفاف باقی بماند روغن وینترازینگ یا موم زدایی می شود.
فصل اول: کلیات
1-1- هدف
هرکس علاقه مند است که بداند چه مواردی را می خورد و خوردن این موارد چه تأثیری در روند زندگی، سلامت و بهداشت وی خواهد داشت. نوع زندگی امروزی و عدم تحرکی که در جوامع بشری به چشم می خورد، همراه با رشد سرسام آور جمعیت جهانی خصوصا در ممالک عقب نگاه داشته شده و محدودیت منابع و امکانات همگی دست به دست هم داده اند و سلامتی و بهداشت انسانی را تهدید می کنند. با این حال، اگر انسان تغذیه ای متناسب با شغل، فعالیت و محیطی که در آن به سر می برد، نداشته باشد یا اینکه نوعی تغذیه خاص سلامتش را تهدید کند نه تنها از رسیدن به اهداف عالی خود باز می ماند، بلکه هستی و تمامیت وجودش مورد تهدیدی قرار می گیرد.
برخوردار نبودن از تغذیه مناسب، سبب اختلال در رشد، حساسیت شدید در مقابل انواع میکروب ها و بیماری ها، کاهش خلاقیت جسمی و فکری، بی اعتنایی به زندگی و دلبستگی نداشتن به آن، اختلالات روحی و روانی و عقب ماندگی های ذهنی و جسمی می گردد. با وجود قشری که گرفتار روزگاری تمامی تلاش مردم صرف سیر کردن شکم یا تهیه قوت لایموت می شد. بهبود شرایط معیشت و افزایش درآمد متوسط جامعه، امکان انتخاب مواد غذایی را به وجود آود. امروزه دیگر در جوامع پیشرفته، فقط سیر کردن شکم را کافی نمی دانند. در این جوامع مسائلی مانند “چه باید خورد؟”، “چگونه باید خورد؟” و “چقدر باید خورد” به طور جدی مورد توجه فرد فرد مردم و نیز مدیران جامعه که مسئول حفظ سلامت جسمی و روانی نسل حاضر و نسل های آینده هستند، قرار گرفته است. بشر از ابتدای آفرینش با تجربه عینی، نیاز به روغن ها و چربی ها را در سوخت و ساز بدن خویش دریافت و با بهره گرفتن از امکانات موجود، به همراه مصرف انواع گوشت ها، دانه ها، و میوه های موجود چربی مورد احتی

اج را در تغذیه روزانه خود تأمین نمود.

ای كوتاه از تاریخچه صنعت سیمان
اختراع كوره دوار سیمان در سال 1885 میلادی توسط Fredrik ransom در انگلستان به ثبت رسید. این كوره 1/5 متر قطر و 7/5 متر طول داشت.
سوخت كوره دوار در آمریكا مایع (نفت كوره) و در آلمان پودر زغال سنگ بود و خوراك كوره هم به صورت دوغاب و هم به صورت پودر تهیه می گردید . كلینكر خروجی از كوره وارد استوانه عمودی یا دواری می شد و توسط هوا خنك می گردید و هوای خروجی از خنك كن جهت سوختن زغال یا نفت كوره مورد استفاده قرار می گرفت.
تكنولوژی جدید سیمان برای اولین بار با راه اندازی كوره 100 تنی سیمان ری در نزدیكی كوه بی بی شهربانو و در سال 1312 در ایران متولد شد. راه اندازی كارخانه سیمان ری به مفهوم ایجاد شتاب در نوسازی و صنعتی شدن كشور بود و از این رو سهم این كارخانه در پی ریزی بسیاری از كارخانه ها و تاسیسات صنعتی، د انشگاهی، بهداشتی و كشاورزی و… استثنائی و در خور توجه است.
در حال حاضر پروژه های بسیاری در نقاط مختلف كشور در دست اجرا می باشد كه بسیاری از آنها تا سال 1390 به تولید خواهند رسید. با راه اندازی این پروژه ها ظرفیت تولید سیمان ایران به حدود 70 میلیون تن در سال خواهد رسید كه معادل 2/5 درصد تولید سیمان جهان خواهد بود.
ضمناً مصرف سرانه سیمان در كشور در حال حاضر حدود 450 كیلوگرم است كه بالاتر از متوسط مصرف جهانی(340 كیلوگرم) می باشد.
