دانلود پایان نامهكارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمرانگرایش مهندسی محیط زیست
با عنوان:روشهای بازیافت پسماند جامد حاصل از پالایش مجدد روغنموتور کارکرده
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود
دانشکده مهندسی عمران
پایان نامه دوره کارشناسی ارشد عمران- محیط زیست
روشهای بازیافت پسماند جامد حاصل از پالایش مجدد روغنموتور کارکرده
استاد راهنما
دکتر محمدرضا صبور
رشته عمران گرایش محیطزیست
زمستان 1393
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده:
در میان مراحل تصفیه روغنها، فرایند رنگبری روغن، از مهمترین بخشهاست که رنگبری با جذب سطحی، رایجترین روش بوده و خاک رس، پرکاربردترین جاذب مورد استفاده در این مرحله میباشد. از طرفی، دفع رس رنگبر بهعنوان پسماند کارخانههای تولیدکننده روغن، مشکلات زیاد زیست محیطی و اقتصادی را برای این کارخانهها به همراه دارد. بنابراین، با بازیافت پسماندهای واحدهای تصفیه دوم روغنموتور مستعمل، علاوهبر بازگرداندن میزان قابلتوجهی خاک رس به چرخه صنعت، صرفهجویی در مصرف آن و کاهش هزینه های مربوط به خریداری رس جدید، بر روی مقدار زیادی روغن موجود در آن نیز جداسازی صورت گرفته و حجم زیادی پسماند خطرناک با قابلیت اشتعال خودبهخودی نیز احیا خواهد شد. هدف تحقیق پیش رو، بررسی آزمایشگاهی پاکسازی خاک رس رنگبر استفاده شده در تصفیه روغنموتور، به روش استخراج با حلال بودهاست. در این تحقیق، با بهره گرفتن از حلال متیلاتیلکتون (MEK)، به بررسی تأثیر عوامل احتمالی بر بازدهی این فرایند، از جمله SCR (نسبت حلال به خاک رس)، مدتزمان استخراج، دانهبندی و سرعت چرخش همزن مغناطیسی(درجه اختلاط) بر روی میزان روغنموتور استخراجشده پرداخته شدهاست. در بررسیهای صورتگرفته، مهمترین عامل تأثیرگذار در بهدستآمدن بازده مناسب، میزانSCR بوده و در بررسی اثر دانهبندی بر راندمان، بیشترین بازده خروجی مربوط به نمونه دانهبندینشده است. در نهایت با در نظر گرفتن دو عامل تأثیرگذار SCR با دامنه 52/9-48/2 میلیلیتر بر گرم و مدتزمان فرایند با محدوده 40-5 دقیقه، به روش رویه پاسخ (RSM)، دست به طراحی آزمایش زده و با بهره گرفتن از نرمافزار Minitab، مدل کلی این آزمایشها، صحت و دقت مدل ارائهشده، مورد بررسی قرار گرفتهاند. در بهترین بازده بهدستآمده، در بالاترین میزان SCR و مدتزمان 5/22 دقیقه، %60/88 از روغن موجود در خاک استخراج شده و دقت مدل خروجی، بالای %96 برآورد شدهاست.
کلمات کلیدی: پاکسازی خاک رس رنگبر، تصفیه دوم روغنموتور کارکرده، استخراج با حلال، روش رویه پاسخ، متیلاتیلکتون
فهرست مطالب
فصل اول 1
1-2- شرح و ضرورت مسأله 2
1-3- معرفی فصول تحقیق حاضر 4
فصل دوم 6
2-2- خصوصیات روغن موتور مستعمل.. 7
2-3- معرفی فرایند رنگبری روغنها 8
2-3-1-…………………………………. عوامل مؤثر در رنگبری روغنها.. 9
2-3-1-1-…………………………………………………………………………………………. مدتزمان رنگبری… 9
2-3-1-2-………………………………………………………………………………………………………. درجه حرارت… 10
2-3-1-3-……………… میزان رطوبت موجود در روغن و خاک رنگبر… 10
2-3-1-4-……………………………………………………………………………………………………………………. اکسیژن… 10
2-4- جذب سطحی در فرایند رنگبری.. 11
2-4-1-….. انواع جاذبهای مورد استفاده در فرایند رنگبری. 11
