فرآيند جذب سطحي و شبيه‌سازي آن با نرم‌افزار ASPEN ADSIM
نام كتاب: فرآيند جذب سطحي و شبيه‌سازي آن با نرم‌افزارASPEN ADSIM
http://www.andishehsara.org
ناشر: انتشارات انديشه سرا (با ﻣﺴﺅوليت بهزاد پاكروح)
نوشته‌ی: سيد‌محسن پيغمبرزاده - محمد‌رضا بهلول
ویراسته‌ی: میترا بحری - شیما عزیزی
چاپ اول، 1390، شمارگان 500، 10000 تومان
پيش‌گفتار ﻣﺆلفان
دانش جداسازی از علوم کاربردی و پايه‌ای است که در بسياری از رشته‌های فنی و مهندسی مانند مهندسی شيمی و مهندسی مواد از اهميت بسياری برخوردار بوده و در دانشگاه‌های مختلف کشورمان تدريس می‌شود. به واسطه‌ی اين اهميت و هم‌چنين پيشرفت‌های روز افزونی که در اين علم حاصل می‌شود، کتب مختلفی در اين زمينه به رشته تحرير در آمده و يا از زبان‌های ديگر به زبان فارسی برگردانيده شده است که هر کدام به بررسی يکی از بی‌شمار فرآيندهای جداسازی مختلف می‌پردازد. يکی از فرآيندهای جداسازی که دارای کاربردهای عملياتی بسياری در صنعت می‌باشد، جذب سطحی است. کتاب پيش رو، به معرفی يکی از نرم‌افزارهای منحصر به فرد ارائه‌شده در زمينه‌ی شبيه‌سازی و مدل‌سازی فرآيندهای جذب سطحی می‌پردازد که تا‌کنون راهنمای آن به زبان فارسی ترجمه نشده است. اين نرم‌افزار ASPEN Adsim است که دارای قابليت‌های جالب و منحصر به فردی در زمينه‌ی شبيه‌سازی و مدل‌سازی فرآيندهای جذب سطحی می‌باشد.
مقدمه
از جمله فرآیندهای مهم و پرکاربرد در صنایع شيمیایی می‌توان به فرآیند جذب سطحی اشاره نمود. این فرآیند در مرز بین دو فاز که عموماً یکی از آن‌ها سیال و دیگری جامد است رخ می‌دهد. از جمله اهداف اصلی این فرآیند می‌توان به جداسازی و خالص‌سازی اشاره نمود. این فرآیند از اجزاء و قسمت‌های گوناگونی تشکیل شده است که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به جاذب‌ها که بخش اصلی این فرآیند هستند، اشاره نمود. شما در بخش اول این کتاب می‌توانید به طور کلی با مکانیسم این فرآیند، انواع جاذبهای استفاده شده در آن و مثالهای تجربی آن آشنا شوید.
امروزه از تأثیرات مهم و روز‌افزون نرم‌افزارهای رایانه‌ای در پیشرفت علوم و صنایع نمی‌توان چشم‌پوشی نمود. از جمله نرم‌افزارهای مهم و کاربردی در مهندسی شیمی، صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی می‌توان به نرم‌افزار ASPEN اشاره نمود که متعلق به شرکت ASPEN Tech می‌باشد که در حال حاضر بزرگ‌ترین شرکت فعال در زمینه‌ی شبیه‌سازی فرآیندهای شیمیایی است. از جمله ویژگی‌های این نرم‌افزار و نرم‌افزارهای مشابه می‌توان به مدل‌سازی و شبیه‌سازی فرآیندها، شناخت دقیق فرآیند و تحلیل رفتار فرآیند در حالت دینامیک، انجام عملیات محاسباتی و موازنه‌های انرژی و جرم به طور دقیق و بسیاری از کاربردهای دیگر اشاره نمود. نرم‌افزار ASPEN از ماژول‌های متفاوتی تشکیل شده است که هر کدام بر روی بخش خاصی تمرکز دارند. برای مثال، ASPEN Plus برای شبیه‌سازی فرآیندهای شیمیایی، ASPEN Properties برای تعیین خواص فیزیکی و شیمیایی مواد و ASPEN B_JAC برای طراحی مبدل‌های حرارتی به کار می‌روند. یکی دیگر از این ماژول‌ها ASPEN Adsim می‌باشد که هدف آن شبیه‌سازی فرآیندهای جذب سطحی می‌باشد. در بخش دوم این کتاب سعي می‌شود كه چگونگي استفاده ازASPEN Adsim برای شبيه‌سازی فرآیندهای جذب سطحی گازها، جذب سطحی مایعات و هم‌چنين تبادل یون توضیح داده شود.