3- عنوان پروژه
عوامل موثر بر راندمان كوره های دوار سیمان و انالیز اكسرژی در سیستم پخت سیمان هگمتان
عوامل متعددی بر راندمان كوره های دوار سیمان موثر می باشد كه می توان به موار د زیر اشاره نمود:
1- عوامل موثر از دیدگاه بهره برداری
2- عوامل موثر از دیدگاه آنالیز شیمیایی خوراك كوره
3- عوامل موثر از دیدگاه طراحی و تكنولوژی ساخت تجهیزات سیستم پخت

4- عوامل موثر از دیدگاه طراحی و ساخت دستگاه های مرتبط با سیستم پخت
5- مدیریت صحیح به همراه آموزش و بهره برداری صحیح از منابع انسانی
6- سایر موارد مرتبط در جهت بهبود عملكرد كوره دوار سیمان به عنوان یک راكتور پیچیده شیمیایی
با توجه به هفت سال تجربه بهره برداری اینجانب از كوره دوار واحد یک شركت سیمان هگمتان و همچنین تجارب و آموخته های اینجانب از پیشكسوتان صنعت سیمان كشور از طریق شركت در دوره ها و همایش ها و سیمنارهای متعدد باعث شد كه ضمن بهره گیری از توفیقات خداوند منان و مساعدت و راهنمایی اساتید بزرگوارم آقایان دكتر امید خواه و دكتر ارجمند درپایان تحصیلات تكمیلی در مقطع كارشناسی ارشد به بررسی دو عامل مهم بر راندمان كوره های دوار سیمان یعنی عوامل موثر از دیدگاه بهره برداری و آنالیز شیمیایی خوراك كوره بپردازم و در این پروژه هر عاملی كه از دو دیدگاه مذكور باعث افزایش مدت كاركرد كوره شده و در عین حال تولید كوره را در حداكثر ظرفیت ممكن قرار دهد مدنظر قرار گرفته است.

تولید اولفین ها تحت واکنش هیدروژن زدایی از پارافین ها، از اواخر دهه 1930 شروع شده است. در طول جنگ جهانی دوم، هیدروژن زدایی از بوتان به واسط کاتالیست کروم – آلومینا، برای تولید بوتن به کار گرفته شد که با دیمر شدن بوتن به اکتن، و در نهایت با هیدروژن گیری اکتن، اکتان تولید می شود که سوخت مورد نیاز برای هواپیماهای جنگی بود.
هیدروژن زدایی از بوتان با بهره گرفتن از کاتالیست کروم – آلومینا، اولین بار توسط دانشمند آلمانی Leuna عملی و اقتصادی شد. همچنین این کار به طور جداگانه توسط شرکت (UOP (Universal Oil Products به همراه شرکت ICI در انگلیس پیگیری و توسعه داده شد. اولین واحد طراحی شده توسط UOP در سال 1940 در Billingham انگلیس راه اندازی شد و به دنبال آن در سال 1941 در Heysham انگلیس واحد دیگری شروع به کار کرد. هدف اولیه از هیدروژن زدایی بوتان تولید شده با دیمر شدن توسط کاتالیست های اسید سولفوریک جامد به اکتن تبدیل می شود.
به دنبال آنها، شرکت های دیگر بلافاصله در این راستا شروع به فعالیت نمودند. به عنوان مثال، شرکت Phillips Petroleum در سال 1943 یک راکتور چند لوله ای برای هیدروژن زدایی در Borger راه اندازی کرد. با این وجود توسعه عمده و شاخص در این راستا توسط Houdry با هیدروژن زدایی در فشارهای کمتر از فشار اتمسفر با درصد تبدیل بالا، انجام شد. این فرایند تا پایان جنگ جهانی دوم یک مسیر روبه رشدی را دنبال می کرد. بعد از جنگ جهانی دوم، Houdry سیستم هیدروژن زدایی به وسیله کاتالیست کروم آلومینا را اقتصادی کرد و آ ن را در جهت تولید بوتاداین گسترش داد که به عنوان فرایند Catadiene معروف است. سایر شرکت ها نظیر Shell و Gulf و Dow تکنولوژی های مشابهی از هیدروژن زدایی را راه اندازی کردند.
