تبلیغات
مهندسی پلیمر(polymer engineering)
یکشنبه 16 مهر 1391

تشكر و قدردانی از تمام كسانی كه نظرات خود را عنوان كردند

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

 

<توجه:این مطلب همیشه به عنوان اولین متن نمایش داده میشود ومطالب جدید بعد از آن قرار میگیرد>


 اگه كسی مایل به همكاری با ماست،میتونه مطالب رو به آدرس

polymerscience.1388@yahoo.com 

ارسال کنه تا با اسم خودش در این صفحه ثبت كنیم.اینطوری بقیه هم از مطالب شما استفاده میكنند.*

*(( اگه مایل به تبادل لینك با ما هستید ابتدا ما را با نام مقالات مهندسی پلیمر  لینك كرده و به ما در قسمت نظرات اطلاع دهید تا در اولین فرصت شما نیز با نام دلخواهتان به پیوندها اضافه گردید.با تشكر))


در نظر آنان كه پرواز را نمی فهمند هر چقدر هم اوج بگیری كوچكتر می شوی.

توجه :كپی برداری از این مطالب تنها با ذكر آدرس این وبسایت مجاز میباشد  

MONOMER TOGETHER
POLYMER FOR EVER

حرف پایانی:

وقتی با خدا گل یا پوچ بازی می کنی .. نترس!

        تو برنده ای ...........

 

آخه خدا همیشه دوتا دستش برای تو پُره!!!!!!!!! 


پنجشنبه 22 بهمن 1388

الیاف آرامید

   نوشته شده توسط: محمد s    

الیاف آرامید
الیاف آرامید كه در حدود سالهای 1970معرفی شد، تركیب آلی حلقوی از كربن، هیدروژن، اكسیژن و نیتروژن می‌باشد. دانسیته كم و استحكام كششی بالا در این الیاف، موجب تشكیل یك ساختار چقرمه ومقاوم به ضربه با سفتی حدود نصف الیاف كربن می‌شود. الیاف آرامید در ابتدا به منظور جایگزینی فولاد در تایرهای رادیال ساخته شدند و بعدا كاربردهای دیگری پیدا كردند. جلیقه ضد گلوله از موفقیت آمیزترین كاربردهای الیاف آرامید می‌باشد.

 آرامید در دو ساختار زنجیر-راست مشهور به كولار و زنجیر-خم مشهور به Nomex وجود دارد كه در حال حاضر شركت dupont تنها تولید كننده هر دو محصول می‌باشد.

Fibres

Strength
(MPa)

Modulus
(GPa)

Density
(g cm -3 )

E-glass

3445

81.8

2.62

S-glass

4585

88.9

2.50

Carbon AS4

4000

241

1.77

Carbon IM6

4380

276

1.77

Kevlar 29

3600

83

1.44

Kevlar 49

4000

131

1.45

Kevlar 149

3400

186

1.47

 

ساختار شیمیایی كولار

الیاف آرامید در شكلهای مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و كربن می‌توانند در ساخت كامپوزیتها مورد استفاده قرار گیرند.

 الیاف آرامید به دلیل سبكی، پایداری حرارتی خوب و چقرمگی عالی، مورد توجه قرار گرفته‌اند.

الیاف كولار از زنجیرهای مولكولی طولانی پلی پارا فنیلن ترفتال آمید، تولید شده‌اند. آرایش یافتگی بالای زنجیرها به همراه اتصال خوب بین آنها، تلفیق منحصر به فردی از خواص را ایجاد می‌نماید كه برخی از آنها عبارتند از:
- استحكام كششی بالا و وزن كم
- ازدیاد طول كم در پارگی
- چقرمگی خوب
- مدول بالا
- پایداری ابعاد عالی
- هدایت الكتریكی پایین
- مقاومت پارگی بالا
- مقاومت شیمیایی زیاد
- مقاوم به شعله و خود خاموش كن
- جمع شدگی حرارتی كم
- حفظ خواص در دماهای بسیار بالا و بسیار پایین
- خزش بسیار كم
- مقاومت سایش و اصطكاك عالی

پس از سنتز، پلیمر آرامیدی در محلول اسید سولفوریك حل می‌شود و بعد تبدیل به الیاف می‌شود. قطر الیاف در حد چند میكرون است و مورفولوژی نهایی با اعمال حرارت در دمای oC 150 تا oC550 بدست می‌آید. كولارها بسته به درجه آرایش یافتگی مولكولی، سفتی‌های متفاوت دارند. كولار 29 به عنوان سیم تایر و كولار 49 در كابلهای زیر آب استفاده می‌شوند.

كولارها تقویت كننده ممتازی در صنایع فضایی محسوب می‌شوند. در سالهای اخیر كولار 149 نوع سفت تر كولارها معرفی شده است.

همچنین كولارها به دلیل كاربرد در پرتابه‌ها و حفاظت حرارتی آنها و بدلیل چقرمگی و توانایی در جذب انرژی شهرت دارند. در جدول زیر مقایسه ای بین خواص كولار با سایر الیاف آورده شده است. مقایسه خواص ویژه كولار با سایر الیاف جالب خواهد بود.

p دوگانه extended p می‌باشد. این به این معناست كه الیاف لخت نسبت به نور مرئی آسیب پذیرند. این الیاف وقتی در معرض نور خورشید قرار بگیرند، محدوده نور300 تا 400 نانومتر را جذب می‌كنند و تخریب می‌شوند.
به همین دلیل اگر چه خود لایه تخریب شده، پلیمر زیرین را تا حدی می‌پوشاند ولی الیاف كولار نیاز به پوشش یا قرار گرفتن زیر سایر اجزاء دارند.
سیستم الكترون دوگانه
P، ویژگی‌های باند دوگانه را در اكثر پیوندهای شیمیایی ساختار پلیمری بوجود می‌آورد، این امر موجب پایداری حرارتی آرامیدها می‌شود.
تخریب حرارتی این پلیمرها در دمای زیر
oC400 ‌شروع نمی‌شود و اگر در اتمسفر خنثی باشد، تخریب تا دمای پانصد درجه اتفاق نمی‌افتد. ساختار منظم تكراری و شكل كشیده و صاف زنجیرها، موجب بالا رفتن كریستالینیتی تا 80%‌ می‌شود كه برای یك پلیمرآلی مقدار زیادی است. بررسی‌های كریستالوگرافی به طور قطعی نشان داده است كه محور زنجیرهای پلیمری با محورالیاف یكی است.
ساختار ناهمگون پلیمر در جهت طولی، به الیاف استحكام كششی بسیار زیادی می‌دهد. نیروی اعمالی توسط باندهای قوی شیمیایی زنجیرهای پلیمری تحمل می‌شود. زنجیرهای پلیمری مجاور هم در یك ناحیه كریستال توسط بر هم كنش واندروالس و پیوندهای هیدروژنی‌كه نسبت به باندهای شیمیایی نسبتا ضعیف ترند و راحتتر جدا می‌شوند، كنار هم نگاه داشته می‌شوند. بنابراین الیاف در جهت عرضی خواص مكانیكی ضعیفی دارند.
buckle ) و در بیرون حلقه بصورت طولی شكاف می‌خورد. علاوه بر آن، وقتی تا نقطه شكست نیرو به آن اعمال می‌شود، لیف ترك خوردگی طولی نشان می‌دهد یا رشته رشته شدن الیاف (fibrillation ) بیشتر از یك ترك روشن و واضح اتفاق می‌افتد.nomex توسط شركت Dupont برای كاربردهایی كه پایداری ابعادی و مقاومت حرارتی عالی لازم است، به بازار معرفی شد. این محصول به شكل لیف (رشته‌های پیوسته) و صفحه (كاغذ و تخته) وجود دارد. محصولات Nomex در لباسهای محافظ، فیلترگازهای داغ، شلنگ‌های خودرو عایقهای الكتریكی، قطعات هواپیما و وسایل ورزشی استفاده می‌شوند.UV
3- مقاومت شیمیایی
4- جمع شدگی (
Shrinkage) حرارتی پایین
5- شكل پذیری قطعات قالبگیری شده
6- ازدیاد طول شكست پایین
7- هدایت حرارتی پایین

رنگ زرد الیاف كولار ناشی از سیستم الكترون

تلفیق پیوند قوی در جهت طولی و نیروی ضعیف در جهت عرضی زنجیرهای پلیمری رفتار لیفی جالب توجهی بوجود می‌آورد. وقتی الیاف بصورت یك حلقه خم می‌شوند، درون حلقه، پیچ می‌خورد (

این خواص انحصاری الیاف، به كامپوزیت منتقل می‌شود. چند لایه‌های با الیاف تك جهته به عنوان مثال از كولار -‌اپوكسی، در جهت طولی الیاف، محكم و قوی هستند ولی در جهت عرضی دارای ضعف می‌باشند. استحكام فشاری كمتر از استحكام كششی می‌باشد و خمیدگی تحت بار فشاری یك مشكل محسوب می‌شود.
همچنین محصول

Nomex دارای زنجیرهای مولكولی سخت و بلند می‌باشد كه از پلی متا فنیلن دی آمین تولید می‌شود. در اثر حرارت ذوب نمی‌شود و جریان پیدا نمی‌‌كند. تخریب و زغال گذاری تا دمای oC 350 ادامه پیدا می‌كند و از نظر شیمیایی و حرارتی بسیار پایدار است.
بطور خلاصه،
Nomex ویژگیهای ذیل را داراست:

1- مقاومت حرارتی و شعله
2- مقاومت بالا در برابر

كامپوزیتهای آرامیدی عایق هستند و در تماس با فلزات جریان الكتریسیته تولید نمی‌كنند. درحالیكه رفتار كششی آنها خطی است و شكست در تنشهای بالا اتفاق می‌افتد، رفتار فشاری و خمشی كامپوزیتهای آرامیدی، داكتایل می‌باشد و استحكام نهایی آنها از كامپوزیتهای الیاف شیشه و كربن كمتر است.
می‌توان الیاف آرامید را به همراه شیشه و كربن در ساخت كامپوزیتهای هیبرید بكار برد و از خواص انحصاری هر دو نوع الیاف بهره برد. با بكار بردن تركیبی از الیاف در یك كامپوزیت، می‌توان به نتایج مطلوب از نظر خواص و مسایل اقتصادی دست یافت. این نوع كامپوزیت را كامپوزیت هیبرید می‌نامند.


پنجشنبه 22 بهمن 1388

كاربرد CFD در مطالعه جریان در تانكهای همزندار

   نوشته شده توسط: محمد s    

كاربرد CFD در مطالعه جریان در تانكهای همزندار

تانكهای همزندار به طور وسیعی در صنایع شیمیایی ، معدنی ؛ متالوژی و بیوتكنولوژی مورد استفاده قرار می گیرد و در فرآیندهای مختلفی مثل تماس مایع-مایع ؛یكنواخت سازی؛توزیع گاز؛ واكنشهای شیمیایی؛ راكتورهای پلیمریزاسیون ؛ كریستالیزاسیون و غیره از این دستگاه استفاده می شود.

محاسبات مربوط به جریان مغشوش در تانك همزندار یكی از چالش های مهم در مدلهای اغتشاش موجود می باشد.عواملی كه باعث این پیچیدگی می شوندشامل طبیعت ناهمگن جریان در تانكهای همزندار؛اشكال پیچییدة همزنها وتفاوت كلی در شكل و مقیاسهای موجود می باشد.به علاوه جریان مغشوش كه توسط هر تیغة همزن تولید یا به آن برخورد می كند،پیچیدگی دیگر این قضیه می باشد، با توجه به اینكه هر تیغه به دنبال تیغة دیگر در حركت می باشد.

.مطالعات جریان به طور كلی به دو دستة دینامیك سیالات تجربی(EFD) ودینامیك سیالات محاسباتی(CFD) تقسیم می شود.

روشهای تجربی می تواند برای شناخت رفتار جریان در ظروف اختلاط معتبر باشدولی طبیعت ناپایای جریان مغشوش ؛ شكل پیچیدة پره های همزن و حركت نسبی بین المانهای سیال؛ به علاوه گران و وقت گیر بودن اندازه گیری های تجربی از معایب این روشها می باشد. همچنین روشهای تجربی نمی تواندتمام پارامترهای موجود در فرایند اختلاط را پوشش دهد.

ظهورCFD و روند سریع روبه رشدآن طی دو دهة اخیر توانسته است ، بسیاری از مسائل دینامیكی در تانكهای همزندار را حل كند.اگر چه ممكن است CFD نتواند ضرورت انجام كارهای آزمایشگاهی را به دلیل پیچیدگی فیزیك جریان به طور كلی حذف كند،ولی می تواند ابزار بسیار خوبی برای هدایت نتایج تجربی و سرعت بخشیدن به حل مسائل مربوط به جریان باشد. شبیه سازی CFD جریانهای مغشوش ، طیف وسیعی از اطلاعات مثل بردارهای سرعت؛ انرژی جنبشی اغتشاش ؛شدت اتلاف انرژی و غیره را در نقاط مختلف ظرف بدست می دهد. بررسی دقیق جزئیات كامل داده های تولید شده توسط شبیه سازیهای CFD می تواند رفتار جریان؛شكل و مسیر سیركولاسیون جریان؛ساختار ورتكس و در مقیاسهای كوچكتر شدت اغتشاش ؛شدتهای اتلاف و تنشهای رینولدز وغیره را آشكار سازد.

روشهای زیادی برای شبیه سازی CFD جریان در تانكهای همزندار موجود می باشد. این روشها را می توان به طور كلی به دو دسته تقسیم كرد. یكی اینكه كل تانك را با یك سیستم مختصات ساكن در نظر بگیریم و دیگری اینكه بخشی از سیستم مختصات همراه با همزن بچرخد.

الف-سیستم مختصات ثابت

یكی از ساده ترین روشها برای مدلسازی جریان در یك تانك همزندار استفاده از یك سیستم مختصات ثابت و اعمال شرایط مرزی در محلی كه همزن جاروب می كند است (روشIBC). مهمترین عیب این روش این است كه شرایط مرزی اعمال شده بر اساس داده های آزمایشگاهی یا مدلهای تجربی می باشدكه اغلب این داده ها به ویژه برای جریانهای چندفازی قابل دسترس نیستند.

یك روش برای مقابله با این مسأله مدل كردن همزن با اضافه نمودن یك ترم منبع به معادلات مومنتوم می باشد. این روش كه پرتاب سریع، snapshot  نام دارد برای شبیه سازی جریان تانك همزندار مجهز به توربین راشتون به كار گرفته شد. از مزایای این روش این است كه تنها تعداد كمی شكل جریان برای توضیح كل جریان كافی  می باشد.بنابراین شبیه سازیهای حالت پایا تنها برای چند نقطة مختلف همزن انجام می شود.

ب-سیستم مختصات چرخان

در این روشها تانك به دو قسمت تقسیم می شود،یك قسمت كه قسمت داخلی تانك است و به همراه همزن   می چرخد و یك قسمت بیرونی یعنی دیواره ها و بافلها كه در یك قاب مختصات یكسان در نظر گرفته می شود. مزیت این ر وش این است كه نیازی به اطلاعات تجربی برای تعین شرایط مرزی نمی باشد.

استفاده ازسیستم مختصات چرخان سه روش متفاوت دارد.دو روش ان بسیار شبیه هم هستند. یكی روش قابهای مرجع چندگانه(MRF) ودیگری روش بیرونی درونی(IO)  می باشد.هر دوروش مشابه روش snapshot هستند. از این نظر كه شبیه سازیهای حالت پایا فقط در چند نقطه از همزن انجام می گیرد.

در شبیه سازیها ،معادلات مربوط به قسمتهای ثابت و چرخان به طور جداگانه حل می شوند.تنها فرق مهم بین روشهای IO و MRF این است كه در روش IO دامنة محاسبات دو منطقه یك همپوشانی كوچك دارد در حالیكه در روش MRF چنین نمی باشد.بنابر این در روش IO تعدادی محاسبات تكراری برای اطمینان از پیوستگی سطح مشترك دو منطقه نیاز می باشد. به همین دلیل محاسبات این روش وقت بیشتری در مقایسه با روشهای snapshot و  MRF نیاز دارد.

روش سومی كه در سیستم مختصات چرخان مورد استفاده قرار می گیرد.روش شبكه های لغزان(SG) نام دارد و برای بررسی جریان در تانكهای همزندار مورد استفاده قرار گرفت. در این روش هم سیستم مختصات هم گره های قسمت داخلی می چرخند. بنابراین نیاز است كه شبیه سازیها  ناپایا باشد كه از نظر محاسبات سنگینتر از روشهای پایا می باشد. مهمترین فرق این روش با روشهای قبلی این است كه دامنة محاسبات، كل سیستم را در بر می گیرد و نیازی به محاسبات اضافی نیست.

روش MRF می تواند چرخانه ها را در تیغه های همزن بهتر از روش SG شبیه سازی كند. روش IBC می تواند حساسیت خوبی نسبت به شرایط مرزی در سطح همزن داشته باشد و روش IOدر این مورد بهتر از روش IBC عمل می كند و روش SG بهترین نتایج را خواهد داد‌‍. روشهای snapshot و SG تطابق خوبی با داده های تجربی دارند ولی روش IBC در برخی موارد تطابق ندارد.

 

مراجع

  1. Alexopoulos, A.H., Maggioris, C., Kiparissides, C., (2002). CFD analysis of  turbulence non-homogeneity in mixing vessels, a two-compartment model.

   Chemical Engineering Science, 57, 1735-1752. 

  1. Bourne, J.R., Yu S., (1994). Investigation of micro mixing in stirred tank

    reactors using parallel reactions. Industrial and Engineering Chemistry

    Research, 33, 41-55.       