ویژگی‌هایی را که می‌توان برای ASPEN Adsim بیان کرد عبارتند از:
· روش‌هاي عددي براي حل معادلات ديفرانسيل جزئي
· تخمين اندازه‌ها
· تشكيل چرخه
· روش‌هاي رسم flow sheet
فهرست مطالب
بخش اول: آشنایی با فرآیند جذب سطحی
فرآیند جذب سطحی
کاتالیستها و رابطه‌ی آن‌ها با جذب سطحی
نمونه‌هایی از جاذبهای صنعتی
کاربردهای صنعتی
مثالهای کاربردی از فرآیند جذب سطحی
بخش دوم: شبیه‌سازی فرآیند جذب سطحی با نرم‌افزار ASPEN Adsim
فصل اول: فرآیند جذب سطحی گاز
توضيحاتي در مورد فرآيندهاي جذب سطحي
فرضيات مدل بستر براي فرآيند جذب سطحي گاز (Bed Model Assumptions)
توضيحاتي در مورد مدل‌هاي بستر ASPEN Adsim
شکل پیکربندی (Configure Form)
شکل لایه‌ی پیکربندی (گاز) (Configure Layer Form)
جدول عمومي (General Tab)
جدول موازنه‌هاي مومنتم / مواد و (Material/Momentum Balance Tab)
جدول مدل سینتیکی (Kinetic Model Tab)
جدول ایزوترم (Isotherm Tab)
جدول موازنه‌ی انرژي(Energy Balance Tab)
جدول واكنش (Reaction Tab)
جدول روش (Procedure Tab)
خلاصه‌اي از معادلات موازنه‌ی انرژي و جرم (Summary of Mass Energy Balance Equations)
توضيح نمادهاي موجود در معادلات (Equation Symbols)
فصل دوم: فرآیندهای تبادل یون
توضيحاتي در مورد فرآيندهاي تبادل يون
شكل پيكربندي براي فرآيندهاي تبادل يون (Configure form)
جدول عمومي(General Tab)
جدول موازنه‌ی مومنتم / مواد (Material/Momentum Balance Tab)
توضيحاتي در مورد پراكندگي محوري در فرآيندهاي تبادل يون
جدول مدل سينتیکی (Kinetic Model Tab)
جدول ايزوترم (Isotherm Tab)
خلاصه‌اي از معادلات موازنه‌ی جرم براي فرآيندهاي تبادل يون
توضيح نمادهاي موجود در معادلات (Equation Symbols)
فصل سوم: فرآیندهای جذب سطحی مایعات
توضيحاتي در مورد فرآيندهاي جذب سطحي مايعات
فرضيات مدل بستر براي جذب سطحي مايعات
شكل پيكربندي(Configure Form)
شكل پيكربندي لايه (Configure Layer Form)
جدول عمومي (General Tab)
جدول موازنه‌ی مومنتم / مواد (Material/Momentum Balance Tab)
جدول مدل سنتیکی ( (Kinetic Model Tab
توضيحاتي در مورد ايزوترم‌هاي جذب سطحي براي جذب سطحي مايعات
جدول موازنه‌ی انرژي (Energy Balance Tab)
جدول روش‌ها(Procedure Tab)
خلاصه‌اي از موازنه‌ی انرژي و جرم
توضيح نمادهاي معادلات
فصل چهارم: روش‌های عددی
توضيحاتي در مورد روش‌هاي عددي(About Numerical Method)
انتخاب روش تفکیک(Choosing the Discretization Method)
توضيحاتي در مورد روش‌هاي تفکیک (About the Discretzation Method)
فصل پنجم: تخمین با ASPEN Adsim
دو ابزار تخمينASPEN Adsim11.1
توضيحاتی در مورد مدل تخمين
تعريف متغيرهاي تخمين‌زده‌شده در مدل تخمين
تخمين پایدار با استفاده از مدل تخمين
تخمين ديناميك با استفاده از مدل تخمين
انجام تخمين با استفاده از مدل تخمين
تبديل داده‌ی مدل تخمين
پيشنهاداتي براي زماني كه از مدل تخمين استفاده مي‌كنيد
فصل ششم: عملیات چرخه‌ای
عمليات چرخه‌ای در ASPEN Adsim11.1
توضيحاتي در مورد Cycle Organizer
اجراي Cycle Organizer
پنجره‌ی Cycle Organizer
كنترل مرحله(Step Control)
متغیرهای مرحله
كنترل فعل و انفعالات
كنترل‌هاي اضافي چرخه ((Additional Cycle Controls
كنترل‌هاي اضافي مرحله (Additional Step Controls)
توليد وظايف چرخه‌ای (Generating Cylic Tasks)
فعال كردن و غير فعال كردن وظايف چرخه
گزارش‌های چرخه (Cyclic Reports)
فصل هفتم: رسم Flowsheet
توضيحاتي در مورد نمونه‌هاي مدل (About Model Types)
نمونه‌هاي مدل كلي (General Model Types)
برگشت‌پذيري (Reversibility)
توضيحاتي در مورد Flowsheet در ASPEN Adsim
انواع Flowsheet َدر ASPEN Adsim
روش بستر تنها (Single Bed Approach)
نمودار فعل و انفعال فشار
فعل و انفعالات (Interactions)
مشخصات Flowsheet
خواص فيزيكي.
ارتباط دهنده در Flowsheetهاي ديناميك ASPEN (Connecting to ASPEN Dynamic Flowsheets)
مراجع