در فرایند هیدروژن زدیی به وسیله کاتالیست کروم – آلومینا، کاتالیست در یک بستر ثابت واقع در درون راکتور پر شد است که ممکن است یک کره یا استوانه عمودی یا افقی باشد. اساس همه طراحی ها بر این واقعیت استوار است که جریان گاز در سطح وسیعی توزیع می شود و در عین حال افت فشار پایینی می خواهیم داشته باشیم. در طول فرایند هیدروژن زدایی مقادیر زیادی کک بر سطح کاتالیست رسوب می کرد، بنابراین چند راکتور به صورت موازی باید کار می کرد تا در مواقعی که یک راکتور برای احیا کاتالیست از خط خارج می شود راکتور دیگر در حال کار باشد.
فصل اول
کلیات فرایند هیدروژن زدایی از پارافین های سنگین
1-1- هدف
تولید اولفین ها تحت واکنش هیدروژن زدایی از پارافین ها، از اواخر دهه 1930 شروع شده است. در طول جنگ جهانی دوم، هیدروژن زدایی از بوتان به واسطه کاتالیست کروم – آلومینا، برای تولید بوتن به کار گرفته شد که با دیمر شدن بوتن به اکتن، و در نهایت با هیدروژن گیری اکتن، اکتان تولید می شود که سوخت مورد نیاز برای هواپیماهای جنگی بود.
هیدروژن زدایی از بوتان با بهره گرفتن از کاتالیست کروم – آلومینا، اولین بار توسط دانشمند آلمانی Leuna عملی و اقتصادی شد. همچنین این کار به طور جداگانه توسط شرکت (UOP (Universal Oil Products به همراه شرکت ICI در انگلیس پی گیری و توسعه داده شد. اولین واحد طراحی شده توسط UOP در سال 1940 در Billingham انگلیس راه اندازی شد و به دنبال آن در سال 1941 در Heysham انگلیس واحد دیگری شروع به کار کرد. هدف اولیه از هیدروژن زدایی بوتان تولید بوتن بود که بوتن تولید شده با دیمر شدن توسط کاتالیست های اسید سولفوریک جامد به اکتن تبدیل می شود.

به دنبال آنها، شرکت های دیگر بلافاصله در این راستا شروع به فعالیت نمودند. به عنوان مثال، شرکت Phillips Petroleum در سال 1943 یک راکتور چند لوله ای برای هیدروژن زدایی در Borger راه اندازی کرد. با این وجود توسعه عمده و شاخص در این راستا توسط Houdry با هیدروژن زدایی در فشارهای کمتر از فشار اتمسفر با درصد تبدیل بالا، انجام شد. این فرایند تا پایان جنگ جهانی دوم یک مسیر روبه رشدی را دنبال می کرد. بعد از جنگ جهانی دوم، Houdry سیستم هیدروژن زدایی به وسیله کاتالیست کروم آلومینا را اقتصادی کرد و آن را در جهت تولید بوتاداین گسترش داد که به عنوان فرایند Catadiene معروف است. سایر شرکت ها نظیر Shell و Gulf و Dow تکنولوژی های مشابهی از هیدروژن زدایی را راه اندازی کردند. در فرایند هیدروژن زدایی به وسیله کاتالیست کروم – آلومینا، کاتالیست در یک بستر ثابت واقع در درون راکتور پر شده است که ممکن است یک کره یا استوانه عمودی یا افقی باشد. اساس همه طراحی ها بر این واقعیت استوار است که جریان گاز در سطح وسیعی توزیع می شود و در عین حال افت فشار پایینی می خواهیم داشته باشیم. در طول فرایند هیدروژن زدایی مقادیر زیادی کک بر سطح کاتالیست ها رسوب می کرد، بنابراین چند راکتور به صورت موازی باید کار می کرد تا در مواقعی که یک راکتور برای احیا کاتالیست از خط خارج می شود راکتور دیگر در حال کار باشد.

از گذشته های دور در اثر عبور آب آلوده از یک بستر شنی مقدار زیادی از آلودگی آب کاسته می شد. بعدها از این اصل استفاده شد و بیوفیلترها یا فیلترهای بیولوژیکی در صنعت فاضلاب مورد استفاده قرار گرفتند. بنابراین می توان گفت این فرایند تصفیه پساب، اولین سیستم تصفیه می باشد. فیلترهای بیولوژیک شباهت زیادی به ستون های پکینگ دارد که در بسیاری از پروسس های صنایع پتروشیمی استفاده می شود. فاضلابی که روی محیط (بستر) فیلتر پخش می شود به آهستگی به طرف پایین سرازیر می شود. میکروارگانیسم های موجود در بستر با تغذیه از مواد آلی فاضلاب رشد نموده و تکثیر می یابند. این میکروارگانیسم ها باعث به وجود آمدن یک قشر بیولوژیک روی بستر می شوند که عمده انتقال و حذف مواد آلی به وسیله آن صورت می گیرد.