  1. Brucato, A., Ciofalo, M., Grisafi, F., Micale, G., (1998). Numerical

   prediction of flow field in baffled stirred vessels: A comparison of

   alternative modeling approaches.  Chemical Engineering Science, 53(21),

   3653-3684.

  1. Deglon. D.A., Meyer, C.J., (2006). CFD modeling of stirred tanks:

   Numerical considerations. Minerals Engineering, 19, 1059-1068. 

  1. Harris, C. K., Roekaerts, D., Rosendal, F.J.J., Buitendijk, F.G.J.,

   Daskopouios, P., Vreenegoor, A.J.N., Wang H., (1996). Computational

   fluid dynamics for chemical reactor engineering.  Chemical Engineering

   Science, 51(10), 1569-1594.

  1. Markatos, N. C. (1986). The mathematical modeling of turbulent flows.     Applied Mathematical Modeling, 10, 190-220.
  2. Montante, G., Lee, K.C., Brucato, A., (2001). Numerical simulation of the dependency of flow pattern on impeller clearance in stirred vessels. Chemical Engineering Science, 56, 3751-3770.    
  3. Patel, V.C., Rodi, W., Scheaeres, G., (1985). Turbulence models for near-wall and low Reynolds number flows. AIAA journal, 23, 1308-1319.
  4. Rodi, W. (1980). Turbulence models and their applications in hydraulics—A state of art reviews. Delft, Netherlands: International Association on Hydraulic Research.
  5. Sahu, A.K., Kumar, P., Patwardhan, A.W., Joshi J.B., (1998).  Simulation of

   Flow in Stirred Vessel with Axial Flow Impeller: Zonal Modeling and

   Optimization of Parameters. Industrial Engineering Chemistry Research,

   37 (6), 2116 -2130. 


محور های تبدیل گاز و کاتالیست و مواد نانو ساختار و کاربرد آنها در صنایع نفت و گاز

کاتالیستها و دیگر مواد نانوساختار همچون جاذبها کاربرد بسیار وسیعی در فرآیندهای تبدیل نفت و گاز و پتروشیمی دارند. عمده محصولات پالایش نفت، تبدیل گاز و بخصوص پتروشیمی (بیش از 85 درصد) از طریق واکنش های کاتالیستی تولید می گردند. مصرف سوخت های مایع در خودروها، نیروگاه ها و ... باعث انتشار آلاینده های محیط زیستی می گردد که کاهش آنها نیز با استفاده از مبدل های کاتالیستی صورت می گیرد.

فرآیندهای تبدیل نفت و برش های آن همچون کراکینگ کاتالیستی و هیدروکراکینگ، رفرمینگ،  و نیز تصفِیه های هیدروژنی این برش ها از طریق واکنش های کاتالیستی صورت می گیرد. تبدیل گاز به سوخت های مایع و مواد واسطه و محصولات پتروشیمی  همه از طریق واکنش های کاتالیستی انجام می شود. حدود یک سوم کاتالیستها در کاهش آلودگی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی بخصوص در خودروها استفاده می گردد. همچنین جاذبهایی همچون زئولیتها، کربن فعال، سیلیکا و نیز غشاءهای سرامیکی کاربردهای وسیعی در جداسازی و تصفیه در صنایع نفت و گاز دارند.

کاتالیستها مواد نانوساختاری بوده و با رویکرد نانوتکنولوژی زمینه های تحقیق و عرصه های کاربرد گسترده ای را بوجود آورده است. از جمله می توان به نانولوله های کربنی اشاره کرد که از طریق نشاندن کاتالیستی بخار شیمیایی سنتز می گردد و یکی از پروژه های فعال آزمایشگاه کاتالیست و مهندسی واکنش ها و آزمایشگاه مواد نانوساختار می باشد. این آزمایشگاه ها از مجهزترین آزمایشگاه های تحقیقاتی دانشگاه های دنیا بوده و تحقیقات گسترده ای در مرزهای دانش و نیز کاربردی داشته که در زیر به آن اشاره می گردد.

محورهای اصلی تحقیقات در آزمایشگاههای کاتالیست و مهندسی واکنشها و مواد نانوساختار توسعه کاتالیستهای فرآیندهای تبدیل گاز به سوختهای مایع و اتیلن، پالایش نفت بخصوص کراکینگ کاتالیستی و توسعه کاتالیستهای مورد استفاده در کاهش مصرف سوخت و انتشارآلاینده های محیط زیستی با استفاده از مبدلهای کاتالیستی و سنسورهای اکسیژن می باشد. تولید نانولوله های کربنی یکی دیگر از پروژه های فعال این آزمایشگاهها می باشد. تحقیقات در جنبه های مختلف طرح ها و پروژه های این آزمایشگاه از سالها پیش در جریان بوده و منجر به تربیت تعداد قابل توجهی دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری و نیز مقالات علمی منتشر شده در مجلات علمی - بین المللی و داخلی گردیده است. اغلب این پروژه ها دارای حمایت مالی صنعت نفت و پتروشیمی، وزارت صنایع، وزارت دفاع و محیط زیست بوده است.

این آزمایشگاهها دو نیروی اصلی آقایان دکتر خدادادی و دکتر مرتضوی داشته و همکاری نزدیکی با دیگر همکاران دانشکده مهندسی شیمی همچون خانم دکتر ابوالحمد و همکاران دیگر از آزمایشگاه لایه نازک دانشکده مهندسی برق و دانشکدة علوم دانشگاه تهران دارد.

 

 1- پروژه تبدیل گاز طبیعی به سوختهای مایع (GTL) از طریق سنتز فیشر تروپش

درفرایند FTS گاز های  CO, H2 حاصل از رفرمینگ گاز طبیعی در حضور کاتالیستها (معمولا کبالت روی پایه های آلومینا, سیلیس, یا تیتانیا) و با پروموتر های مختلفی همچون  CeO2, ZrO2, K2O, Re, Ru به سوختهای مایع تبدیل می گردد. مشکلات اصلی این فرایند  سلکتیویته پایین محصولات میان تقطیر وغیر فعال شدن کاتالیست در اثر برهمکنش بالای بین کبالت و پایه ها می باشد.

کاربرد ها: با توجه به منابع عظیم گاز طبیعی کشور و عدم توجیه اقتصادی انتقال آن به مراکز مصرف دور دست, این گاز از طریق سنتز کاتالیستی فیشر-تروپش (FTS) به سوختهای هیدروکربنی مایع  تبدیل می گردد (GTL) که قابل بهبود کیفیت و استفاده بعنوان سوخت تمییز و یا صادرات بوده و یکی از طرحهای استراتژیک کشور می باشد.

ویژگیها / امتیازات برجسته: در میان روشهای مختلف تبدیل گاز طبیعی از جمله بهLNG  , DME و متانل, تبدیل آن به سوختهای معمول هیدروکربنی مایع از طریق سنتز فیشر-تروپش از تکنولوژیهای صنعتی شده بوده و مورد توجه کشور های مختلفی همچون مالزی, قطر و کشور ما می باشد.

سازمانها و صنایع ذینفع: وزارت نفت بخصوص صنایع پتروشیمی استفاده کنندگان این تكنولوژی می باشند.

 2- پروژه سنتز نانو لوله های كربنی به روش نشاندن كاتالیستی گاز طبیعی

نانو لوله های کربنی به روش نشاندن كاتالیستی بخار شیمیایی (CCVD) با استفاده از متان، CO و اتان در آزمایشگاه کاتالیست و مهندسی واکنشها- دانشکده مهندسی شیمی پردیس دانشکده های فنی سنتز گردیده، که كاتالیست شامل فلزات  Mo , Co , Ni روی پایه  SiO2 می باشد.

كاربردها و ویژگیها / امتیازات برجسته: نانو تكنولوژی یكی از فناوری های جدید و تحقیقاتی دنیا بوده و سریعا رو به گسترش می باشد. توسعه این تكنولوژی از جمله برنامه های استراتژیك كشورهای پیشرفته بوده و از طرف مدیریت كلان كشور نیز مورد توجه شایسته قرار گرفته است. این فناوری تغییرات اساسی در همه شاخه های علوم و مهندسی، از جمله مواد, الکترونیک و بیوتکنولوژی، و در نتیجه زندگی بشر خواهد داشت. در میان محصولات متنوع نانوتكنولوژی، نانو لوله های كربنی دارای كاربردهای متنوعی, از جمله تهیه کمپوزیت ها, جاذبها، حسگرها, پایه های کاتالیست, ذخیره سازی هیدروژن, صنایع دفاعی و الکترونیک می باشد.

سازمانها و صنایع ذینفع: صنایع نفت و گاز و پتروشیمی و انرژی, صنایع خودرو سازی, سازمان حفاظت محیط زیست

 

3- پروژه تبدیل پلاسما كاتالیستی گاز طبیعی به اتیلن و C2+

در حال حاضر اغلب مواد حد واسط پتروشیمی از نفتا تولید می گردد كه علاوه بر محدودیت تولید آن, یكی از فراورده های با ارزش می باشد. وجود منابع عظیم گاز طبیعی, جایگزینی آنرا با نفتا ضروری می نماید. با وجود این پتانسیل انجام تحقیق و توسعه فناوری تبدیل گاز ضرورت تام داشته و در اقتصاد و توسعه پایدار كشور تاثیر بسزائی خواهد داشت.

كاربردها:

-           تولید مستقیم اتیلن و استیلن از گاز طبیعی برای صنایع پتروشیمی

-           تولید گاز سنتز در فشار و دمای پایین برای صنایع نفت, پتروشیمی, فولاد و ...

-           تبدیل گاز كربنیك به فراورده های با ارزش مثل متانل در دمای پایین

-           تولید مستقیم هیدروكربن های سنگین تر از گاز طبیعی (GTL)

سازمانها و صنایع ذینفع: صنایع نفت (پالایش نفت, گاز و پتروشیمی) و سازمان حفاظت محیط زیست

 

4-  پروژه مبدل كاتالیستی نوع پروسکایت

مبدل‌های كاتالیستی, با استفاده از فلزات گرانبهای Rh , Pd, Pt ,  از سالهای 1975 برای کاهش آلاینده های CO , هیدروكربنها و  NOX ناشی از گاز های اگزوز اتومبیلهای بنزینی  در کشور های پیشرفته و صنعتی بکار گرفته شده است. در عین حال, بهای این فلزات سهم عمده ای در قیمت مبدل كاتالیستی دارد. در این طرح, پروسكایت كه یك عامل فعال كاتالیستی بوده و به مراتب ارزانتر است, جایگزین بیش از 50 در صد از فلزات گرانبها خواهد شد.

كاربردها: :  بیش از 70% آلودگی هوای شهر های بزرگ کشور ناشی از وسائط نقلیه موتوری می باشد. مبدل‌های كاتالیستی از سالهای 1975 برای کاهش آلاینده های  اتومبیلهای بنزینی  در کشور های پیشرفته و صنعتی بکار گرفته شده است. با توجه به حجم تولید بالای خودرو و استفاده از بنزین بدون

سرب در كشور، ضرورت استفاده از مبدل های كاتالیستی با كارایی بالا و قیمت مناسب ضروری می باشد. پیش بینی می شود كه با انجام این طرح زمینه برای كاهش آلودگی محیط زیست و صرفه جویی ارزی فراهم گردد.

ویژگیها / امتیازات برجسته: در این طرح مبدل کاتالیست ارزان قیمت و پایدار ساخته شده و با گسترش استفاده از آن در کشور, آلودگی شهر های بزرگ بشدت کاهش خواهد یافت.

سازمانها و صنایع ذینفع: سازمان محیط زیست و صنایع خودرو سازی

 

5-  پروژه ساخت نانو ذرات اکسید فلزات و بررسی عملکرد آنها برای از بین بردن آلاینده های شیمیایی

 

اکسیدهای فلزی در اندازه های نانو دارای دو خاصیت فعالیت بالا و سطح زیاد می باشند. در مقیاس نانو, هرچه ذرات ریزتر باشند دارای فعالیت بالاتری می باشند. نمونة این خاصیت در ذرات نانومتری طلا اخیراً مشاهده شده است. گرچه طلا جزء غیر فعالترین فلزات بوده و حتی اکسیژن را به مقدار ناچیز جذب می کند, در اندازه های نانومتری می تواند حتی در دمای محیط منو اکسید کربن را اکسید نماید. دیگر اکسید فلزات خود فعالیت بالایی داشته و در اندازه های نانو این فعالیت در رفع آلودگیهای شیمیایی به شدت افزایش می یابد. از طرف دیگر کمترین اثر ذرات اندازة نانو, ایجاد سطح بالا برای جذب و تبدیل مواد آلاینده می باشد. 


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نسل جدید سوخت های گیاهی جایگزین

   نوشته شده توسط: محمد s    

نسل جدید سوخت های گیاهی جایگزین
نفت و بنزین، سوخت های پایان پذیر فسیلیدر سال 2006، ایالات متحده تقریباً حدود 20.6 میلیون بشکه بنزین در هر روز مصرف کرد، که معادل بیش از 865 میلیون گالن نفت می باشد (منبع: مدیریت اطلاعات انرژی). بنزین این امکان را به شما می دهد که به یک خرید یا یک سفر بروید.