2-4-1-1-………………………………………………………………………………………. خاک رنگبر طبیعی… 11
2-4-1-1-1- خاک و طبقه بندی آن.. 11
2-4-1-2-…………………………………………………………………………………………. خاک رس فعالشده… 14
2-4-1-2-1- ترکیبات شیمیایی خاک رنگبر فعالشده با اسید 15
2-4-1-3-………………………………………………………………………………………………………….. کربن فعال… 15
2-4-1-4-……………………………………………………………………………….. سیلیکات های آمورف… 16
2-4-2-……………………………………………………… مقایسه مواد رنگبر.. 16
2-4-3-……………….. سیستمهای مختلف اندازهگیری رنگ روغنها. 17
2-4-3-1-…………………………………………………………………………………………….. سیستم لاویباند… 17
2-4-3-2-……………………………… استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر… 18
2-5- روشهای پاکسازی خاکهای آلوده به روغن.. 19
2-5-1-……………………………………………………………….. اصلاح شیمیایی.. 20
2-5-1-1-……………………………………………………………………………………………………. احیای اسیدی… 20
2-5-1-2-………………………………………………………………………………………………………. احیای بازی… 23
2-5-1-3-…………………………………. احیای آلی (احیا با سورفکتانتها)… 25
2-5-1-4-…………………………………………………………………………………………………………………. پیلارینگ… 25
2-5-2-…………………………………………………………………. اصلاح فیزیکی.. 26
2-5-2-1-………………………………………………………………………………………………… احیای حرارتی… 26
2-5-2-2-……………………………………………………………………………….. احیا با مایکروویو… 27
2-5-2-3-………………………………………………….. احیا به روش استخراج با حلال… 28
2-6- طراحی آزمایشهای اصلی با بهره گرفتن از روش آماری.. 29
2-6-1-……………………………………………………….. روش طراحی آزمایش.. 29
2-6-2-……………………………………………. کاربردهای طراحی آزمایش.. 30
2-6-3-…………………………………………………… مراحل طراحی آزمایش.. 30
2-6-4-……………………………………………………….. بهینهسازی فرآیند.. 31
2-6-5-……………………………………………………… طراحی به روش RSM… 32
2-6-5-1-………………………………………………………………….. تعریف برخی از اصطلاحات… 32
2-6-5-2- طراحی فاکتوریل سه سطحی کامل (Full Three-level Factorial) 33
2-6-5-3-. طراحی آزمایش به روش مربع بنکن (Box-Behnken)… 34
2-6-5-4- ….. طراحی آزمایش به روش طرح مرکب مرکزی(CCD)… 35
2-7- مروری بر مطالعات انجام شده. 37
فصل سوم. 42
3-2- ویژگی های خاک مورد آزمایش… 43
3-2-1-……………………………………………….. تهیه نمونه خاک آلوده.. 43
3-2-2-…………………………………………………………. نگهداری نمونهها.. 43
3-3- تعیین مقدار روغن جذب شده با بهره گرفتن از دستگاه سوکسله و روتاری.. 44
3-3-1-1- آماده کردن لوازم و شیشهآلات آزمایشگاهی برای سوکسله 45
3-3-1-2-………………………………………………………………….. حلال مناسب برای سوکسله… 45
3-3-1-3-……………… راهاندازی سیستم و انجام آزمایش سوکسله… 45
3-3-2- جداسازی حلال و روغن با بهره گرفتن از دستگاه روتاری.. 46
3-3-2-1-…………………………………………… روش استفاده از دستگاه روتاری… 46
3-3-3- استفاده از روش موازنه جرمی برای تعیین وزن روغن.. 47
3-5- پارامترهای مؤثر در استخراج روغن.. 47
3-6-1- لوازم مورد نیاز برای آزمایش.. 48
3-6-2- انجام پیشآزمایشهای مختلف. 49
3-6-3- انجام پیشآزمایشهای مشابه با آزمایشهای اصلی.. 51
3-6-4- انجام آزمایشهای اصلی.. 52
3-7- طراحی آزمایشها به روش RSM… 53
3-7-2- تخمین پارامترها در رگرسیون خطی.. 54
3-7-3- پیشگویی مشاهدات جدید از تابع پاسخ.. 61
3-7-4- بررسی صحت و دقت مدل.. 62
3-7-4-1- سنجش باقیماندهها… 62