فصل اول: اساس بیوفیلتراسیون و بررسی کاربرد آن
1-1- تاریخچه بیوفیلتراسیون
نقش طبیعت با دخالت میکروارگانیسم های موجود در آن در پاکسازی اکوسیستم و محیط زیست نقشی اساسی دارد و از نمونه های آن می توان به خود پالایی رودخانه و تصفیه هوا توسط گیاهان و میکروب ها اشاره نمود. آغاز بکارگیری بیوفیلتر در سال 1973 توسط دانشمندی به نام اسمیت جهت تصفیه هوا بود. بستر این فیلتر را خاک تشکیل می داد و اهمیت آن در جداسازی گازهایی نظیر H2S و CO و C2H2 و… بود. در سال 1957، اولین فیلتر خاکی توسط محققی به نام پومروی (Pomeroy) در آمریکا استفاده شد و پس از آن در سال 1959 نوعی از این بیوفیلتر در یک واحد تصفیه فاضلاب در نورمبرگ آلمان به کار گرفته شد. هم اکنون فیلترهای بیولوژیک بستری در سراسر جهان جهت پاکسازی اکوسیستم ها به کار می روند. عمده استفاده از این نوع تصفیه جهت حذف بیولوژیک نیتروژن و فسفر از فاضلاب ها و حذف بود از فاضلاب و هوا می باشد.
2-1- تئوری بیوفیلتراسیون
میکروارگانیسم ها اساسا باکتری ها و اکتیومس ها که به بستر بیوفیلترها اتصال دارند وظیفه تجزیه اجزای معدنی و آلی با قابلیت تجزیه بیولوژیک را دارند و عمدتا نتیجه فعالیت این میکروارگانیسم ها در خروجی از بیوفیلتر به صورت دی اکسید کربن، نمک های معدنی و آب مشاهده می شود. حذف مواد در داخل بیوفیلترها ممکن است به صورت یک خط سیر عبوری که سبب بهینه سازی یا تخریب ترکیبات آلی ناخواسته می شود مشاهده شود. این خط سیر غالبا شامل چندین مرحله می باشد.
برخلاف سایر سیستم های تصفیه بیولوژیک مواد زائد، اکوسیستم های بیوفیلتری به حد زیادی نسبت به مازاد یا فقدان مواد غذایی حساس هستند. همچنین تجمع محصولات سمی ناشی در متابولیسم میکروبی نیز به طور قابل توجهی شرایط اکوسیستم را تغییر می دهد و نیز برخی مواد غذایی معدنی در طول زمان در نتیجه تبخیر از میان می روند که این موارد در انتها به تغییرات نامطلوب در شرایط بیوفیلتر منجر می شود. از نقطه نظر سینتیکی دو فرایند در بیوفیلتراسیون روی می دهد:
1- فرایندهای ماکروسینتیک
2- فرایندهای میکروسنتیک

بیوفیلم حاصل از احاطه فاز جامد موجود در بستر توسط لایه فعال بیولوژیکی عمل نقل و انتقال مواد و تجزیه بیولوژیک را بر عهده دارد. ماکروسینتیک این تجزیه بیولوژیک در داخل بیوفیلم طبق رابطه میکائیلیس منتن توجیه می گردد. در نقل و انتقال و حذف آلاینده در لایه بیوفیلم، دو نوع محدودیت نقش دارند.
– محدودیت به جهت سرعت واکنش سینتیکی
– محدودیت در اثر نفوذ آلاینده
این محدودیت ها به فعالیت بیولوژیک داخل فیلم وابسته است.