نفت و بنزین، سوخت های پایان پذیر فسیلیدر سال 2006، ایالات متحده تقریباً حدود 20.6 میلیون بشکه بنزین در هر روز مصرف کرد، که معادل بیش از 865 میلیون گالن نفت می باشد (منبع: مدیریت اطلاعات انرژی). بنزین این امکان را به شما می دهد که به یک خرید یا یک سفر بروید. همچنین به گسترش صنعت و پیشرفت تکنولوژِی در علم و دارو کمک کرده و مقدار زیادی ثروت و آسایش نیز فراهم می کند. اقتصاد جهانی مبتنی بر قسمتهای بزرگی از این صنعت از جمله حفاری، پالایش، حمل و نقل و پخش نفت می باشد. شکل 1 - کارگران در حال استخراج نفت اما با این اوصاف، نفت یک منبع نامحدود است که از بقایای فسیل های نباتات و حیوانات دریایی در گذشته های دور تشکیل شده است. حداقل ده میلیون سال طول می کشد تا این بقایا به نفت خام تبدیل شوند و مردم، سریعتر از آن که تولید می شود از آن استفاده می کنند. سرانجام تولیدات نفت به حداکثر خواهد رسید و ما هم روزی آنها را به پایان خواهیم رساند. بعضی از دانشمندان تخمین زدند که این حداکثر در حال رخ دادن می باشد و بعضی دیگر این مهم را در آینده ای نزدیک می بینند. با توجه به این دو نظریه، اکثر مردم معتقدند که ما در قلب یک بحران قریب الوقوع قرار داریم. با این حال، بنزین نقش بزرگی را در فعالیت های روزمره انسان ایفا می کند. چه اتفاقی خواهد افتاد وقتی که ما نفت را به پایان برسانیم؟ اما باید یک منبع انرژی دیگری بیش از این برای تأمین چنین نیرویی ایجاد شود. با افزایش نگرانی ها درباره
ی گازهای گلخانه ای(GHGs) از مصرف سوخت های فسیلی که منجر به گرم شدن جهان می شود، باید توجه داشت که سوخت بعدی باید سوختی پاکیزه باشد. این سوخت باید این استطاعت را داشته باشد و همچنین باید اقتصاد را هم نگه دارد. سریعاً نیاز است که نسل بعدی از سوخت برسد که مردم را برای رهایی و گذر از بنزین کمک کند. به دنبال اینها، جهان نمی تواند تا مرز ساییدگی پیش برود تا یک یا دو دهه ی دیگر سوخت بعدی گسترش و مورد اجرا واقع شده باشد. با قرار دادن همه این موضوعات کنار هم، صداهایی مانند صدایی که از اتاق لباسشویی بیرون می آید به گوش می رسد (منظور همان نچ نچ ها و جواب منفی منتقدان می باشد)، که هیچ سوختی وجود ندارد. نکته حیرت آور آن است که بعد از چندین سال تحقیق و بررسی، سوختی یافت می شود که به نظر می رسد همه ی این وظایفی را که سوخت قبلی بر عهده داشته را تأمین می کند. اتانول (الکل معمولی) شکلی از سوخت است که مشتمل بر کربوهیدرات پیچیده در نباتات می باشد. بعد از دهه ها تحقیقات، متوجه شده اند که آن پتانسیل یک سوخت را دارد.اما بعضی از دانشمندان می گویند فرایندی که اتانول را به طور کم خرج و مؤثر و با بازده تولید کند هنوز بر کسی معلوم نشده است، البته تا اکنون. روینده ترین علف که به عنوان یک علف جایگزین(switchgrass) شناخته می شود، در اطراف ایالات متحده، کانادا، مرکز و جنوب آمریکا و قسمتهایی از آفریقا یافت می شود.اگر این همان طوری که قبلاً نشان داده است، هم اکنون هم باشد و رشد سریعی داشته باشد، می تواند به عنوان سوخت ماشین شما در 20 سال آینده مورد استفاده قرار بگیرد.خوب چگونه یک علف می تواند یک سوخت شود؟ ادامه مطلب را بخوانید تا یک پیش بینی روشن برای switchgrass به عنوان یک جوابی برای بحران قریب الوقوع انرژی را بفهمید. Switchgrass تحقیقات در میان منابعی برای سوخت های زیستی ( زیست سوخت ها یا Biofuels ) شامل هر چیزی از مرغ چاق تا خرده تراشه های چوب شده است! (منظور
این است که شامل هر چیزی می تواند باشد که شاید به فکر شما اصلاً خطور نکند). اما پردازش بیشتر آنها به یک قانون به نام قانون نسبیت انرژی خالص واگذار می شود - مقدار انرژی که در هر واحد خارج می شود و از آن مقدار انرژی که تولید می شود بیشتر نیست - هزینه آن یک مسئله قابل ملاحظه می باشد؛ شگردها و اصول هایی که برای گرفتن سوخت از منابع نباتات و حیوانات موجود می باشد، هزینه بر و گران می باشد. این تحقیقات در مورد switchgrass شاخه شاخه می شوند و بیشتر آنها به نظر می رسد که یک کاندیدخوب برای جایگزینی منبع سوخت می باشد. Switchgrass یک گونه ی طبیعی ابدی در آمریکا است. سریع و به آسانی در دشت ها رشد می کند. یک گونه ی سخت و محکم و بادوام می باشد. در بعضی موارد به عنوان یک تاخت و تاز کننده در نظر گرفته می شود (منظور اینکه شاید برای تهاجم و دفاع مورد استفاده قرار بگیرد). مطالعات سه ساله در شمال داکوتا که در سال 2005 منتشر شده، نشان می دهد که بعضی از گونه های علف می تواند متوسط محصول بیش از هفت تن جرم توده (Biomass) - مواد گیاهی برداشت شده - در هر جریب فرنگی (حدود 4047متر مربع) که بستگی به میزان رطوبت و نوع خاک دارد را تولید کند. { منبع: ایالات متحده - مؤسسه کشاورزی } شکل 2 - یک محقق در حال بررسی علف های کاشته شده در مزارع تحقیقاتی همچنین این گونه علف ها در برابر خشکی و احتیاجات و مواد مغذی کم از جمله کود ، مقاومند. این بدین معنی است که سوخت فسیلی کمی برای تولید آن نیاز است. تراکتورها برای توزیع کودها استفاده می شود و سوخت پمپ هایی که برای آبیاری استفاده می شود از سوخت فسیلی است. آبیاری کمتر و کود کمتر بدین معنی است که توان اولیه انرژی را که به ترتیب عبارت است از هزینه کمتر و انتشار گاز گلخانه ای کمتر، کاهش می دهد. اصافه بر این، طرفداران switchgrass (علف جایگزین) می گویند که سوخت تولید شده از گیاهان، ایالات متحده را ایمن تر و مستقل تر خواهد کرد، از این جهت که آن را
در خود آمریکا می تواند رشد دهد تا اینکه از دیگر کشورها وارد کند. سوخت تولید شده از ساقه تغذیه switchgrass - ماده خام استفاده شده برای تولید یک سوخت تقطیر شده - اتانول سلولزی است. این سوخت الکلی توسط یک واکنش شیمیایی در اثر شکسته شدن سلولزها بوجود می آید- ساختاری که دیواره سلولی در گیاهان ایجاد می کند.مرحله ای که سلولزها در اجزای اصلی شان شکسته می شوند و مخمر اضافه شود، سپس تبدیل به الکل خواهد شد. بعد از تصفیه آن، اتانول تولیدشده را به عنوان سوخت می توان استفاده نمود. با موجود بودن بیشتر سلولز برای استخراج از گیاه، منبع دسترس پذیرتری به اتانول می تواند باشد و switchgrass سرشار از سلولز می باشد. حدود 70 درصد گیاهان از این نوع کربوهیدرات های پیچیده تشکیل شده اند. {منبع: BioCycle} حتی بهتر از آن، ماده چوب(lignin) - محصولی که وقتی آب را از سلولز بزداییم ایجاد می شود - نشان داده که می توان به عنوان سوخت که قدرت می دهد به محصول اتانول گیاهان از آن استفاده نمود. اگر این ماده چوب مهار شود، می تواند از فرایند ایجاد اتانول به طور خود به خودی، پشتیبانی کند. در آغاز از محصولات کود شیمیایی استفاده می شود تا علف رشد کند و با حمل آن برای توزیع و پخش اتانول به پایان می رسد. محقق آزمایشگاه ملی آرگونه(Argonne)، مایکل ونگ، نسبت انرژی را برای علف جایگزین محاسبه کرده است، او فهمیده که یک واحد انرژی که وارد سلولز می شود، محصول اتانول از علف جایگزین(switchgrass) ده برابر انرژی خروجی ایجاد می کند. این بیشتر از اتانول تولید سده از دانه ی آن می باشد. در برابر آن، بنزین یک نسبت انرژی از 1 به 0.81 دارد. بدین معنی ست که انرژی بیشتری نیاز است تا بازده بیشتری داشته باشد. همچنین آقای مایکل ونگ (Michael Wang) فهمیده که اتانول از علف جایگزین(switchgrass) ممکن است سوخت کمتر از 70 درصد نیاز داشته باشد تا از بنزین و اتانول E85- ترکیبی از 85 درصد اتانول و 15 درصد
بنزین- که 86 درصد گاز گلخانه ای کمتر از بنزین منتشر می کند، تولید شود. به نظر می رسد که استفاده از علف جایگزین(switchgrass) به عنوان جایگزین سوخت به خوبی در حال پیشرفت است. پس تأخیر برای چیست؟ مرحله پالایش آسان به نظر می رسد، و در حقیقت هم همین طور است. دقیقاً مانند حرف زدن خیلی ساده می باشد. اما ایجاد اتانول از علف جایگزین(switchgrass) با چالش روبه رو است. مسائل و راه حل های علف جایگزین(switchgrass) در حالی که این سوخت با انتشار مطالعات جدید در مورد علف جایگزین(switchgrass) پاکیزه تر و مناسب تر می شود، گیاهان می توانند نقش مهمی در آسودگی خاطر انرژی در آینده بازی کنند، که این کلمه آینده کلیدی است. فعلاً، فرایند گرفتن سلولز از گیاهان مشکلات و گرانی را تأیید می کند. سلولز از مواد گیاهی که توسط هر نوع گونه آنزیم تولید می شود، ناشی می شود، که بسته به نوع مواد گیاهی که استفاده می شود دارد. این کاتالیزورها به کربوهیدرات های پیچیده خورانده می شوند،مثل شکر و سلولز بیرونی و دی اکسید کربن در فرایند از بین می روند. این آنزیم ها گران هستند اگر چه حدود 20 سنت برای هر گالن اتانول خالص می باشد. {منبع: کمیسیون تجاری فدرال} اضافه بر این فرایند تخمیر سلولز با مخمر یک آنزیم متفاوت نیاز دارد که این هم هزینه را بالا می برد. در سال 2006، متخصص ژنتیک گیاه، آلبرت (Albert Kausch) گفت که با همین روش جاری کشت و برداشت، هزینه هر گالن اتانول سلولزی 2.70 $ می شود که باز هم ارزانتر از بنزین می باشد. اما او معتقد است که می شود تا حدود 1$ در هر گالن هم برسیم. {منبع: Newswise} اتانول E85 به سرعت در حال فراگیر شدن در پمپ های بنزین می باشد. با بهینه سازی این نوع سوخت، میتوان قیمت آن را تا 1 دلار برای هر گالن کاهش داد. یکی از راه های کاهش این هزینه چشمگیر، گسترش دادن آنزیم ارزانتر و پیدا کردن یک آنزیم واحد که هم سلولز را بشکند و هم اتانول را مخمرسازی هستیم بردن آن از پالایشگاه به ایستگاه سوخت می باشد. اتانول شدیداً خورنده می باشد و نمی شود توسط خط لوله همان طوری که نفت و بنزین حمل می شوند، حمل شود. بدین معنی است که باید توسط کامیون ها حمل شود که هم به هزینه محصول اضافه می کند و هم نسبت انرژی را کاهش می دهد،به خاطر اینکه که کامیون های بزرگ نفت کش(کشتی های نفت کش) سوخت فسیلی زیادی نیاز دارند تا اتانول را برای توزیع، حمل و نقل کنند. مایکل ونگ می گوید که چالش های توزیع اتانول تا حدودی، توسط سیستم های راه آهن غلبه می شود تا آن را تا دورترین نقاط ممکن حمل کنند. او همچنین می گوید، هنگامی که شما آن را در میدوست (منطقه ای در ایالات شمالی ایالات متحده از غرب اهایو تا کوه های راکی:Midwest) پالایش می کنید و قصد انتقال آن به غری را دارید، مسئله موجود حمل و نقل آن می باشد. شما باید از راه آهن استفاده کنید. دیگر مسئله موجود برای اتانول علف جایگزین(switchgrass) که با آن مواجه ایم، مقادیر زمین های موجود برای کشت آن می باشد.تحقیقات دانشگاه تنزی(Tennessee) به این نتیجه رسیده که ایالات متحده سالیانه می تواند 153 میلیون تن علف جایگزین(switchgrass) خشک همراه با پس مانده محصول-موادی که بعد از برداشت محصول باقی می مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذی اتانول تولید کند. این تحلیل نشان می دهد، به این نتیجه می رسیم که حدود 5.3 درصد کاهش در مصرف بنزین در ایالات متحده خواهیم داشت. احتمالاً تحقیقات و تکنولوژی آنزیم می تواند بر این موانع غلبه کند.جیسون گرامت از کمیسیون ملی سیاست گذاری انرژی (NCEP) پیشنهاد می کند گسترش رگه های علف جایگزین(switchgrass) را که می تواند بازده تولید هر تن در جریب فرنگی را افزایش دهد. با افزایش بازده تولید اتانول حدود یک- سوم، معادل با دو برابر کردن بازده همه وسیله ها در آمریکا می باشد. قطعاً پول هم می تواند بر این موانع غلبه کند. هم کمپانی های انرژی و هم گروه های تحقیقاتی برداشت محصول کند. یکی دیگر از مسائل که با آن روبه رو
هستیم بردن آن از پالایشگاه به ایستگاه سوخت می باشد. اتانول شدیداً خورنده می باشد و نمی شود توسط خط لوله همان طوری که نفت و بنزین حمل می شوند، حمل شود. بدین معنی است که باید توسط کامیون ها حمل شود که هم به هزینه محصول اضافه می کند و هم نسبت انرژی را کاهش می دهد،به خاطر اینکه که کامیون های بزرگ نفت کش(کشتی های نفت کش) سوخت فسیلی زیادی نیاز دارند تا اتانول را برای توزیع، حمل و نقل کنند. مایکل ونگ می گوید که چالش های توزیع اتانول تا حدودی، توسط سیستم های راه آهن غلبه می شود تا آن را تا دورترین نقاط ممکن حمل کنند. او همچنین می گوید، هنگامی که شما آن را در میدوست (منطقه ای در ایالات شمالی ایالات متحده از غرب اهایو تا کوه های راکی:Midwest) پالایش می کنید و قصد انتقال آن به غری را دارید، مسئله موجود حمل و نقل آن می باشد. شما باید از راه آهن استفاده کنید. دیگر مسئله موجود برای اتانول علف جایگزین(switchgrass) که با آن مواجه ایم، مقادیر زمین های موجود برای کشت آن می باشد.تحقیقات دانشگاه تنزی(Tennessee) به این نتیجه رسیده که ایالات متحده سالیانه می تواند 153 میلیون تن علف جایگزین(switchgrass) خشک همراه با پس مانده محصول-موادی که بعد از برداشت محصول باقی می مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذی اتانول تولید کند. این تحلیل نشان می دهد، به این نتیجه می رسیم که حدود 5.3 درصد کاهش در مصرف بنزین در ایالات متحده خواهیم داشت. احتمالاً تحقیقات و تکنولوژی آنزیم می تواند بر این موانع غلبه کند.جیسون گرامت از کمیسیون ملی سیاست گذاری انرژی (NCEP) پیشنهاد می کند گسترش رگه های علف جایگزین(switchgrass) را که می تواند بازده تولید هر تن در جریب فرنگی را افزایش دهد. با افزایش بازده تولید اتانول حدود یک- سوم، معادل با دو برابر کردن بازده همه وسیله ها در آمریکا می باشد. قطعاً پول هم می تواند بر این موانع غلبه کند. هم کمپانی های انرژی و هم گروه ها برای امکانات و تسهیلات اتانول سلولزی پول خرج کرده اند. شرکت های مختلفی به دانشگاه ها و مراکز تحقیقات زیادی پول دادن تا تحقیقات خود را در مورد این سوخت تکمیل کنند. با این مقادیر پولی که به پای تحقیقات اتانول سلولزی ریخته شده است و بیشتر از این هم در راه است - البته بدون حمایت و طرفداری عموم - با این اوصاف تصور کردن آن برای چند دهه ی بعد دشوار نیست.روزی اتانول اصلی علف جا جایگزین(switchgrass) باک ماشین های ما را پر خواهد کرد. اما علف جایگزین(switchgrass) همچنان مشکلات خودش را دارد و شک برانگیز می باشد.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

مزایای بیوپلیمر

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

عنوان : مزایای بیوپلیمر

كلمات كلیدی: بیوپلیمر، پلیمرهای زیستی، باكتری، گیاه، تولیدكنندگان
 

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها كه از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند.

بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماكرومولكول های بیولوژی كه از تعداد زیادی زیر واحد كوچك و شبیه به هم كه با اتصال كووالانسی به هم متصل شده اند ویك زنجیره طولانی را ایجاد می كنند، ساخته شده اند.

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها كه از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند. بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماكرومولكول های بیولوژی كه از تعداد زیادی زیر واحد كوچك و شبیه به هم كه با اتصال كووالانسی به هم متصل شده اند ویك زنجیره طولانی را ایجاد می كنند، ساخته شده اند.

 در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماكرومولكول ها، تركیبات داخل سلولی هستند كه قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.مواد بیوپلیمری در شكل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد. اول این كه این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی كه از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده كننده محیط زیست به شمار نمی آیند. در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیك ها به دو صورت استفاده قرار می شوند.

 اول استفاده از پلاستیک هایی كه درآنها یک ماده تخریب پذیر(مانند نشاسته) به یک پلاستیک متداول (مانندپلی اتیلن) اضافه می شود، درنتیجه این ماده به افزایش سرعت تخریب پلاستیک کمک می کند. این مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زیادی به کاهش زباله های پلاستیکی کرده اند، اما به دلیل این که در آنها از همان پلاستیک های متداول تخریب ناپذیر استفاده می شود و استفاده از مقدار زیادی مواد تخریب پذیر در پلاستیک ویژگی آن را تضعیف می کند، موقعیت چندان محکمی ندارند.

دوم استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر ذاتی است که به دلیل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیك قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی كه مواد پلیمری و پلاستیكی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود كه منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در كشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد. سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به كارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امكانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، كشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.

هر چند امروزه برای کاربردهای بسیار خاص مانند نخ بخیه جراحی(نخ بخیه حل شونده) به کار می روند، ولی دیری نخواهد پایید كه به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید كنند كه عبارتند از:گیاهان، جانوران و میكروارگانیسم ها كه از این میان گیاهان و میكروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.

گیاهان تولیدكننده
بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیك گیاهان تولیدكننده فیبر مانند كتان، كنف و ... متمركز شده است. به عبارت دیگر، توسعه واكنش های مولكولی درون سلولی گیاهان كه به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیك و بیوتكنولوژی قرار گرفته است. مواد بیوپلیمری كه در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروكسی بوتیرات (PHB) است. این ماده از نظر خصوصیات فیزیكی و مكانیكی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است. امروزه با همسانه سازی كردن ژن تولید كننده پلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات در گیاهان معمولی كه قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید كنند. گیاهان، نیشكر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیك انتخاب شده اند كه ژن تولید كننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات قادرمی سازد.

ارگانیه های تولیدكننده بیوپلیمر ها
درحدود ۸۰ سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروكسی بوتیرات از باكتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد. ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند كه تولیدات بیوپلیمری باكتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند.


بیوپلیمر هایی كه سلول های باكتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروكسی آلكانوات (PHA)، پلی لاكتیك اسید (PLA) و پلی هیدروكسی بوتیرات (PHA). این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیكی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند. بیوپلیمر های میكروبی در طبیعت به عنوان تركیبات داخل سلولی میكروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی كه باكتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می كنند. این مواد در حالت طبیعی به عنوان یك منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می كنند.

 

 همچنین هنگامی كه محیط اطراف باكتری غنی از كربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باكتری دچار كمبود باشد، باكتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می كند. باكتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واكنش های تخمیری استفاده می كنند كه در این واكنش ها نیز ازمواد خام گوناگونی استفاده می شود. PHB به وسیله یك باكتری به نام استافیلوكوكوس اپیدرمیس ساخته می شود كه روی تفاله های حاصل از واكنش های روغن گیری دانه های كنجد رشد می كند و این بیوپلیمر را می سازد.

 PHB در درون سیتوپلاسم باكتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینكلوژن بادی) ذخیره می شود كه این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واكنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده كرد.در یك نتیجه گیری كلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیك ها و پلیمر های نفتی می توان گفت كه با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها كه مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها كاری معقول و اقتصادی خواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیكی كه هم آلوده كننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، كاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر كشورها، دركشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین كردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم
 


چهارشنبه 21 بهمن 1388

برج های تقطیر

   نوشته شده توسط: محمد s    

برج های تقطیر:
بطور کلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد:
1- برج 2-سیستم جوشاننده 3-سیستم چگالنده 4-تجهیزات جانبی شامل انواع سیستم های کنترل کننده ، مبدل های حرارتی میانی،پمپ ها و خازن جمع آوری محصول.