3-7-4-2- مجموع توانهای دوم خطاهای پیشبینی شده (PRESS) 63
3-7-4-3- آزمون نبود برازندگی… 64
فصل چهارم. 68
4-2- تعیین میزان روغن موجود در خاک با بهره گرفتن از آزمایش سوکسله. 69
4-2-1- نتایج آزمایش سوکسله و بررسی آن.. 69
4-2-2- نتایج روش وزنی حرارتی.. 70
4-3- تعیین میزان روغن موجود در خاک با بهره گرفتن از آزمایش کوره. 70
4-4- نتایج پیشآزمایشهای مختلف… 73
4-4-1- بررسی اثر دانهبندی برروی میزان روغن استخراجشده 73
4-4-2- بررسی اثر درجه اختلاط برروی میزان روغن استخراجشده 74
4-5- نتایج پیشآزمایشهای مربوط به آزمایشهای اصلی.. 75
4-6- طراحی آزمایشهای اصلی.. 76
4-6-1- انتخاب پارامترها، محدوده و سطوح آنها.. 76
4-6-2- طراحی و انجام آزمایشها.. 77
4-6-3- مدلسازی با بهره گرفتن از مقادیر کدشده توسط روش رویه پاسخ 80
4-6-4- مقایسه نتایج بهدستآمده از آزمایشها و پیشبینیشده توسط نرمافزار.. 82
4-6-5- بررسی صحت و دقت مدل برازششده.. 85
4-6-5-1-………………………………………………………………………………………………… ضریب همبستگی… 85
4-6-5-2-…………………………………………………………………………. جدول آنالیز واریانس… 85
4-6-6-……………………………….. بررسی بازده بهدستآمده از مدل.. 86
فصل پنجم. 90
فصل ششم. 95
منابع و مراجع. 96
فهرست شکلها
شکل 2-1: مقایسه بنتونیت طبیعی و فعالشده. 14
شکل 2-2: مراحل فعال کردن خاک رنگبر.. 15
شکل 2-3: نمونه ای از دستگاه لاویباند. 18
شکل 2-4: تصویری شماتیک از دستگاه اسپکتروفوتومتر.. 18
شکل2-5: دسته بندی روشهای احیای رس… 20
شکل 2-6: نقاط انتخابی در روش Full Three-level Factorial.. 34
شکل 2-7: نقاط انتخابی در روش Box-Behnken.. 35
شکل 2-8: نقاط انتخابی در روش CCD… 36
شکل 3-2: لوازم مورد نیاز آزمایشها 48
شکل 3-3: همزن مغناطیسی مورد استفاده در آزمایشهای انجامشده. 49
شکل 3-4: ترازوی آزمایشگاهی مورد استفاده در آزمایشهای انجامشده. 49
شکل 3-5: نمونههای دانهبندیشده. 50
شکل 3-6: آزمایشهای حرارتی.. 51
شکل 3-7: نمونههای آزمایششده در دسیکاتور.. 53
شکل 4-1: مقایسه بنتونیت طبیعی قبل و پساز حرارتدهی در کوره. 71
شکل 4-2: مقایسه بنتونیت مصرفشده، قبل و پساز حرارتدهی در کوره. 72
شکل 4-3: وضعیت بشرها و کاغذهای صافی اصلی آزمایشها، پساز اتمام آزمایش… 79
شکل 4-4: نمونههای اصلی آزمایش، پساز اتمام آزمایش… 80
شکل4-5: مقایسه نتایج آزمایشهای انجامشده و پیشبینیشده توسط نرمافزار.. 83
شکل4-5: مقایسه خطای آزمایشهای انجامشده و پیشبینیشده توسط نرمافزار.. 84
شکل4-6: خطای آزمایشهای انجامشده و پیشبینیشده توسط نرمافزار.. 84
شکل 4-7: نمودار کانتور مدل پیشبینیشده توسط نرمافزار.. 87
شکل 4-8: رویه پاسخ مربوط مدل پیشبینیشده توسط نرمافزار.. 87
شکل 4-8: 4 نقطه بهینه در نمودار کانتور مدل.. 88
فهرست جدولها
جدول 2-1: درصد تقریبی انواع روغن روانکاری مصرفی در کشورهای عضو اتحدیه اروپا (1999). 7
جدول 2-2: خصوصیات کلی روغن مستعمل.. 8
جدول 2-3: کانی های اولیه عمومی در خاکها 12
جدول 2-4: حدود جداکننده اندازه خاک… 13
جدول 2-5: مقادیر کدشده دو و سه متغیره طرح Box-Behnken.. 35
جدول 2-6: مقادیر کدشده دو و سه متغیره طرح مرکب مرکزی.. 36
جدول 3‑1: دادهها در رگرسیون چندگانه خطی.. 55
جدول 3-3دامنه تغییر عوامل مؤثر بر فرآیند. 67