گاز سنتز (H2 و CO) کاربرد وسیعی در صنایع شیمیایی و پتروشیمی دارد. از گاز سنتز برای تولید محصولاتی نظیر آمونیاک، متانول و… استفاده می شود و در صنایع غذایی برای تولید هیدروژن به کار می رود. همچنین به دلیل داشتن خاصیت احیاکنندگی در صنایع فولادسازی و ذوب فلزات کاربرد دارد. در حال حاضر تنها مسیر ساده برای تبدیل گاز طبیعی فراوان و ارزان قیمت به محصولات باارزش افزوده بالا، از طریق تبدیل آن به گاز سنتز می باشد. بنابراین بهینه سازی فرایند تولید آن از اهمیت خاصی برخوردار است. در فصل اول این پروژه ابتدا به اهمیت گاز سنتز و کاربردهای آن اشاره شده است و سپس روش ها و فرایندهای صنعتی تولید آن بررسی گردیده است. یکی از روش های تولید گاز سنتز اکسیداسیون جزئی گاز طبیعی است که در معرض کاتالیست Ni/a-Al2O3 صورت می گیرد. در فصل دوم سنتیک و مکانیسم واکنش اکسیداسیون جزئی گاز طبیعی بررسی شده و به مطالعاتی که در ارتباط با مدلسازی و نقش پارامترهای موثر بر عملکرد راکتور صورت گرفته، اشاره گردیده است. در فصل 3 معادلات ریاضی حاکم بر راکتور کاتالیستی را با بهره گرفتن از قوانین بقای جرم و انرژی به دست آورده و راکتور به صورت پایا مدلسازی شده است. در فصل 4 تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد راکتور گاز سنتز بررسی گردیده و شرایط بهینه عملیاتی به دست آمده است. در فصل 5 نتایج و نمودارهای لازم برای تغییرات هریک از اجزاء واکنش رسم شده و در انتها نتایج پروژه و پیشنهادات لازم ارائه شده است.
فصل اول
گاز سنتز، اهمیت، کاربردها و روش های تولید آن
1-1- اهمیت گاز سنتز
فرآورده های جهانی از گاز طبیعی در نتیجه کشف میادین جدید نفتی و گازی و افزایش روش های تبدیل آن افزایش می یابد. در بسیاری از مناطق جهان از جمله ایران گاز طبیعی به وفور یافت می شود و قیمت آن نیز بسیار پایین است. ترکیب درصد گاز طبیعی بسیار گوناگون است، اما عمده آن متان می باشد. سایر اجزاء تشکیل دهنده گاز طبیعی، اتان، پروپان، بوتان، پنتان و نیتروژن، دی اکسید کربن و ترکیبات گوگرددار می باشد. گاز طبیعی از مخازن زیرزمینی صرفا گازی و یا منابع همراه با نفت خام قابل استحصال است. منبع دیگر تولید این گاز تجزیه باکتریایی مواد آلی می باشد. گاز طبیعی به عنوان محصولات جانبی در پالایشگاه ها نیز تولید می گردد.
در جدول (1-1) میزان تولید گاز طبیعی و همچنین میزان گاز طبیعی سوخته شده در سال 1973 و 1981 و 1992 نشان داده شده استو همانطور که مشاهده می شود تولید گاز طبیعی در سال 1992 نسبت به سال 1973 حدود 60% افزایش داشته است و همچنین درصد گازهای سوخته شده از 13% به 4% کاهش یافته است. یکی از دلایل این کاهش تزریق مجدد گاز طبیعی به چاه می باشد. اما به دلیل هزینه فشرده سازی گزان قیمت است.
گاز طبیعی قبل از استفاده تجاری، برای خارج ساختن بخارآب، هیدروکربن های مایع، مواد نمکی، ترکیبات گوگرددار و مواد بی اثر، تحت فرایند تصفیه قرار می گیرد. هیدروکربن های قابل میعان، عموما توسط سرد کردن گاز و شستشو با یک مایع هیدروکربوری، جدا می شوند. این هیدروکربن های عموما پروپان، بوتان و پنتان می باشد. تصفیه گاز می تواند در روی دهانه چاه یا یک ایستگاه مرکزی صورت گیرد. گاز طبیعی فرآوری شده، شامل حجم زیادی متان (بین 75 تا 95 درصد) و مقادیری از اتان، پروپان، بوتان و حتی دی اکسید کربن و نیتروژن بوده و عمدتا بدون گوگرد است. جدول (1-2) ترکیب درصد دو نوع جریان گاز طبیعی غنی و سبک را نشان می دهد. گاز طبیعی نوع سبک دارای 95% یا بیشتر گاز متان است. اما نوع غنی حدود 15% یا بیشتر اجزاء آن اتان و محصولات سنگین تر است. در مورد دوم جداسازی اجزاء سنگین تر دارای صرفه اقتصادی است زیرا LNG و LPG دارای ارزش بالایی است.