1- برج: برج های مورد استفاده در صنعت در 2 دسته اساسی زیرطبقه بندی می شوند 1- برج های سینی دار 2- برج های پر شده .
1-1- برج های سینی دار ؛ اساساً در 4 دسته زیر خلاصه می شوند . الف: برج های سینی دار از نوع کلاهک های (فنجانی) ب: برج سینی دار از نوع غربالی پ : برج سینی دار از نوع در یچه ای ت: برج سینی دار از نوع فورانی .

طرز کار یک برج سینی دار: بطور کلی فرآیند هایی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است.در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (جوشاننده)،حرارت لازم راجهت انجام عمل تقطیرو تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین می کند . بخار بالا رونده از برج با مایعی که از بالای برج بسمت پایین حرکت می کند ، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند.این تماس باعث افزایش دمای مایع روی سینی می شود و در نهایت باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می شود .با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخارحاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتر یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.ازطرف دیگردر فاز بخار مواردی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هرچه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت می گیرد.

2- سیستم جوشاننده: جوش آورها عموماً در قسمت انتهای برج و کنار آن قرار داده می شوند و وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند. معمولاً بعنوان یک مرحله تعادلی درعمل تقطیر و بعنوان یک سینی در برج های سینی دار در نظر گرفته می شوند.
انواع جوش آور ها عبارتند از: 1- دیگ های پوشش 2-جوش آورهای داخلی3-جوش آور نوع Kettle 4-جوش آور ترموسیفونی عمودی 5-جوش آورترمو سیفونی افقی 6- جوش آور نوع سیر کلاسیون اجباری.

3-سیستم چگالنده:
نقش چگالنده اساساً تبدیل بخارهای حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط،به مایع است. این امردر اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که این عمل در آن رخ می دهد چگالنده نام دارد. بطور کلی چگالنده ها به 2 نوع تقسیم می شوند؛
1-چگالنده های کامل 2-چگالنده های جرئی.

در صورتی که تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی از آن وارد برج شده و بخشی دیگر آن وارد مخزن جمع آوری محصول می گردد عمل میعان کامل انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارهای حاصل مایع شده و بخشی دیگر بصورت بخار از چگالنده خارج شود به آن یک چگالنده جزئی گفته می شود.
حال به بررسی انواع برج های نام برده در بالا خواهیم پرداخت.

1- برج های تقطیر با سینی کلاهدار(کلاهکی):
در این نوع برج ها ، تعداد سینی ها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی ها به مقدار مایع و گازی که در واحد زمان از یک سینی می گذرد وابسته است ،از آنجاییکه روی هر یک از سینی ها تغییر فاز رخ می دهد هر یک از این سینی ها یک مرحله تفکیک تلقی می شوند. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

بخش های مختلف برج تقطیر با سینی کلاهدار:
بدنه و سینی ها: جنس بدنه معمولاً از فولاد ریخته است و جنس سینی ها از چدن.فاصلۀ سینی ها را معمولاً با توجه به شرایط طراحی، درجه خلوص و بازدهی کار جدا سازی انتخاب می کنند.با بیشتر شدن قطر برج، فاصلۀ بیشتری برای سینی ها در نظر گرفته می شود.
سرپوش ها یا کلاهک ها:جنس آنها از چدن می باشد و نوع آنها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.
موانع یا سدها: برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی به هر سینی سدی به نام"وییر Wier " قرارمی دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معینی جلو گیری کند. بلندی سطح مایع درون سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده ازشکافهای سرپوش ها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حدممکن برسد. اثر افزایش زمان گذشتن حباب ازمایع، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده، بازده سینی ها بالا می رود.

2-برج های تقطیر با سینی مشبک (غربالی):
در این نوع برج ها ، اندازه مجراها یا شبکه ها باید چنان تعیین شود که فشار گاز بتواند گاز را از مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهّمی که دربازده این سینی ها مؤثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است اگراین سینی ها کاملاً افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع درسطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همۀ مجرا ها یکسان نخواهد بود.
یک نکته قابل تأمل دراین نوع برج،خورندگی فلز سینی هاست چون براثر خورندگی ، قطر سوراخ ها زیاد می شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد.(می دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت).

3-برج های تقطیر با سینی های دریچه ای:
این نوع سینی ها مانند سینی های مشبک هستند با این اختلاف که دریچه ای متحرک روی این مجرا را گرفته است.در صنعت نفت دو نوع از این سینی ها بکار میروند:
1-انعطاف پذیر: همانطور که از نام آن بر می آیددریچه ها می توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.
2- صفحات اضافی: دراین نوع سینی ها دو دریچه یکی سبک که درکف سینی قرار می گیرد و دیگری سنگین که برروی سه پایه ای قرارگرفته، تعبیه شده است. هنگامیکه بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت درمی آیدواگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد ، هردو دریچه حرکت می کنند.

4- برج های انباشته(پر شده):
دربرج های انباشته، به جای سینی ازتکه ها یا حلقه های انباشتی استفاده میشود.در برج های انباشته حلقه ها یا تکه های انباشته باید به گونه ای انتخاب شوند که دو هدف زیر را عملی کنند:
1-ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار 2-ایجاد فضای مناسب برای گذاشتن سیال از بستر انباشته.
مواد انباشتی باید دارای تمایل ترکیب با سیال درون برج نباشند و نیز باید به اندازه کافی مستحکم باشندتا براثراستفاده شکسته نشود و تغییرشکل ندهند
این را هم بدانیم که مواد انباشتی را به 2 روش درون برج قرار می دهند:
1-پرکردن منظم : ازمزایای این نوع پرکردن،کمتربودن افت فشاراست که درنتیجه حجم بیشر مایع را ازآن گذراند.
2-پرکردن نامنظم : از مزایای این نوع پر کردن ،میتوان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد ولی افت فشار بخار درگذر برج زیاد خواهد بود.

مقایسه برج های انباشته با برج های سینی دار:
دربرج های انباشته عموماً افت فشار نسبت به برج های سینی دار کمتر است ولی اگردر مایع ورود برج ،ذرات معلق باشد ،برج های سینی دار بهتر عمل می کنند.زیرا در برج های انباشته ،مواد معلق ته نشین شده وسبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می گردد.
اگر برج بیش ازحدمتوسط باشد، برج سینی دار بهتر است زیرا اگر در برج های انباشته قطر برج زیاد باشد تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود. در برج های سینی دار میتوان مقداری از محلول را به شکل فرآیندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار شدنی نیست.کارهای تعمیراتی در درون برج های سینی دارآسانتر انجام می گیرد.تمیز کردن برج های انباشته ، از آنجا که بیش از هر چیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نماییم ، بسیار پرهزینه خواهد بود


چهارشنبه 21 بهمن 1388

انواع تقطیر

   نوشته شده توسط: محمد s    

انواع تقطیر
·
تقطیر ساده غیر مداوم: در این روش تقطیر، مخلوط حرارت داده می‌شود تا بحال جوش درآید بخارهایی که تشکیل می‌شود غنی از جزء سبک مخلوط می‌باشد پس از عبور از کندانسورها (میعان کننده ها) تبدیل به مایع شده، از سیستم تقطیر خارج می‌گردد. به تدریج که غلظت جزء سنگین مخلوط در مایع باقی مانده زیاد می‌شود، نقطه جوش آن بتدریج بالا می‌رود. به این ترتیب، هر لحظه از عمل تقطیر، ترکیب فاز بخار حاصل و مایع باقی مانده تغییر می‌کند.
·
تقطیر ساده مداوم: در این روش، مخلوط اولیه (خوراک دستگاه) بطور مداوم با مقدار ثابت در واحد زمان، در گرم کننده گرم می‌شود تا مقداری از آن بصورت بخار درآید، و به محض ورود در ستون تقطیر، جزء سبک مخلوط بخار از جزء سنگین جدا می شود و از بالای ستون تقطیر خارج می‌گردد و بعد از عبور از کندانسورها، به صورت مایع در می‌آید جزء سنگین نیز از ته ستون تقطیر خارج می‌شود. قابل ذکر است که همیشه جزء سبک مقداری جزء سنگین و جزء سنگین نیز دارای مقداری از جزء سبک استتقطیر تبخیر آنی (ناگهانی): وقتی محلول چند جزئی مانند نفت خام را حرارت می‌دهیم، اجزای تشکیل دهنده آن بترتیب که سبکتر هستند، زودتر بخار می‌شود. برعکس وقتی بخواهیم این بخارها را سرد و دوباره تبدیل به مایع کنیم، هر کدام که سبکتر باشد دیرتر مایع می‌گردد. با توجه به این خاصیت، می‌توانیم نفت خام را به روش دیگری که به آن "تقطیر آنی" گویند، تقطیر نماییم. در این روش، نفت خام را چنان حرارت می‌دهیم که ناگهان همه اجزای آن تبدیل به بخار گردد و سپس آنها را سرد می‌کنیم تا مایع شود. در اینجا، بخارها به ترتیب سنگینی، مایع می‌شوند یعنی هرچه سنگین‌تر باشند، زودتر مایع می‌گردند و بدین گونه، اجزای نفت خام را با ترتیب مایع شدن از هم جدا می‌کنیم.
·
تقطیر در خلا: با توجه به اینکه نقطه جوش مواد سنگین نفتی نسبتا بالاست و نیاز به دما و انرژی بیشتری دارد، و از طرف دیگر، مقاومت این مواد در مقابل حرارت بالا کمتر می‌باشد و زودتر تجزیه می‌گردند، لذا برای جداکردن آنها از خلا نسبی استفاده می‌شود. در این صورت مواد دمای پایین‌تر از نقطه جوش معمولی خود به جوش می‌آیند. در نتیجه، تقطیر در خلا، دو فایده دارد: اول این که به انرژی و دمای کمتر نیاز است، دوم اینکه مولکولها تجزیه نمی‌شوند. امروزه در بیشتر موارد در عمل تقطیر، از خلا استفاده می‌شود. یعنی این که: هم تقطیر جزء به جزء و هم تقطیر آنی را در خلا انجام می‌دهند· تقطیر به کمک بخار آب: یکی دیگر از طرق تقطیر آن است که بخار آب را در دستگاه تقطیر وارد می‌کنند در این صورت بی آنکه خلاء‌ای ایجاد گردد، اجزای نفت خام در درجه حرارت کمتری تبخیر می‌شوند. این مورد معمولا در زمانی انجام می‌شود که در نقطه جوش آب، فشار بخار اجزای جدا شونده بالا باشد تا به همراه بخار آب از مخلوط جدا گردند.تقطیر آزئوتروپی: از این روش تقطیر معمولا در مواردی که نقطه جوش اجزاء مخلوط بهم نزدیک باشند استفاده می‌شود، جداسازی مخلوط اولیه، با افزایش یک حلال خاص که با یکی از اجزای کلیدی، آزئوتوپ تشکیل می‌دهد امکان‌پذیر است. آزئوتروپ محصول تقطیر یا ته مانده را از ستون تشکیل می‌دهد و بعد حلال و جزء کلیدی را از هم جدا می‌کند. اغلب، ماده افزوده شده آزئوتروپی با نقطه جوش پایین تشکیل می‌دهد که به آن شکننده آزئوتروپ می‌گویند. آزئوتروپ اغلب شامل اجزای خوراک است، اما نسبت اجزای کلیدی به سایر اجزای خوراک خیلی متفاوت بوده و بیشتر است.مثالی از تقطیر آزئوتروپی استفاده از بنزن برای جداسازی کامل اتانول از آب است، که آزئوتروپی با نقطه جوش پایین با 6/95% وزنی الکل را تشکیل می‌دهد. مخلوط آب- الکل با 95% وزنی الکل به ستون تقطیر آزئوتروپی افزوده می‌شود و جریان جریان غنی از بنزن از قسمت فوقانی وارد می‌شود. محصول ته مانده الکل تقریبا خالص است وبخار بالایی یک آزئوتروپی سه‌گانه است. این بخار مایع شده، به دو فاز تقسیم می‌شود. لایه آلی برگشت داده شده، لایه آلی به ستون بازیافت بنزن فرستاده می‌شود. همه بنزن و مقدار الکل در بخار بالایی گرفته شده، به ستون اول روانه می‌شوند. جریان انتهایی در ستون سوم تقطیر می‌شود تا آب خالص و مقداری آزئوتروپ دوگانه از آن بدست آید.منظور از تقطیر، در واقع جداسازی فیزیکی برش های نفتی در پالایشگاه است که اساس آن اختلاف در نقطه جوش هیدروکربن های مختلف است است.هرچه هیدروکربن ،سنگین تر باشد ، نقطه جوش آن زیادتر است و بلعکس.
انواع تقطیر عبارتند از: 1-تقطیر تبخیر ناگهانی 2- تقطیر با مایع برگشتی 3-تقطیر نوبتی 4-تقطیر مداوم.

1-
تقطیر تبخیر ناگهانی:
دراین نوع تقطیر،خطوطی از مواد نفتی که قبلاً در مبدل های حرارتی و یا کوره گرم شده اند، بطورمداوم به ظرف تقطیر وارد می شوند و تحت شرایط ثابت، مقدار ی ازآنها بصورت ناگهانی تبخیر میشوند. بخارهای حاصل بعد ازمیعان ومایع باقی مانده درپایین برج بعدازسردشدن بصورت محصولات تقطیرجمع آوری میشوند.عیب این نوع تقطیر،خلوص بسیارکم محصولات است.

2-
تقطیر با مایع برگشتی:
اگر در روش 1 بخار حاصل را بعد از مایع کردن دوباره به داخل برج برگردانیم -این مایع،مایع برگشتی خوانده می شود-. تقطیر با مایع برگشتی خوانده میشود. در این روش مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت، صورت گیرد.از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند،پس در هر تماس از بخار،تبدیل به مایع می شودو بلعکس.
در نهایت تماس ها منجر به فراهم آمدن بخاری اشباع از هیدرو کربن ها با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد میباشد.
دراین روش، بخاطر استفاده از تماس بخار و مایع میتوان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد،البته به شرط اینکه به مقدار کافی مایع بر گشتی وسینی در برج موجود باشد . ابزار ما برای تغییر درجه جوش در این روش مقدار مایع برگشتی و یا تعداد سینی های داخل برج می باشد.
باید به این نکته توجه کرد که با افزایش مایع برگشتی به منظور افزایش درجه خلوص به همان مقدار مصرف سوخت نیز بالا می رود، چون این از نظر اقتصادی برای ما بصرفه نیست، تعداد سینی ها را در برج افزایش می دهیم.

3-
تقطیر نوبتی:
این نوع تقطیر در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروز بعلت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد ، این روش کمتر مورد توجه قرار میگیرد . این روش صرفاً در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و مواد مشابه بکار برده میشود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدود مورد استفاده قرار می گیرد.بنابراین در موارد زیر،تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه میباشد:
1-
تقطیردر مقیاس کم 2- ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک محصولات مورد نیاز3-استفاده نامنظم از دستگاه4-تفکیک چند محصولی5-عملیات تولید متوالی با فرآیند های مختلف.

4-
تقطیر مداوم:
امروز از این روش به دلیل اقتصادی بودن درتمام عملیات پالایش نفت استفاده می شود.در این روش برای یک نوع مخلوط ورودی مشخص و برش های تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می شود. به همین علت در مقایسه با روش تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج دارد.

محصولات روش تقطیر مداوم عبارتند از:
1-
گاز اتان و متان بعنوان سوخت پالایشگاه 2-گاز پروپان و بوتان بعنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی 3- بنزین موتور و نفتهای سنگین بعنوان خوراک واحد های تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین بادرجه آروماتیسیته بالاتر 4-حلال ها 5- نفت سفید6- سوخت جت سبک و سنگین 7- نفت گاز 8- خوراک واحد های هیدرو کراکینگ و واحد های روغن سازی 9- نفت کوره و 10- انواع آسفالت ها.

در این روش ابتدا نفت خام را تا حدود 400 گرم می کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر می شود. در این برج بخارها بالا می روند و درنقاط مختلف و درطول برج متراکم و به مایع تبدیل می شوند. اجزایی که نقطه جوش کمتری دارند(یعنی فرار ترند)بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند ،به حالت گاز باقی می مانند. این تفاوت در گستره های نقطه جوش امکان می دهد که اجزای نفت از هم جدا شوند. به همان طریقی که در یک تقطیر آب و الکل بطور جزئی از هم جدا می شوند. بعضی از گاز ها مایع نمی شوند و از بالای برج بیرون می روند. باقی مانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع می شوند.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نظریه هایی درباره تشكیل نفت

   نوشته شده توسط: محمد s    

 نظریه هایی درباره تشكیل نفت  :

نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است كه اولین فرضیه ها برای تشكیل هیدروكربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لكن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروكربها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشكی و دریائی عمدتا” پلانكتونها باشد.به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتونها( دیاتومه ,داینوفلاژله, جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها وجانوران عالیتر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد,دو عامل دخیل اند:

1.ضخامت زون نور دار

2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها ونیتراتها و اکسیژن هستند.)