جدول 4-1: درصد رطوبت نمونه خاک خام و مصرفشده. 71
جدول 4-2: درصد روغن نمونه خاک مصرفشده. 72
جدول 4-3: نمونههای دانهیندیشده با 2 SCR =. 74
جدول 4-4: نمونههای دانهیندیشده با 4 SCR =. 74
جدول 4-5: بررسی اثر درجه اختلاط بر راندمان.. 75
جدول 4-6: پیشآزمایشهای اصلی استخراج با حلال.. 76
جدول 4-7: نتایج آزمایشهای اصلی.. 78
جدول 4-8: مقادیر کدشده پارامترهای آزمایشهای اصلی.. 81
جدول 4-9: مقایسه مقادیر مشاهده شده در آزمایشها و پیشبینیشده توسط مدل.. 82
جدول 4-10: ضرایب همبستگی برای مدل برازش شده. 85
جدول 4-11: جدول آنالیز واریانس(ANOVA) مدل برازششده. 86
جدول 4-12: 4 نمونه از نقاط بهینه آزمایش حاصل از مدل برازششده. 88
جدول 4-13: مقایسه راندمان آزمایشهای بهینه انجامشده حاصل از مدل 89
فصل اول
- مقدمه
حفظ منابع تجدیدپذیر خصوصاً سوختهای فسیلی و کاهش آثار زیانبار ناشی از پدیده گرمایش جهانی، از جمله چالشهای جدی پیشروی متخصصان زیستمحیطی و مسئولین مدیریت شهری به شمار میرود. از آنجایی که پسماندهای صنعتی حاوی روغنموتور مستعمل دارای طیف گستردهای از آلایندههای خطرناک بوده و بخش بزرگی از آن بهدلیل قابلیت اشتعال خودبهخودی باید کاملاً حفاظتشده باشند و از طرف دیگر با توجه میزان بالای تولید این قبیل زایدات در صنایع، از جمله چالشهای جدی پیش روی جوامع صنعتی به شمار میآید. بازیافت روغنموتور مستعمل و تولید روغن تصفیه مجدد، ضمن احیای یک ماده با ارزش، به نوبه خود منجر به کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن آثار گرمایش جهانی در مرحله تولید روغنموتور از نفت خام خواهد شد.
تا کنون روشهای مختلفی همچون دفن در زمین، بازیابی انرژی از طریق سوزاندن در کارخانجات تولید سیمان و تولید روغنموتور پالایش مجدد، برای حل این مشکل زیستمحیطی ارائه گردیده است. فرایند تصفیه مجدد روغنموتور مستعمل به ماهیت روغن و میزان ناخالصیهای موجود در آن بستگی دارد. ناخالصیها از طریق هوا یا طی عملکرد موتور وارد روغن شده و یا اینکه در نتیجه وقوع برخی واکنشهای شیمایی در روغن، شکل میگیرند. بهطور کلی کاربرد مجدد روغن یا اصطلاحاً بازیافت آن مستلزم حذف کامل ناخالصیهای مذکور خواهد بود. روشهای دیگر مدیریت روغن مستعمل در کشورهای توسعهیافته علاوهبر تصفیه مجدد شامل استفاده مجدد در صنایع، پس از انجام پردازشهای اولیه، مصرف در بخش انرژی، گازی کردن (Gasification)، شکست حرارتی (Thermal Cracking) و دفن نیز میشود. در کشورهای اروپایی روش غالب مدیریت روغن روانکاری مستعمل مصرف در بخش انرژی است و علیرغم قوانین اتحادیه اروپا، تنها در برخی از کشورها اولویت اصلی خود را تصفیه مجدد روغن قرار دادهاند. در این بین، بازیافت یا تصفیه مجدد روغن به دلیل پتانسیل کاهش آثار سوء زیستمحیطی ناشی از دفع غیراصولی زایدات روغن مستعمل و نیز جذابیتهای اقتصادی آن از دیدگاه حفظ منابع انرژی، از مناسبترین روشهای موجود به شمار میرود [1].
- شرح و ضرورت مسأله
با توجه به میزان بالای دور ریز روغنهای روانکاری در جوامع صنعتی و نیز بهدلیل آثار سوء این قبیل زایدات بر محیطزیست، در سالیان اخیر، الزامات و دستورالعملهای سختگیرانهای در این خصوص، به تصویب مراجع قانونی کشورهای مختلف جهان رسیدهاست. در ادامه به برخی از این قوانین اشاره شدهاست.