 بنابه این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است,با رخدادن طوفان ومخلوط شدن آبهای بی اکسیژن واکسیژندار , ویا ازدیاد تولید جانداران وکم شدن اکسیژن , گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی میشوندو در کف محیط رویهم انباشته میشوند. اهمیت پلانكتونها در تشكیل نفت از آنجا ناشی می شود كه آب دریا ناحیه مساعدی جهت تكثیر پلانكتونها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد.پلانكتونها به علت سرعت رشد و كوچكی جثه، ماده آلی مناسبی است كه به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اكسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروكربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز (سنگ شدن) تبدیل به یك ماده واسط بین ماده آلی و هیدروكربن می گردد. این ماده واسط كروژن (Kerogn) نامیده می شود. كروژن یك ماده جامد نامحلول آلی است كه محصول دیاژنتیك مواد آلی است. توان تولیدی كروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.نفت تشكیل یافته به علت مایع بودن و همچنین به علت خاصیت موئینگی محیط خود از خلال سنگها گذشته، زیر یك طبقه غیر قابل نفوذ در بالاترین قسمت یك چین‌خوردگی كه تاقدیس نامیده می‌شود، ذخیره می‌گردد.از لحاظ شیمیایی نفت مركب از دو عنصر كربن و هیدروژن بصورت خالص گازی است سبك و آتشگیر. نفت از جهتی خالص و از جهتی مركب است.بدان جهت خالص است كه تركیبی از هیدروكربونهای گوناگون است و ساختمان ملكولها به واسطه كم و زیاد شدن تعداد اتمها یكی از دو عنصر مذكور با هم متفاوت است و این بر حسب تركیب ملكولهای اتمهای كربن است.نفت خام، همانند زغال سنگ بطور طبیعی از طریق فرآیندهای حرارت، فساد و تجزیه و فشار شدید در طبیعت و طی گذشت هزاران سال در لایه‌های زیرین زمین شكل می‎گیرد. نفت خامی كه از زمین استخراج می‌شود از مواد شیمیایی مختلفی تشكیل شده است.اجزاء اصلی تشكیل دهنده نفت خام را ملكول‌های حاوی اتم‌های كربن و هیدروژن تشكیل می‌دهند كه به آنها هیدروكربن می‌گویند. هیدروكربن‌ها با توجه به نحوه پیوندهای موجود بین اتم‌های كربن و هیدروژن به پنج گروه عمده تقسیم می‌شوند:پارافین‌های نرمال (زنجیر مستقیم ) : در این دسته از هیدروكربن‌ها، اتم‌های كربن با یك پیوند یگانه كربن – كربن به یكدیگر متصلند.فرمول عمومی آنها CnH2n+2 می‌باشد. در صورتی كه طول زنجیره این هیدروكربن‌ها طولانی شود وزن ملكولی آنها افزایش یافته و با كاهش دما،از فاز مایع به جامد تغییر حالت خواهند داد.
• ایزوپارافین‌ها (زنجیری شاخه دار) : پیوند بین اتم‌های كربن در این دسته از هیدروكربن‌ها نیز مشابه پارافین‌های نرمال، یگانه است اما با توجه به امكان اتصال هر اتم كربن به به دو یا سه اتم كربن دیگر، می‌توان انتظار ظهور تركیبات متفاوتی را داشت كه علی رغم داشتن وزن ملكولی برابر، ساختار شیمیایی متفاوتی دارند كه به این اشكال مختلف از یك تركیب را در شیمی، ایزومر می‌گویند. با افزایش تعداد كربنها تعداد ایزومرها افزایش می‌یابد بطور مثال برای یك هیدروكربن با 15 اتم كربن كه سبكترین هیدروكربن‌های موجود در یك روغن پایه هستند می‌توان 4347 ایزومر مختلف را داشت.
• سیكلوپارافین‌ها یا نفتن‌ها (حلقه‌های اشباع) : در این هیدروكربن‌ها نیز مشابه دو گروه قبلی پیوندهای كربن – كربن یگانه است اما نحوه اتصال اتم‌های كربن طوری است كه تشكیل حلقه‌های اشباع می‌دهند. بسیاری از تركیبات سیكلوپارافین موجود در نفت خام از طریق یك یا چند كربن موجود در حلقه خود دارای شاخه‌های جانبی هستند كه معمولا ساختار پارافینی و ایزوپارافینی دارند.
• اولفین‌ها(Olefin) نیز از تركیباتی هستند كه معمولا در نفت خام وجود ندارند اما ممكن است در طی فرآیند پالایش نفت خام و تولید روغن پایه، تشكیل شوند. این تركیبات دارای حداقل یك پیوند دوگانه كربن = كربن هستند و فرمول عمومی آنها CnH2n می‌باشد. اولفین‌ها به دلیل واكنش‌پذیری بالا و امكان ایجاد تركیبات پلیمری، از تركیبات نامطلوب موجود در روغن‌های پایه هستند.

• آروماتیك‌ها (حلقه‌های غیر اشباع) : این دسته از هیدروكربن‌ها دارای حداقل یك حلقه بنزنی هستند كه از اتصال شش اتم كربن به یكدیگر و با سه پیوند دو گانه بین آنها بوجود می‌آید. در این هیدروكربن‌ها نیز امكان اتصال شاخه‌های جانبی با ماهیت پارافینی و ایزوپارافینی به حلقه بنزنی وجود دارد. در صورت اتصال چند حلقه بنزنی به یكدیگر تركیباتی موسوم به Polycyclic Aromatics یا آروماتیك‌های چندحلقه‌ای تشكیل می‌گردند كه این تركیبات پتانسیل سرطان‌زایی بالایی دارند. معمولا با انجام پالایش بر روی نفت خام جهت رسیدن به روغن پایه مقدار زیادی از این تركیبات جدا می‌شوند و در فرآیندهای جدید با اشباع پیوندهای دوگانه موجود در ساختار آنها به تركیبات پارافینی تبدیل می‌شوند. لازم به ذكر است امكان تشكیل این مواد در روغن‌های كاركرده نیز تحت شرایط خاص وجود دارد بطور مثال در در اثر احتراق ناقص بنزین در محفظه احتراق موتور خودروها، مقداری تركیبات آروماتیك چند حلقه‌ای تولید و وارد روغن موتور می‌شوند. در روغن‌های آبكار (Quenching Oils) نیز در صورت استفاده روغن برای مدت طولانی و وجود شرایط سخت كاری، این تركیبات تشكیل خواهند شد.
با توجه به اینكه چند درصد از تركیب یك نفت خام را تركیباتی غیر از كربن و هیدرو ژن تشكیل می‌دهند كه بطور عمده می‌توان به گوگرد (S)، اكسیژن(O)، نیتروژن(N) و امثال آن اشاره كرد. وجود این اتم‌ها در نفت خام موجب تشكیل مواد مختلف هیدروكربنی حاوی این اتم‌ها می‌گردد كه به آنها تركیبات هترواتمیك یا هتروسیكل می‌گویند. از دیگر مواد موجود در نفت خام می‌توان به تركیبات آسفالتی ، رزین‌ها و اجزاء فلزی اشاره كرد.
بر روی نفت خام بطور معمول دو مرحله تقطیر اتمسفریك و تقطیر در خلاء انجام میشود.با انجام این فرآیندهای پالایشی، علاوه بر جداسازی تركیبات غیرهیدروكربنی، تركیبات هیدروكربنی نیز با توجه به نقطه جوششان كه ناشی از تعداد اتم‌های كربن موجود در ملكول آنهاست از هم جدا می‌شوند. از پالایش نفت خام كه حاوی هیدروكربن‌هایی متفاوت از یك كربنه تا بیش از صد كربنه است، فرآورده‌هایی با ظاهر، خواص و كاربرد كاملا متفاوت بدست می‌آید. تركیبات گازی كه پس از مایع كردن تحت فشار (LPG) در كپسول‌هایی پر شده و در شهرها و روستاهای فاقد گاز شهری بعنوان سوخت مورد استفاده قرار می‌گیرند و مایعات كاملا فرار مانند بنزین و تركیبات كاملا ویسكوز و نیمه جامد مانند قیر، همگی فرآورده‌های حاصل از تقطیر نفت خام هستند.
برش روغنی حاصل از پالایش نفت خام، طی فرآیند جداگانه ای در پالایشگاه های تولید روغن، به روغن پایه تبدیل می گردد. در مقالات موجود در این بخش از سایت میتوانید با نحوه تولید روغن پایه از برش روغنی، فرآیندهای موجود و طبقه بندی روغن های پایه آشنا شوید.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نانو کامپوزیت Nano composite

   نوشته شده توسط: محمد s    

  نانو کامپوزیت Nano composite

مواد و توسعه آنها از پایه های تمدن به شمار می روند. به طوری که دوره های تاریخی را با مواد نامگذاری کرده اند: عصر سنگ، عصر برنز، عصر آهن، عصر فولاد، عصر سیلیکون و عصر کربن. ما اکنون در عصر کربن به سر می بریم. عصر جدید با شناخت یک ماده جدید به وجود نمی آید، بلکه با بهینه کردن و ترکیب چند ماده می توان پا در عصر نوین گذاشت. دنیای نانو مواد، فرصتی استثنایی برای انقلاب در مواد کامپوزیتی است.

کامپوزیت ترکیبی است از چند ماده متمایز، به طوری که اجزای آن به آسانی قابل تشخیص از یکدیگر باشند. یکی از کامپوزیت های آشنا بتُن است که از دو جزء سیمان و ماسه ساخته می شود.

برای تغییر دادن و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آنها را کامپوز یا ترکیب می کنیم. به طور مثال، پُلی اتیلن که در ساخت چمن های مصنوعی از آن استفاده می شود، رنگ پذیر نیست و بنابراین، رنگ این چمن ها اغلب مات به نظر می رسد. برای رفع این عیب، به این پلیمر وینیل استات می افزایند تا خواص پلاستیکی، انعطافی و رنگ پذیری آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به دست آوردن ماده ای ترکیبی با خواص دلخواه است.

نانوکامپوزیت، همان کامپوزیت در مقیاس نانومتر است. نانوکامپوزیت ها در دو فاز تشکیل می شوند. در فاز اول ساختاری بلوری در ابعاد نانو ساخته می شود که زمینه یا ماتریس کامپوزیت به شمار می رود. این زمینه ممکن است از جنس پلیمر، فلز یا سرامیک باشد. در فاز دوم ذراتی در مقیاس نانو به عنوان تقویت کننده برای استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی و... به فاز اول یا ماتریس افزوده می شود.

بسته به اینکه زمینه نانوکامپوزیت از چه ماده ای تشکیل شده باشد، آن را به سه دسته پُلیمری، فلزی و سرامیکی تقسیم می کنند. کامپوزیت های پلیمری به علت خواصی مانند استحکام، سفتی و پایداری حرارتی و ابعادی، چندین سال است که در ساخت هواپیماها به کار می روند. با رشد نانوتکنولوژی، کامپوزیت های پلیمری بیش از پیش به کار گرفته خواهند شد.

تقویت پلیمرها با استفاده از مواد آلی یا معدنی بسیار مرسوم است. از نظر ساختاری، ذرات و الیاف معمولاً باعث ایجاد استحکام ذاتی می شوند و ماتریس پلیمری می تواند با چسبیدن به مواد معدنی، نیروهای اعمال شده به کامپوزیت را به نحو یکنواختی به پُرکن یا تقویت کننده منتقل کند. در این حالت، خصوصیاتی چون سختی، شفافیت و تخلخل ماده درون کامپوزیت تغییر می کند. ماتریس پلیمری همچنین می تواند سطحِ پُرکن را از آسیب دور نماید و ذرات را طوری جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخیر افتد. گذشته از تمام این خصوصیات فیزیکی، اجزای مواد نانوکامپوزیتی می توانند بر اثر تعامل بین سطح ماتریس و ذرات پُرکن، ترکیبی از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند.

کامپوزیت هایی که بستر فلزی دارند، کم وزن و سبک اند و به علت استحکام و سختیِ بالا، کاربردهای وسیعی در صنایع خودرو و هوا ـ فضا پیدا کرده اند. اما این کاربردها به لحاظ ضعف در قابلیت کشیده شدن در چنین کامپوزیت هایی، محدود شده اند. تبدیل کامپوزیت به نانوکامپوزیت سبب افزایش بازده استحکامی و رفع ضعفِ بالا می شود.

 نانوکامپوزیت های نانوذره ای

در این کامپوزیت ها از نانوذراتی همچون (خاک رس، فلزات، و...) به عنوان تقویت کننده استفاده می شود. برای مثال، در نانوکامپوزیت های پلیمری، از مقادیر کمّیِ (کمتر از 10درصدِ وزنی) ذرات نانومتری استفاده می شود. این ذرات علاوه بر افزایش استحکام پلیمرها، وزن آنها را نیز کاهش می دهند. مهمترین کامپوزیت های نانوذره ای، سبک ترین آنها هستند.

 نانوکامپوزیت های نانو لوله ای

نانولوله های کربنی در دو گروه طبقه بندی می شوند: نانولوله های تک دیواره و نانولوله های چنددیواره. در این نوع از کامپوزیت ها، این دو گروه از نانولوله ها در بستری کامپوزیتی توزیع می شوند. در صورتی که قیمت نانوله ها پایین بیاید و موانع اختلاط آنها رفع شود، کامپوزیت های نانولوله ای موجب رسانایی و استحکام فوق العاده ای در پلیمرها می شوند و کاربردهای حیرت انگیزی همچون آسانسور فضایی برای آن قابل تصور است.

تحقیقات در زمینه توزیع نانولوله های کربنی در پلیمرها بسیار جدید هستند. علاقه به نانولوله های تک دیواره و تلاش برای جایگزین کردن آنها در صنعت، به علت خصوصیات عالیِ مکانیکی و رسانایی الکتریکی آنها است. (رسانندگی الکتریکی این نانولوله ها در حد فلزات است.)

اما در دسترس بودن و تجاری بودن نانولوله های چنددیواره، باعث شده است که پیشرفت بیشتری در این زمینه صورت بگیرد. تا حدی که اکنون می توان از محصولاتی نام برد که در آستانه تجاری شدن تولید هستند. برای نمونه، نانولوله های کربنیِ چنددیواره در پودرهای رنگ به کار رفته اند.

استفاده از این نانولوله ها باعث می شود که رسانایی الکتریکی در مقدار کمی از فاز تقویت کننده به دست آید. از نظر نظامی نیز فراهم کردن هدایت الکتریکی فرصت های انقلابی به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته های الکتریکی ـ مغناطیسی گرفته تا کامپوزیت های رسانای گرما و لباس های سربازان آینده!

 نانوکامپوزیتِ خاک رُس ـ پلیمر

نانوکامپوزیت خاک رُس ـ پلیمر یک مثال موردی از محصولات نانوتکنولوژی است. در این نوع ماده، از خاک رُس به عنوان پُرکننده برای بهبود خواص پلیمرها استفاده می شود. خاک رُس های نوع اسمکتیت، ساختار لایه لایه دارند و هر لایه تقریباً یک نانومتر ضخامت دارد. صدها یا هزاران عدد از این لایه ها به وسیله یک نیروی واندروالسیِ ضعیف روی هم انباشته می شوند تا یک جزء رُسی را تشکیل دهند. با یک پیکربندی مناسب، این امکان وجود دارد که رُس ها را به اَشکال و ساختارهای گوناگون، درون یک پلیمر به شکل سازمان یافته قرار دهیم.

معلوم شده است که بسیاری از خواص مهندسی، هنگامی که در ترکیب ما از میزان کمی ــ چیزی کمتر از 5 درصد وزنی ــ پُرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهی می یابد.

امتیاز دیگر نانوکامپوزیت های خاک رُس ـ پلیمر این است که تأثیر قابل توجهی بر خواص اُپتیکی (نوری) پلیمر ندارند. ضخامت یک لایه رُس منفرد، بسیار کمتر از طول موج نور مرئی است. بنابراین، نانوکامپوزیتی که خوب ورقه شده باشد، از نظر اُپتیکی شفاف است. از طرفی، با توجه به اینکه امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی جامعه را پلیمرهایی تشکیل می دهند که به راحتی می سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس می شود. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که میزان آتش گیری در این نانوکامپوزیت های پلیمری حدود 70 درصد نسبت به پلیمر خالص کمتر است. در عین حال، اغلب خواص کاربردی پلیمر نیز تقویت می شوند.

اولین کاربرد تجاری نانوکامپوزیت های خاک رُس ـ نایلون، به عنوان روکش نوار زمان سنج برای ماشین های تویوتا، در سال 1991 بود. در حال حاضر نیز از این نانوکامپوزیت در صنعت لاستیک استفاده می شود. با افزودن ذرات نانومتریِ خاک رُس به لاستیک، خواص آن به طور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می کند که از جمله می توان در آنها به موارد زیر اشاره کرد:

 1. افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش

2. افزایش استحکام مکانیکی

3. افزایش مقاومت گرمایی

4. کاهش قابلیت اشتعال

5. کاهش وزن لاستیک

نانوکامپوزیت الماس ـ نانولوله

محققان توانسته اند سخت ترین ماده شناخته شده در جهان (الماس) را با نانولوله های کربنی ترکیب کنند و کامپوزیتی با خصوصیات جدید به دست آورند. اگرچه الماس سختیِ زیادی دارد، ولی به طور عادی هادی جریان الکتریسیته نیست. از طرفی، نانولوله های کربن به شکلی باورنکردنی سخت و نیز رسانای جریان الکتریسیته اند. با یکپارچه کردن این دو فُرمِ کربن با یکدیگر در مقیاس نانومتر، کامپوزیتی با خصوصیات ویژه به دست خواهد آمد.

این کامپوزیت می تواند در نمایشگرهای مسطح کاربرد داشته باشد. الماس می تواند نانولوله های کربنی را در مقابلِ ازهم گسیختگی حفظ کند. در حالی که به طور طبیعی، وقتی نمایشگر را فقط از نانولوله های کربنی بسازند، ممکن است از هم گسیخته شوند.

این کامپوزیت همچنین در ردیابی های زیستی کاربرد دارد. نانولوله ها به مولکول های زیستی می چسبند و به عنوان حسگر عمل می کنند. الماس نیز به عنوان یک الکترود فوق العاده حساس رفتار می کند.

 جدیدترین خودرو نانوکامپوزیتی

این خودرو توسط شرکت جنرال موتورز طراحی شده و به علت استفاده از مواد نانوکامپوزیتی در قسمت های مختلف آن، حدود 8 درصد سبک تر از نمونه های مشابه قبلی است و علاوه بر سبک بودن، در برابر تغییرات دمایی هم مقاومت می کند.

  خودروی اسپورت Hummer H2 ساخته شده از آلیاژهای نانوکامپوزیت

 توپ تنیس نانوکامپوزیتی

شرکت ورزشی ویلسون، یک توپ تنیس دولایه به بازار عرضه کرده که عمر مفید آن حدود چهار هفته است ــ در حالی که توپ های معمولی عمر مفیدشان در حدود دو هفته است ــ ولی از نظر خاصیت ارتجاعی و وزن تفاوتی بین این دو مشاهده نمی شود. علت مهم و اصلی دوام توپ های نانوکامپوزیتی، وجود یک لایه پوشش نانوکامپوزیتی به ضخامت 20 میکرون به عنوان پوسته داخلی است که باعث می شود هوای محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالی که توپ های معمولی از جنس لاستیک و در برابر هوا نفوذپذیرند.

 الیاف نانو، تحولی در صنعت نساجی

امروزه ساخت کامپوزیت های تقویت شده به وسیله نانوالیاف پیشرفت چشمگیری کرده است. لیفچه های کربنیِ جامد و توخالی با چند میکرون طول و دو تا بیش از صد نانومتر قطر خارجی خلق شده اند که مصارفی در مواد کامپوزیت و روکش دارند.

مهمترین تأثیر نانوکامپوزیت ها در آینده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزیت های سبک وزن و بعد تجهیزات الکترونیکی کوچکتر و سبکتر در ماهواره های فضایی.

 سازمان فضایی آمریکا (ناسا) در حمایت از فناوری نانو بسیار فعال است. بزرگترین تأثیر فناوری نانو در فضاپیماها، هواپیماهای تجاری و حتی فناوری موشک، کاهش وزن مواد ساختمانیِ سازه های بزرگ درونی و بیرونی، جداره سیستم های درونی، اجزای موتور راکت ها یا صفحات خورشیدی خواهد بود.

 در مصارف نظامی نیز کامپوزیت ها موجب ارتقا در نحوه حفاظت از قطعات الکترونیکی حساس در برابر تشعشع و خصوصیات دیگر همچون ناپیدایی در رادار می شوند.

کامپوزیت های نانوذره سیلیکاتی به بازار خودروها وارد شده اند. در سال 2001 هم جنرال موتورز و هم تویوتا شروع به تولید محصول با این مواد را اعلام کردند. فایده آنها افزایش استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر صرفه جویی در سوخت را به همراه دارد.

علاوه بر این، نانوکامپوزیت ها به محصولاتی همچون بسته بندی غذاها راه یافته اند تا سدی بزرگتر در برابر نفوذ گازها باشند (مثلاً با حفظ نیتروژن درونِ بسته یا مقابله با اکسیژن بیرونی).

همچنین خواصّ تعویق آتش گیریِ کامپوزیت های سیلیکات نانوذره ای، می تواند در رختِ خواب ، پرده ها و غیره کاربردهای بسیاری پیدا کند. 


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نانو

   نوشته شده توسط: محمد s    

نانو

یک نانومتر چقدر است؟

یک نانومتر یک میلیاردم متر (10-9 m) است. این مقدار حدودا چهار برابر قطر یک اتم است. مکعبی با ابعاد 2.5 نانومتر ممکن است حدود 1000 اتم را شامل شود. در مقایسه یک جسم نانومتری با اندازه‌ای حدود 10 نانومتر ، هزار برابر کوچکتر از قطر یک موی انسان است.

امکان مهندسی در مقیاس مولکولی برای اولین بار توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman) مطرح شد. فاینمن طی یک سخنرانی در انستیتو تکنولوژی کالیفرنیا در سال 1959 اشاره کرد که اصول و مبانی فیزیک امکان ساخت اتم به اتم چیزها را رد نمی‌کند. وی اظهار داشت که می‌توان با استفاده از ماشینهای کوچک ماشینهایی به مراتب کوچکتر ساخت و سپس این کاهش ابعاد را تا سطح خود اتم ادامه داد.

همین عبارتهای افسانه وار فاینمن راهگشای یکی از جذابترین زمینه‌های نانو تکنولوژی یعنی ساخت روباتهایی در مقیاس نانو شد. در واقع تصور در اختیار داشتن لشکری از نانو ماشینهایی در ابعاد میکروب که هر کدام تحت فرمان یک پردازنده مرکزی هستند، هر دانشمندی را به وجد می‌آورد. در رویای دانشمندانی مثل جی استورس هال (J.Storrs Hall) و اریک درکسلر (E.Drexler) این روباتها یا ماشینهای مونتاژکن کوچک تحت فرمان پردازنده مرکزی به هر شکل دلخواهی در می‌آیند. شاید در آینده‌ای نه چندان دور بتوانید به کمک اجرای برنامه ای در کامپیوتر ، تخت خوابتان را تبدیل به اتومبیل کنید و با آن به محل کارتان بروید.

چرا این مقیاس طول اینقدر مهم است؟

خواص موجی شکل (مکانیک کوانتومی) الکترونهای داخل ماده و اثر متقابل اتمها با یکدیگر از جابجایی مواد در مقیاس نانومتر اثر می‌پذیرند. با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر ، امکان کنترل خواص ذاتی مواد ازجمله دمای ذوب ، خواص مغناطیسی ، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی بوجود می‌آید. استفاده از این پتانسیل به محصولات و تکنولوژیهای جدیدی با کارآیی بالا منتهی می‌شود که پیش از این میسر نبود.

نظام سیستماتیک ماده در مقیاس نانومتری ، کلیدی برای سیستمهای بیولوژیکی است. نانوتکنولوژی به ما اجازه می‌دهد تا اجزاء و ترکیبات را داخل سلولها قرار داده و مواد جدیدی را با استفاده از روشهای جدید خود_اسمبلی بسازیم. در روش خود_اسمبلی به هیچ روبات یا ابزار دیگری برای سرهم کردن اجزاء نیازی نیست.
ساختارهایی در مقیاس نانو مانند نانو ذرات و نانولایه‌ها دارای نسبت سطح به حجم بالایی هستند که آنها را برای استفاده در مواد کامپوزیت ، واکنشهای شیمیایی و تهیه دارو ایده‌ال می‌سازد. سرامیکهای نانوساختاری غالبا سخت‌تر و غیرشکننده‌تر از مشابه مقیاس میکرونی خود هستند. کاتالیزورهای مقیاس نانو راندمان واکنشهای شیمیایی و احتراق را افزایش داده و به میزان چشمگیری از مواد زائد و آلودگی آن کم می‌کنند. وسایل الکترونیکی جدید ، مدارهای کوچکتر و سریعتر و … با مصرف خیلی کمتر می‌توانند با کنترل واکنشها در نانوساختار بطور همزمان بدست آیند. اینها تنها اندکی از فواید و مزایای تهیه مواد در مقیاس نانومتر است.

منافع نانوتکنولوژی چیست؟

مفهوم جدید نانوتکنولوژی آنقدر گسترده و ناشناخته است که ممکن است روی علم و تکنولوژی در مسیرهای غیرقابل پیش بینی تأثیر بگذارد. محصولات موجود نانوتکنولوژی عبارتند از: لاستیکهای مقاوم در برابر سایش که از ترکیب ذرات خاک رس با پلیمرها بدست آمده‌اند، شیشه‌هایی که خودبه خود تمیز می‌شوند، مواد دارویی که در مقیاس نانو ذرات درست شده‌اند، ذرات مغناطیسی باهوش برای پمپهای مکنده و روان سازها ، هد دیسکهای لیزری و مغناطیسی که با کنترل دقیق ضخامت لایه‌ها از کیفیت بالاتری برخوردارند، چاپگرهای عالی با استفاده از نانو ذرات با بهترین خواص جوهر و رنگ دانه و ... .

برخی کاربردها

 

مدلسازی مولکولی و نانوتکنولوژی

در سازمان ­دهی و دستکاری مواد در مقیاس نانو ، لازم است تمامی ابزار موجود جهت افزایش کارایی مواد و وسایل بکار گرفته شود. یکی از این ابزار ، شیمی تحلیلی ، خصوصا مدل ‌سازی مولکولی و شبیه سازی است. امروزه ابزار تحقیقاتی فراگیری مانند روشهای شیمی تحلیلی مزیتهای فراوانی نسبت به روشهای تجربی دارند. میهیل یورکاز شرکتContinental Tire North America می‌گوید:"روشهای تجربی مستلزم بهره‌گیری از نیروی انسانی ، شیمیایی ، تجهیزات ، انرژی و زمان است. شیمی تحلیلی این امکان را برای هر فرد مهیا می‌سازد که فعالیتهای شیمیایی چندگانه‌ای را در 24 ساعت شبانه ‌روز انجام دهد. شیمیدانها می‌توانند با انجام آزمایشها توسط رایانه ‌، احتمال فعالیتهای غیرمؤثر را از بین ببرند و گستره احتمالی موفقیتهای آزمایشگاهی را وسعت دهند.

نتیجه نهایی این امر ، کاهش اساسی در هزینه‌های آزمایشگاهی (مانند مواد ، انرژی ، تجهیزات) و زمان است." از طرف دیگر ، در شیمی تحلیلی سرمایه‌ گذاری اولیه جهت تهیه نرم‌افزار و هزینه‌های وابسته از جمله سخت‌افزار جدید ، آموزش و تغییرات پرسنل بسیار بالا خواهد بود. ولی با بکار گیری هوشمندانه این ابزار می‌توان هریک از هزینه‌های اولیه را نه تنها از طریق صرفه‌جویی در هزینه آزمایشگاه بلکه بوسیله فراهم نمودن دانشی که منجر به بهینه ‌سازی فرآیندها و عملکردها می‌شود، جبران ساخت.

این موضوع برای شیمیدانها بسیار مناسب است، ولی روشهای شبیه‌سازی چطور می‌توانند برای نانوتکنولوژیستها مفید واقع شود؟ محدودیتهای آزمایشگر در مقیاس نانو ، زمانی آشکار می‌شود که شگفتی جهان دانشمندان نظری وارد عمل می‌شود. در اینجا هنگامی که دانشمندان قصد قرار دادن هر یک از اتمها را در محل مورد نظر دارند قوانین کوانتوم وارد صحنه می‌شود. پیش‌بینی رفتار و خواص در محدوده­ای از ابعاد برای نانوتکنولوژیستها حیاتی است.

مدل‌سازی رایانه‌ای با بکارگیری قوانین اولیه مکانیک کوانتوم و یا شبیه‌سازیهای مقیاس میانی ، دانشمندان را به مشاهده و پیش‌بینی رفتار در مقیاس نانو و یا حدود آن قادر می‌سازد. مدلهای مقیاس میانی با بکارگیری واحدهای اصلی بزرگتر از مدلهای مولکولی که نیازمند جزئیات اتمی است، به ارائه خواص جامدات ، مایعات و گازها می­پردازند. روشهای مقیاس میانی در مقیاسهای طولی و زمانی بزرگتری نسبت به شبیه­سازی مولکولی عمل می‌کنند. می‌توان این روشها را برای مطالعه مایعات پیچیده ، مخلوطهای پلیمر و مواد ساخته‌شده در مقیاس نانو و میکرو بکار برد.

مدل ‌سازی خاک‌ رس

محققین دانشگاه لندن در انگلستان و دانشگاه Paris Sud در فرانسه ، شبیه‌سازیهایی بر اساس مکانیک کوانتوم برای مطالعه و کامپوزیتهای خاک ‌رس–پلیمر بکار برده‌اند. امروزه این ترکیبات یکی از موفق‌ترین مواد نانوتکنولوژی هستند، زیرا بطور همزمان مقاومت بالا و شکل‌پذیری از خود نشان می‌دهند؛ خواصی که معمولاً در یکجا جمع نمی‌شوند. نانو کامپوزیتهای پلیمر–خاک رس می‌توانند با پلیمریزاسیون در جا تهیه شوند؛ فرآیندی که شامل مخلوط کردن مکانیکی خاک معدنی با مونومر مورد نیاز است. بنابراین مونومر در لایه درونی جای‌گذاری می‌شود (خودش را در لایه‌های درون ورقه‌های سفال جای می‌دهد) و تورق کل ساختار را افزایش می‌دهد. پلیمریزاسیون ادامه می‌یابد تا سبب پیدایش مواد پلیمری خطی و همبسته گردد.

دانشمندان با بکارگیری Castep (یک برنامه مکانیک کوانتوم که نظریه کارکردی چگالی را بکار می‌گیرد) تحول کشف شده در این روش را که پلیمریزاسیون میان ‌گذار خود کاتالیست نامیده می‌شود مطالعه کردند. این پروژه ، دانشی نظری در زمینه ساز و کار این فرآیند جدید را بوسیله مشخص کردن نقش سفال در کامپوزیت فراهم نمود. ضروری است که دانش حاصل از شبیه‌سازیها ، جهت کنترل و مهندسی نمودن فعل و انفعالات پلیمر-سیلیکات به کمک دانشمندان آید.

دانشمندان در شرکت BASF شبیه‌ سازیهای مقیاس میانی را برای بررسی علم و رفتار ریزواره‌ها بکاربردند. ریزواره‌ها ذراتی کروی شکل با ابعاد نانو هستند که به صورت خود به خود در محلولهای کوپلیمری ایجاد می‌شوند و در زمینه‌هایی مانند سنسورها وسایل آرایشی و دارو رسانی کاربرد دارند. دانشمندانBASF با بکار گیری esoDyn ، یک ابزار شبیه ‌سازی برای پیش‌بینی ساختارهای مقیاس میانی مواد متراکم محلولهای تغلیظ ‌شده کوپلیمرهای آمفی‌فیلیک را بررسی کردند.

شبیه‌سازیها مشخص نمود که کدام شرایط مولکولی و فرمولی به شکل‌گیری "ریزواره‌های معکوس" مانند نانو ذرات آب در یک محیط فعال منتهی‌ می­شود. چنین نتایجی برای درک رفتار عوامل فعال سطحی ضروری هستند. به کمک روشهایی مانند پرتاب محلول در آزمایشگاه می‌توان به نتایجی در این زمینه دست یافت، اما دستیابی به این نتایج ماهها به طول می‌انجامد، درحالی که آزمایشهای شبیه‌سازی شده تنها طی چند روز نتیجه می‌دهند.

محدودیتهای این روشها چیست؟

در حالیکه امروزه ابزار مدلسازی در سطح کوانتومی و مقیاس میانی به خوبی توسعه یافته‌اند، همچنان محدودیتهایی در این عرصه وجود دارد. برای مثال کاربردهایی در زمینه وسایل الکترونیک مستلزم انجام محاسبات مکانیک کوانتوم برای تعداد اتمهایی بیش از روشهای حاضر می‌باشد که بیش از توان عملیاتی منابع محاسبه‌گر فعلی است. همچنین مدلسازی کل وسایل امکان‌پذیر نیست


چهارشنبه 21 بهمن 1388

كاربرد فناوری نانو در صنعت لاستیك

   نوشته شده توسط: محمد s    

كاربرد فناوری نانو در صنعت لاستیك

 

 

 

 

 

 

پیشگفتار
تاكنون در دنیا در صنایع پلیمری تحقیقات بسیار زیادی انجام شده است. از جمله آنها تحقیقات در زمینه فناوری نانو در صنعت لاستیك است. موارد استفاده از فناوری نانو اعم از نانوفیلرها و نانوكامپوزیت است كه به لاستیكها خواص ویژه ای می دهد.
بازار نانوكامپوزیت در 2005 به میزان 200 بیلیون یورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به میزان 1200 بیلیون یورو پیش بینی شده است. در سال 2002 كشوری مثل ژاپن 1500 میلیون یورو در تحقیقات در زمینه فناوری نانو صرف كرده است. تحقیقات در زمینه فناوری نانو را بدون شك نمی توانیم رها كنیم. اكثر كشورهای دنیا تحقیقات و فعالیت در زمینه نانو را شروع كرده است، به عنوان مثال كشور هند تولید نانوكامپوزیت SBR را شروع كرده است.
همچنین صنایع خودرو در دنیا به سمت استفاده از نانو) PP نانوپلی پروپیلن( سوق پیدا كرده است و علت اصلی آن خواص مناسب از جمله سبكی، مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه اینگونه مواد است. بنابراین رسیدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بیش از هرچیز دیگر برای ما نمایان می سازد.

2- مقدمه (کاربردهای فناوری نانو در صنعت لاستیک):
با توجه به تحقیقات به عمل آمده چهار ماده نانومتری هستند كه كاربرد فراوانی در صنعت لاستیك سازی پیدا كرده اند. چهار ماده موردنظر عبارتنداز : اكسیدروی نانومتری(NanoZnO)، نانوكربنات كلسیم، الماس نانومتری، ذرات نانومتری خاك رس.
با اضافه كردن این مواد به تركیبات لاستیك، به دلیل پیوندهایی كه در مقیاس اتمی بین این مواد و تركیبات لاستیك صورت می گیرد، علاوه بر این كه خواص فیزیكی آنها بهبود می یابد، می توان به افزایش مقاومت سایش، افزایش استحكام، بهبود خاصیت مكانیكی، افزایش حد پارگی و حد شكستگی اشاره كرد.در زیبایی ظاهری لاستیك نیز تاثیر گذاشته و باعث لطافت، همواری، صافی و ظرافت شكل ظاهری لاستیك می گردد. همه اینها به نوبه خود باعث می شود كه محصولات نهایی، مرغوبتر، با كیفیت بالا، زیبایی و در نهایت بازارپسند باشند و توانایی رقابت در بازارهای داخلی و جهانی را داشته باشند.