اولین قانون اروپا در زمینه مدیریت روغن مستعمل در سال 1975(75/439/EC) تدوین گردید که در آن بر الزام کاربرد روشهای مدیریتی دوستدار محیطزیست تأکید شده بود. این قانون از میان روشهای مختلف مدیریتی، بیشتر بر تصفیه مجدد روغن نسبت به روش سوزاندن و استحصال انرژی تأکید دارد. اگرچه قانون مذکور در سال 1987 مورد بازبینی و اصلاح قرار گرفت (87/101/EC)، لیکن مطالعات انجامشده حاکی از آن است که اعضای اتحادیه اروپا تمایل چندانی به تصفیه مجدد روغن مستعمل نداشته و روغنهای مستعمل را عمدتاً به عنوان سوخت در صنایع مورد استفاده قرار میدهند [1].
یکی از روشهایی که امروزه بهطور گستردهای به منظور تصفیه روغن مستعمل در کشورهای صنعتی به کار گرفته میشود، تصفیه روغن مستعمل به کمک حلالها میباشد. این روش بر خلاف روش اسیدشویی که بر پایه واکنشهای شیمیایی استوار است، بر پایه فرایندهای جداسازی فیزیکی- شیمیایی انجام میشود. در این فرایند، بخشهای نامطلوب موجود در روغن مستعمل در حلال حل شده و ناخالصیها از روغن خارج میگردد. اما بخشهای ضروری (بهویژه هیدروکربنهای اصلی روغن پایه) بهصورت یک فاز جداگانه در روغن خروجی باقی میماند. در مقیاس تجاری و صنعتی، از حلالهایی نظیر بوتانول، بوتانون، پروپانول، متیلاتیلکتون (MEK)، استون در این فرایند استفاده میشود. از جمله مواردی که روش استخراج با حلال را از روشهای دیگر متمایز میسازد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهبود خصوصیات روغن نظیر ویسکوزیته، نقطه اشتعال و نیز پایداری در برابر اکسیداسیون،
- راندمان بالا در تولید روغن با کیفیت،
- قدرت بالای حلالها در جذب ناخالصیهای موجود در روغن مستعمل،
- سهولت جداسازی فاز هیدروگربنها از فاز زایدات و ناخالصیها،
- سهولت بازیابی حلال (نقطه جوش حلال همواره پایینتر از نقطه جوش روغن انتخاب میشود)،
- ویژگیهای منحصر به فرد حلالها از قبیل پایداری، سمیت پایین، سهولت در جابجایی و کاهش هزینهها.
همچنین، بازیافت روغن و استفاده مجدد از خاک رنگبر، فرصت بزرگی در زمینه صرفهجویی مالی برای کارخانههای صنایع روغن می باشد. دفع رس رنگبر مصرفشده میتواند باعث بروز مشکلات زیستمحیطی شود، که این مشکلات میتواند با خروج روغن از داخل این خاک، حل شود.
در حال حاضر میزان تولید روغن مستعمل در کشورمان در حدود 300 تا 350 هزار تن در سال برآورد میگردد و روش غالب در بازیابی آن، استفاده از فرایند اسیدشویی و رنگبری به کمک خاک رس میباشد، که بنا به دلایل اقتصادی و تکنولوژیکی همچنان در ایران به عنوان روش غالب بازیافت مورد استفاده قرار میگیرد [2]. با توجه به این میزان تولید روغن مستعمل در کشور، سالانه حدود 40 تا 60 هزار تن خاک رس آلوده پساز تصفیه روغنموتور دورریز میشود، که این خاک رس استفاده شده در تصفیه، حاوی 20 هزارتن روغن باقیمانده در خود میباشد. بنابراین، با بازیافت پسماندهای واحدهای تصفیه دوم روغنموتور مستعمل، علاوهبر بازگرداندن میزان قابلتوجهی خاک رس به چرخه صنعت، صرفهجویی در مصرف آن و کاهش هزینه های مربوط به خریداری رس جدید، بر روی مقدار زیادی روغن موجود در آن نیز جداسازی صورت گرفته و حجم زیادی پسماند خطرناک با قابلیت اشتعال خودبهخودی نیز احیا خواهد شد.
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :121
قیمت : 14700 تومان
—-
پشتیبانی سایت :
* asa.goharii@gmail.com
در صورتیکه با پرداخت آنلاین مشکلی دارید می توانید مبلغ مربوط به هر فایل را به شماره کارت 6037991199500590 به نام خيريه محک واريز کرده و تصوير پرداختي و عنوان فايل درخواستي را به ایمیل asa.gohari@gmail.com
ارسال کرده تا فايل برایتان ارسال شود.
6 دیدگاه
دیدگاهها بسته است.