3- كاربرد اكسیدروی نانومتری (NanoZnO) درلاستیك:
اكسیدروی نانومتری ماده ای غیرآلی و فعال است كه كاربرد گسترده ای در صنعت لاستیك سازی دارد.كوچكی كریستالها و خاصیت غیرچسبندگی آنها باعث شده كه اكسیدروی نانومتری به صورت پودرهای زردرنگ كروی و متخلخل باشد.
از خصوصیات استفاده از این تكنولوژی در صنعت لاستیك، می توان به پایین آمدن هزینه ها، بازدهی بالا، ولكانیزاسیون(Volcanization) خیلی سریع و هوشمند و دامنه دمایی گسترده اشاره كرد.
اثرات سطحی و فعالیت بالای اكسیدروی نانومتری ناشی از اندازة بسیار كوچك، سطح موثر خیلی زیاد وكشسانی خوب آن است.
استفاده از اكسید روی نانومتری در لاستیك باعث بهبود خواص آن میشود از جمله میتوان به زیبایی و ظرافت بخشیدن به آن، صافی و همواری شكل ظاهری، افزایش استحكام مكانیكی لاستیك، افزایش مقاومت سایشی (خاصیت ضد اصطكاكی و سایش)، پایداری دمایی بالا، طول عمر زیاد و همچنین افزایش حد پارگی تركیبات لاستیك اشاره كرد كه همگی اینها بصورت تجربی ثابت شده است.
براساس نتایج بدست آمده میتوان نتیجه گرفت بهبود یافتن خواص فیزیكی لاستیك در اثر اضافه شدن ZnO ناشی از پیوند ساختار نانومتری اكسید روی با مولكولهای لاستیك است كه در مقیاس اتمی صورت می گیرد.
اكسید روی نانومتری در مقایسه با اكسید روی معمولی دارای اندازة بسیار كوچك ولی در عوض دارای سطح موثر بسیار زیادی می باشد. از لحاظ شیمیایی بسیار فعال و همچنین به دلیل اینكه پیوندهای بین اكسیدروی نانومتری و لاستیك در مقیاس مولكولی انجام می گیرد، استفاده از اكسیدروی نانومتری خواص فیزیكی و خواص مكانیكی از قبیل حد پارگی، مقاومت سایشی و ... تركیبات لاستیك را بهبود می بخشد.

4- كاربرد نانوكربنات كلسیم در لاستیك:
نانوكربنات كلسیم به طور گسترده ای در صنایع لاسیتك به كار می رود، زیرا اثرات خیلی خوبی نسبت به كربنات معمولی بر روی خواص و كیفیت لاستیك دارد.
استفاده از نانوكربنات كلسیم در صنایع لاستیك باعث بهبود كیفیت و خواص تركیبات لاستیك می شود. از جمله مزایای استفاده از نانوكربنات كلسیم می توان به توانایی تولید در مقیاس زیاد، افزایش استحكام لاستیك، بهبود بخشیدن خواص مكانیكی )افزایش استحكام مكانیكی) و انعطاف پذیر شدن تركیبات لاستیك اشاره كرد. همچنین علاوه بر بهبود خواص فیزیكی، تركیبات لاستیك در شكل ظاهری آنها نیز تاثیر می گذارد و به آنها زیبایی و ظرافت می بخشد كه این خود در مرغوبیت كالا و بازارپسند بودن آن تاثیر بسزایی دارد.
نانوكربنات كلسیم سبك بیشتر در پلاستیك و پوشش دهی لاستیك به كار میرود.
برای به دست آوردن مزایای ذكر شده، نانوكربنات كلسیم به لاستیكهای طبیعی و مصنوعی از قبیلNP، EPDM ،SBS ،BR ،SBR اضافه می گردد. نتایج به دست آمده نشان می دهد كه استحكام لاستیك بسیار بالا می رود.
استحكام بخشی نانوكربنات كلسیم برخواسته از پیچیدگی فیزیكی ناشی از پیوستگی در پلیمرهای آن و واكنشهای شیمیایی ناشی از سطح تعمیم یافته آن است.
نانوكربنات كلسیم سختی لاستیك و حد گسیختگی پلیمرهای لاستیك را افزایش داده و حداكثر توانی كه لاستیك می تواند تحمل كند تا پاره شود را بهبود می بخشد. همچنین مقاومت لاستیك را در برابر سایش افزایش می دهد.
به كار بردن نانوكربنات كلسیم هزینه ها را پایین می آورد و سود زیادی را به همراه دارد و همچنین باعث به روز شدن تكنولوژی و توانائی رقابت در عرصه جهانی می گردد.
به طور كلی نانوكربنات كلسیم در موارد زیادی به طور كلی یا جرئی به تركیبات لاستیك جهت افزایش استحكام آنها افزوده می شود.

5- كاربرد ساختارهای نانومتری الماس در لاستیك:
الماس نانومتری به طور گسترده ای در كامپوزیت ها و از جمله لاستیك در مواد ضد اصطكاك، مواد لیزكننده به كار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس از روش احتراق تولید می شوند كه دارای خواص برجسته ای هستند از جمله می توان به موارد زیر اشاره كرد:
1) ساختار كریستالی( بلوری)
2) سطح شیمیایی كاملا ناپایدار
3) شكل كاملا كروی
4) ساختمان شیمیایی بسیار محكم
5) فعالیت جذب سطحی بسیار بالا
در روسیه، الماس نانومتری با درصدهای مختلف به لاستیك طبیعی ، Poly Soprene Rubber و FluorineRubber برای ساخت لاستیك هایی كه در صنعت كاربرد دارند از قبیل كاربرد در تایر اتومبیل، لوله های انتقال آب و ... مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد كه با اضافه كردن ساختارهای نانومتری الماس به لاستیك ها خواص آنها به شكل قابل توجهی بهبود می یابد از جمله می توان به :
1) 4 الی 5 برابر شدن خاصیت انعطاف پذیری لاستیك
2) افزیش 2 الی 5/2 برابری درجه استحكام
3) افزایش حد شكستگی تا حدود 2 Kg/cm700-620
4) 3 برابر شدن قدرت بریده شدن آنها
و همچنین به اندازة خیلی زیادی خاصیت ضدپارگی آنها در دمای بالا و پایین بهبود می یابد.

6- كاربرد ذرات نانومتری خاك رس در لاستیك:
یكی از مواد نانومتری كه كاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیك پیدا كرده است و اكنون شركت های بزرگ لاستیك سازی بطور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می كنند، ذرات نانومتری خاك رس است كه با افزودن آن به لاستیك خواص آن بطور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می كند كه از جمله می توان به موارد زیر اشاره كرد :
1) افزایش مقاومت لاستیك در برابر سایش
2) افزایش استحكام مكانیكی
3) افزایش مقاومت گرمایی
4) كاهش قابلیت اشتعال
5) بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی

7- ایده های مطرح شده:
1-7) افزایش دمای اشتعال لاستیك : تهیه نانوكامپوزیت الاستومرها از جملهSBR مقاوم، به عنوان مواد پایه در لاستیك سبب بهبود برخی خواص از جمله افزایش دمای اشتعال و استحكام مكانیكی بالامی شود و دلیل اصلی آن حذف مقدار زیادی از دوده است.

2-7) كاهش وزن لاستیك : تهیه و بهینه سازی نانوكامپوزیت الاستومرها با وزن كم از طریق جایگزین كردن این مواد با دوده در لاستیك، امكان حذف درصد قابل توجهی دوده توسط درصد بسیار كم از نانوفیلر وجود دارد. بطوریكه افزودن حدود 3 تا 5 درصد نانوفیلر می تواند استحكام مكانیكی معادل 40 تا 45 درصد دوده را ایجاد كند. بنابراین با افزودن 3 تا 5 درصد نانوفیلر به لاستیك، وزن آن به مقدار قابل توجهی كاهش می یابد.

3-7) افزایش مقاومت در مقابل نفوذپذیری گاز : نانوكامپوزیت الاستومرها بویژه EPDM بدلیل دارا بودن ضریب عبوردهی كم نسبت به گازها بویژه هوا می توانند در پوشش داخلی تایر و تیوب ها مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا یكی از ویژگیهای نانوكامپوزیت EPDM مقاومت بسیار بالای آن در برابر نفوذ و عبور گازها می باشد. بنابراین این نانوكامپوزیت ها می تواند جایگزین مواد امروزی گردد. همچنین این نانوكامپوزیت ها از جمله الاستومرهایی است كه می تواند در آلیاژهای مختلف با ترموپلاستیكها كاربردهای وسیعی را در صنعت خوردو داشته باشد.

4-7) قطعات لاستیكی خودرو : نانوكامپوزیت ترموپلاست الاستومرها می تواند به عنوان یك ماده پرمصرف در صنایع ساخت و تولید قطعات خوردو بكار رود. از ویژگی های این مواد، بالا بودن مدول بالا ، مقاومت حرارتی، پایداری ابعاد، وزن كم، مقاومت شعله می باشد. لذا نانوكامپوزیت ترموپلاستیك الاستومرهای پایهEPDM و PP می توانند تحول چشمگیری را در ساخت قطعات خوردو ایجاد نماید.

5-7) افزایش مقاومت سایشی لاستیك : استفاده از نانوسیلیكا و نانواكسیدروی در تركیبات تایر سبب تحول عظیمی در صنعت لاستیك می شود. بطوریكه با افزودن این مواد به لاستیك علاوه بر خواصی ویژه ای كه این مواد به لاستیك می دهند، امكان افزایش مقاومت سایشی این لاستیكها وجود دارد.

6-7) نسبت وزن تایر به عمر آن : با افزودن میزان مصرف یكی از نانوفیلرها می توان مصرف دوده را پایین آورد. به عبارت دیگر اگر وزن تایر كم شود، عمر لاستیك افزایش می یابد. بنابراین جهت بالا بردن عمرلاستیك كافی است با افزودن یك سری مواد نانومتری به لاستیك عمر آن را افزایش داد.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

كاربرد فناوری نانوكامپوزیتها در صنعت

   نوشته شده توسط: محمد s    

كاربرد فناوری نانوكامپوزیتها در صنعت

1) چکیده:

فناوری نانو، فناوری ایجاد ساختار ملکولی موردنظر با دقت اتمی است. از آنجایی که کلیه محصولات و فراورده های مادی از قرار گرفتن اتمها با نظم خاصی در کنار یکدیگر به وجود می آیند، فناوری نانو به صورت بالقوه امکان تولید کلیه فراورده های مورد نیاز بشر را فراهم می آورد.

علم پلیمر فقط علم پایه برای کاربردهای صنعتی و تامین کالاهای مصرفی برای مصرف کنندگان نیست، بلکه این علم نقشی اساسی در پیدایش مفاهیم جدید در حوزه های مختلف علوم دارد. مسایل مربوط به فرایندهای شناسایی ملکولی، فرایند تبادل اطلاعات بین ملکولی و پروتئین ها، مشکلات کنونی علم پلیمرها هستند.

مقیاس نانو از سالها پیش در زندگی بشر وجود داشته است ولی قرن حاضر زمانی است که بشر توانسته است فناوری نانو را بهتر بشناسد و با رویکردی جدید، بیشتر از گذشته آنرا تحت کنترل خود در آورد و به عنوان یک انقلاب بزرگ در ساختن مواد و سیستمها مطرح شده و این انقلاب در دنیای پلیمرها نیز اتفاق افتاده است.

تاثیر فناوری نانو در پلیمرها از دو طریق اصلی است:

1) نانوپلیمرها: پلیمرهایی با استفاده از مونومرهای نانویی و کنترل نانویی و کنترل توسط پلیمریزاسیون آنها.

2) نانوکامپوزیتهای پلیمری: استفاده از پلیمر به عنوان پایه در کامپوزیتها و تاثیر فاز دوم در ابعاد نانو بر روی پلیمر به منظور تشکیل کامپوزیت.

تاثیر فناوری نانو بر پلیمرها بیشتر از طریق نانوکامپوزیتهای پلیمری صورت میگیرد زیرا این مواد به طور همزمان مقاومت بالا و شکل پذیری از خود نشان میدهند، خواصی که معمولا در یکجا جمع نمیشوند. همچنین دارای کاربرد و خواص بسیاری هستند که تعدادی از آنها بیان میشود. یکی از کاربردهای نانوکامپوزیتهای پلیمری، جایگزینی مواد شیشه است و میتوان شیشه آلی مقاوم در برابر شکستن و یا مواد جاذب ضربه برای صنعت اتومبیل تولید کرد.

گذشته از این، بکار بردن این مواد در تکنولوژی الیاف، باعث ایجاد تولیدات جدیدی در منسوجات خواهد شد. همچنین این مواد میتوانند جایگزین مناسبی برای فلزات باشند.

 2) تاریخچه کامپوزیت:

كامپوزیتها یا مواد مركب، از جمله مواد مهندسی و ساختمانی جدیدی هستند كه در توسعه و كاربرد آنها متخصصین فراوانی از رشته های مختلف مانند متالورژی‏‏، سرامیك، پلیمر و غیره سهم به سزایی دارند. استفاده از این مواد، ایده جدیدی نیست، به عنوان مثال چینی ها و مصریان قدیم از جمله تمدنهای باستانی بوده اند كه برای اولین بار از مخلوط كاه وگل و شن برای بناسازی استفاده كرده اند تا اینكه استحكام گل افزایش پیدا كند. مصریان با چسباندن لایه های نازك چوب و پارچه به یكدیگر و با استفاده از طناب، قایقهای خود را در برابر متورم شدن در آب تقویت می كرده اند .

استفاده از كامپوزیتهای مدرن، در حقیقت از اوائل 1940 شروع شد كه برای اولین بار از الیاف شیشه جهت تقویت پلاستیكهای مصرفی در ساخت پوشش پلاستیكی آنتن رادار هواپیما استفاده شد. در پی آن اولین کامپوزیت فایبرگلاس- پلاستیك در سال1942 ساخته شد و طی جنگ جهانی دوم و بلافاصله پس از كاربرد پلاستیكهای تقویت شده با الیاف در هواپیماسازی، كامپوزیتها موارد استفاده بیشتری یافتند و از سال 1956 صنایع فضایی نیز استفاده وسیع از آنها را آغاز كرند.

واژه كامپوزیت composite)) از كلمه انگلیسی to compose به معانی تركیب كردن، ساختن و مخلوط كردن مشتق شده است. كامپوزیت از تركیب و اختلاط چند ماده حاصل میشود. در اینجا منظور تركیب و اختلاط فیزیكی است نه شیمیایی، بهطوری كه اجزای تشكیل دهنده، ماهیت شیمیایی و طبیعی خود را كاملا حفظ میكنند

3) كامپوزیتها و اجزای آن:

کامپوزیتها موادی هستند که خصوصیات زیر را داشته باشند:

الف- جامد (تركیبات مایع از نظر خواص مكانیكی فاقد ارزش اند.)

ب- مصنوعی (كامپوزیتهای طبیعی مانند چوب و استخوان مدنظر نیستند.)

ج- متشكل از دو یا چند جزء (یا فاز) كه از نظر شیمیایی یا فیزیكی كاملا متفاوتند و به صورت منظم یا پراكنده كنار هم قرارگرفته اند و لایه مشتركی بین آنها وجود دارد و یا خواص مكانیكی یكی از فازها نسبت به فاز یا فازهای دیگر متفاوت است.

1-3) زمینه ها:

با توجه به اینکه کامپوزیتها ترکیب دو یا چند ماده در همدیگر هستند، میتوان گفت که یکی از این فازها باید در برگیرنده فازهای دیگر باشد، به چنین فازی که درصد حجمی و وزنی آن از دیگر فازها بیشتر است و بصورت پیوسته میباشد زمینه یا ماتریس گفته میشود. این زمینه ها در مواد مرکب صرفنظر از اینکه توسط الیاف تقویت میشوند، خود نیز نقش چسباندن الیاف به یكدیگر جهت انتقال تنشهای وارد به فاز الیاف، محافظت از الیاف در برابر عوامل مكانیكی و جوی همچون رطویت را نیز به عهده دارند. فلزات، سرامیكها و پلیمرها به ویژه پلاستیكها از جمله پرمصرفترین مصالح موجودند و به این جهت این مواد مورد استفاده در كامپوزیتها را تشكیل میدهند.

با توجه به خواصی که ما از کامپوزیتها انتظار خواهیم داشت، زمینه های مختلفی در كامپوزیتها بکار میروند. از جمله زمینه ها عبارتنداز: زمینه های فلزی (مقاومت به ضربه بالا)، زمینه های سرامیكی (مقاومت حرارتی بالا) و زمینه های پلیمری(مقاومت شیمیایی بالا).

2-3) تقویت کننده ها:

علاوه بر زمینه ها به دسته ای از تقویت کننده ها نیاز است که در ذیل انواع آن آورده شده است:

الف) تقویت¬کننده¬های ذره¬ای:

تقویت¬کننده¬های ذره¬ای یا پرکننده¬ها، ذرات جامد از نوع معدنی یا آلی هستند که از نظر ساختاری و ترکیب شیمیایی از یکدیگر متمایز می¬شوند. این ذرات دارای ابعاد کوچکی در سه بعد هستند به¬همین خاطر به آنها ذره گفته می¬شود.

تقویت، معانی مختلفی دارد از جمله ممكن است واژه تقویت به¬عنوان مثال به افزایش همزمان استحکام کششی و مدول اطلاق شود.

ب) تقویت¬کننده¬های لیفی یا رشته¬ای:

تقویت¬کننده¬های رشته¬ای ممکن است به شکل الیاف و به¬صورت پیوسته یا منقطع وجود داشته باشند. اکثر مواد در شکل لیفی خود محکمتر و سفت¬تر از دیگر اشکال خود هستند و به این دلیل تقویت¬کننده¬های لیفی مصرف بیشتری دارند. الیاف شیشه با دانسیته بسیار کم، استحکام بسیار بالا و سفتی بسیار زیاد دارند.

ج) تقویت¬كننده¬های ورقه¬ای یا سطحی:

نوع دیگری از تقویت¬كننده¬ها وجود دارد كه بصورت ورقه¬ای است و استحكام فوق¬العاده¬ای نسبت به تقویت¬كننده¬های لیفی و ذره¬ای از خود نشان می¬دهد. علت اصلی آن، قرار گرفتن این تقویت¬كننده¬ها در دو محور اصلی است. در حالی كه در تقویت¬كننده¬های رشته¬ای، زمینه فقط از یك طرف تقویت می¬شود.

 4) نانوكامپوزیت:

فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات است كه در دهة اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانوكامپوزیت¬ها نیز به¬عنوان یكی از شاخه‌‌های این فناوری جدید، اهمیت بسیاری یافته است و یكی از زمینه‌هایی است که کاربردهای صنعتی پیدا کرده است. تلاش¬های اولیه موفقیت‌آمیز در تهیه نانوکامپوزیتها به دهه‌های شصت و هفتاد قرن بیستم میلادی باز می‌گردد. اما در 1980 با تهیه نانوکامپوزیت¬هایبر پایه نایلون6-خاك¬رس به¬صورت تجاری به¬وسیله شركت تویوتای ژاپن، تحقیقات برای ساخت این مواد شدت و سرعت بیشتری پیدا كرد و شركت¬های یوبی، یونی¬كیتا، هانی¬ول و بایر نیز نانوكامپوزیت¬هایی را بر پایه نایلون6 ارائه نمودند كه عمده كاربرد آنها در خودروسازی و صنایع بسته‌بندی بود. از آن به بعد تعداد دیگری از شركت¬ها، نانوكامپوزیت¬ها را به¬منظور كاربردهای تجاری مورد مطالعه قرار دادند و در اواخر سال 2001 میلادی شركت¬های جنرال موتورز و باسل اولین كاربرد نانوكامپوزیت¬های بر پایه اولفین¬های گرما¬نرم را در قطعات خارجی اتومبیل ارائه نمودند.

1-4) تعریف نانوکامپوزیت¬ها:

نانوكامپوزیت¬ها شامل تركیب ذرات در حوزه مولكولی یا نانو در زمینه پلیمری، فلزی یا سرامیكی می‌باشد. در همه موارد مشاهده می‌شود كه مقدار نانوذرات در این زمینه¬ها می‌تواند به¬طور كامل خواص این مواد را تغییر دهد این نانوذرات به¬عنوان تقویت¬كننده زمینه و همچنین تغییردهنده رفتار الكتریكی مواد پایه به¬كار می¬روند.

باید توجه كرد كه تنها با اضافه كردن نانوذرات به یك زمینه به خواص فوق¬العاده‌ای نمی‌رسیم بلكه در این تركیب باید شرایطی را رعایت كرد. مثلا فرض كنید یكسری ورق¬های پركننده‌ای را به كامپوزیت¬ها اضافه كرده باشیم، اگر ورق¬های كوچك معدنی به¬صورت متراكم به هم چسبیده باشند رفتارشان خیلی متفاوت از مواد كامپوزتی معمولی نمی‌باشد.

اما به¬عنوان یك تعریف، نانوكامپوزیت، مواد مركبی هستند كه لااقل یكی از اجزاء تشكیل¬دهنده آنها دارای ابعادی در محدوده نانومتری، در محدودة nm100- 1، باشد؛ اما یكسری پودرهای نانوكامپوزیت نیز داریم كه این پودرها شامل ذرات با ابعادی مختلف در محدوده نانومتری هستند.

در مواد نانوكامپوزیت، به جزء پخش¬شونده كه به¬صورت الیاف، صفحات، مسطح ریز، ذرات و یا حتی حفره‌ها، تركها و غیره در ابعاد نانومتری باشند، فاز دوم اطلاق می‌شود و همینطور به جزء پیوسته در نانوكامپوزیت¬ها كه می‌تواند در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می‌گویند. ,

2-4) دسته¬بندی نانوکامپوزیت¬ها:

در دسته¬ای از مواد نانوكامپوزیت، فاز دوم، موادی با دمای ذوب بالا مانند سرامیك¬ها و یا فلزات بوده، فاز زمینه ماده‌ای با دمای ذوب پایین مانند پلیمر و سرامیك و فلز با دمای ذوب پایین است. اما در دسته دیگر، فاز زمینه ماده‌ای سرامیكی یا فلزی با دمای ذوب بالا و فاز دوم ماده‌ای پلیمری یا سرامیكی و یا فلزی با دمای ذوب پایین¬تر است. به¬همین ترتیب، مواد نانوكامپوزیت، از نظر نوع مواد تشكیل¬دهنده، حداقل دارای سه گروه زیر هستند:

الف) مواد نانوكامپوزیت سرامیك- فلز: این نوع مواد نانوكامپوزیت، عمدتا دارای جزیی سرامیكی با دمای ذوب بالا و جزیی فلزی با دمای ذوب نسبتا پایین هستند و در ساخت قطعات عملیاتی كاربرد دارند.

ب) مواد نانوكامپوزیت پلیمر-سرامیك (یا فلز): این نوع مواد نانوكامپوزیت كه دارای فاز زمینه آلی (پلیمری) و فاز دوم نانومتری غیرآلی(سرامیكی یا فلزی) هستند بیشتر تحت عنوان مواد نانوكامپوزیت هیبریدی آلی-غیرآلی شناخته می‌شوند.

ج) مواد نانوكامپوزیت سرامیك-سرامیك: مواد نانوكامپوزیت سرامیك-سرامیك كه دمای ذوب یك جزء بالاتر از جزء دیگر است، عمدتا دارای چگالی بالا و میزان تخلخل پایین هستند. (شکل روبرو نانوکامپوزیتهای AlN/SiCرا نشان می¬دهد)

از دیگر دسته‌های نانوکامپوزیت می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:

مواد نانوکامپوزیت سرامیكی

نانوكامپوزیت¬های سرامیك-فلز

نانوكامپوزیت¬های زمینه فلزی

نانوكامپوزیت¬های فیلم نازك

نانوكامپوزیت¬های برپایه نانولوله كربنی

 3-4) بهبود خواص در نانوکامپوزیت¬ها:

خواصی كه بر اثر وجود نانومواد در کامپوزیت¬ها بهبود می‌یابند عبارتنداز: خواص فیزیكی مثل دمای واپیچش گرمایی، پایداری حرارتی، شفافیت، و خواص مکانیکی مثل خواص كششی، خواص خمشی و غیره

4-4) كاربردهای نانوکامپوزیت¬ها:

كاربرد نانوكامپوزیتها در تهیه بخش¬های خارجی خودرو بر پایه اولفین¬های گرمانرم نظیر پروپیلن، در فیلم¬های بسته‌بندی نایلونی، در بطری¬های نگهداری مواد نوشیدنی، در لوله‌های پلیمری و در پوشش¬های كابل و سیم و غیره در حال گسترش است.

اخیرا جنرال موتورز تهیه اولین قطعات نانوكامپوزیت پلی¬اولفینی(PO- خاك¬رس) را كه حاوی تنها 5/2 درصد پرکننده معدنی است، گزارش كرده است. این محصول از لحاظ سفتی معادل اولفین گرمانرم حاوی ده برابر پركننده تالك است و موجب 20 درصد صرفه¬جویی در وزن می‌شود. این قطعات در صفحه¬های بدنه خارجی استیشن‌های مدل2002 استفاده شده است. برآورد شده كه استفاده گسترده نانوكامپوزیت¬ها در خودروها تنها در آمریكا می‌تواند یك و نیم میلیارد لیتر در سوخت سالیانه صرفه‌جویی ایجاد كند و باعث كاهش تولید دی¬اكسیدكربن به میزان پنج میلیارد كیلوگرم در سال شود.

شركت آرگون، خواص عبوردهی نانوكامپوزیتهای استفاده شده در بسته‌بندی را تا حدود 2500 درصد اصلاح می‌كند. یك نوع جدید از این مواد موم¬های از جنس نانوكامپوزیت است كه می¬تواند به خوبی كاغذ، جهت روكش تجهیزات استفاده گردد.

از دیگر زمینه¬های كاربرد نانوكامپوزیت¬ها می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:

ضدحریق كردن پلاستیك¬ها، تهیه الیاف و فیلم¬ها، كاربردهای الكتریكی، سامانه¬های انتقال دارو، مهندسی بافت، ساختمان¬سازی، لوازم خانگی و... .

5-4) مزایا و معایب نانوكامپوزیتها:

ظهور مواد نانوكامپوزیت، تحولی اساسی در خواص مكانیكی و حرارتی مواد ایجاد كرده است. خواص منحصر به فرد مواد نانوکامپوزیت را می‌توان به صورت زیر بیان كرد:

- پودرهای نانوکامپوزیت نسبت سطح به حجم بالایی دارند. این نسبت در حالت بی‌شكل نسبت به حالت بلوری، بیشتر است.

- كسر زیادی از اتمها در سطح ذرات پودرهای نانوکامپوزیت و یا در مرز دانه‌های ریزساختار نانوکامپوزیت¬ها قرار دارند.

به دلیل دو خاصیت اخیر، پودرهای نانوکامپوزیت، قابلیت تفت‌جوشی (زینتر) بالایی دارند. در ساخت نانوكامپوزیت¬ها از پودرهای نانوکامپوزیت یا پودرهای نانومتری، به دلیل كنترل فرآیند در مقیاس نانومتری، ریزساختاری كاملا یكنواخت بدست می‌آید. نانوکامپوزیت¬ها خواص فیزیكی و مكانیكی از قبیل استحكام، سختی، چقرمگی و مقاومت حرارتی بالایی در محدوده وسیعی از دما دارند. افزودن پنج تا ده درصد حجمی فاز دوم به فاز زمینه، باعث افزایش چشمگیری در خواص فیزیكی و مكانیكی نانوکامپوزیت¬ها می‌شود. لذا جدیدترین فناوری¬ها، مربوط به طراحی ریزساختاری نانوکامپوزیت¬ها برای بهبود خواص فیزیكی و مكانیكی آن می‌باشد.

در مقابل خواص منحصر به فرد مواد نانوکامپوزیت، در ساخت نانوکامپوزیت¬ها مشكلات فرآیندی قابل توجهی وجود دارد كه نقش تعیین¬كننده‌ای دارند. از اساسی‌ترین این مشكلات می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:

- عدم توزیع یكنواخت فاز دوم در فاز زمینه در نانوکامپوزیت¬ها، خواص مكانیكی نانوکامپوزیت¬ها را كاهش می‌دهد. تجمع ذرات پودر بسیار ریز در نانوکامپوزیت¬ها موجب افزایش انرژی سطحی آنها شده، كاهش خواص مكانیكی نانوکامپوزیت¬ها را به دنبال دارد.

- همچنین استفاده از مواد شیمیایی گران¬قیمت برای توزیع یكنواخت فاز دوم در داخل فاز زمینه و جلوگیری از بهم چسبیدن ذرات پودر نانوکامپوزیتی و ساخت نانوکامپوزیت¬هایی با ریزساختاری همگن و خواص مكانیكی بالا، باعث غیراقتصادی شدن و همچنین پیچیده‌تر شدن فرآیند می‌گردد. ,


چهارشنبه 21 بهمن 1388

كامپوزیت و دنیای پلیمر

   نوشته شده توسط: محمد s    

دنیای پلیمر ها
کامپوزیتها عبارتند از ترکیبی از الیاف تقویت کننده ویک ماتریس پلیمری که می توان تصور کرد ماتریس پلیمری)مواد زمینه) مانند چسبی است که تقویت کننده ها را به یکدیگر چسبانده و آنها را از آثار محیطی حفظ می کند بنابراین مواد کامپوزیتی را در دو دسته مواد زمینه و تقویت کننده ها بررسی می کنیم:
مواد زمینه کامپوزیت ها:دو وظیفه اساسی مواد زمینه انتقال بارها به تقویت کننده و حفظ تقویت کننده از آثار محیطی ناسازگار است مواد زمینه را می توان تقریبا در سه دسته پلیمرها، سرامیکها وفلزات طبقه بندی کرد
الف)پلیمرها:
 موسوم به رزین متداول ترین مواد زمینه هستند و معمولا به دو گروه کلی ترموست و ترموپلاستیک تقسیم می شوند. در گذشته ترموستها مواد اصلی زمینه کامپزیت ها بودند اگرچه امروزه کاربرد ترموپلاستیک ها رو به افزایش است ولی ترموست ها صلبیت خوبی دارند و در دماهای بالاتر کارآیی بهتری دارند از طرفی ذوب مجدد ترموست ها به دلیل شبکه ای شدن امکان پذیر نیست در حالی که ترموپلاستیک ها شبکه ای نمی شوند و جامداتی هستند که ذوب ،شکل دهی وسپس سرد می شوند.
رزین پلی استر: یکی از معروف ترین و ارزان ترین رزین هاست به طوری که گاهی واژه فایبرگلاس به کامپوزیت ساخته شده از رزین پلی استر با تقویت کننده شیشه به کار می رود.
کاربرد اصلی این رزین ها در بدنه کشتیها، کانالها، لوله ها، پانل سقف، واگنهای راه آهن و …. است.
از جمله معایب این رزین ها کارآیی کم در دمای بالا و مقاومت کم در برابر هوازدگی است.
رزین اپوکسی: متداول ترین زمینه برای چندسازه های پیشرفته است، چسبندگی عالی و محافظت در برابر خوردگی از ویژگیهای این رزین است بالاترین دمای کاربرد آن 350 تا400 درجه فارنهایت است از این رزین برای تولید لوله ها سیلندرها، مخازن و ظروف تحت فشار استفاده می شود.
رزین فنولی و کربنی: رزینهای ترموست فنولی کاربرد محدود ولی مهمی دارند به طوری که سالهاست در مصارفی نظیر کلیدهای برقی، جعبه تقسیم ها، قطعات قالب گیری شده خودرو، دستگیره و توپ بیلیارد استفاده می شود برخی دیگر از کاربردهای این رزین تقویت شده با الیاف بلند در دماغه راکت و درزگیری اگزوز و در بعضی پره ها و باله های راکتها است.
قیمت نازل های زمینه کربنی پنج برابر قیمت نازل های فنولی است و هم اکنون برای استفاده در جداره خارجی فضا پیما ها مورد توجه است این مواد دارای پایداری گرمایی در دمای بالا همچنین مقاومت در برابر شوک های گرمایی هستند.
زمینه های ترموپلاستیک: انتخاب آنها براساس قیمت، مقاومت در برابر عوامل محیطی، مقاومت در برابر خزش و …. تعیین می شود برخی از پلاستیکهای رایج تقویت شده عبارتند از: نایلون، پلی تترافلوئور واتیلن (PTFE) ،پلی وینیل کلرید (PVC) ،پلی استیرن و ....
که به علت کارآیی در دمای بالا به عنوان ترموپلاستیک های مهندسی نامیده می شوند.
ب) سرامیک ها:
مواد جامدی هستند که نوعا پیوند یونی دارند هرچند بعضی از آنها مانند کاربید سیلسیوم پیوند کووالانسی دارند. پایداری شدید شیمیایی و گرمایی مشخصه اکسیدها، کاربیدها، نیتریدهاو.. است که اساس مواد سرامیکی را تشکیل می دهند مهمترین کاربرد آنها شامل جداره خارجی فضا پیماهاست. محدوده کاری آنها 2000 تا 4000 درجه فارنهایت و برای یک یا دو دقیقه 6000 درجه فارنهایت است.

 

ج) فلزات:
مهمترین مواد زمینه فلزی آلومینیوم، منیزیم، مس و ... است اولین استفاده از کامپوزیت های زمینه فلزی در اجزای شاتل های فضایی بود. این مواد به عنوان رینگ، پیستون، پروانه توربین و غیره به کار رفته اند.
تقویت کننده های کامپوزیت ها: تقویت کننده ها را تقریبا می توان به سه دسته الیاف، ذرات و ویسکرها تقسیم کرده که هر یک کاربرد منحصر به فرد دارند.
الف) الیاف: موادی هستند که در مقایسه با سایر مواد یک محور بسیار بلند دارند و استحکام آنها در جهت طول نسبت به سایر جهات به مراتب بیشتر است.
الیاف شیشه: از قرنها پیش مورد استفاده قرار می گرفته اند در دوره رنسانس برای استحکام به اجسام ظریف و نازک رشته های شیشه ای به شکل متقاطع یا بافته متصل می شد.
شیشه یک ماده بی شکل است که استخوان بندی آن سیلیس و ترکیبات و خواص ویژه آن ناشی از وجود اجزای اکسیدیمختلف است چهار نوع شیشه که بیشتر در کامپوزیت ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: شیشه E شیشه S شیشه C و کوارتز .
الیاف کربن _ گرافیت: تقاضا برای الیاف تقویت کننده با استحکام و مدول بالا منجربه توسعه الیاف کربن یا گرافیت شده است.
الیاف گرافیت الیافی کربنی هستند که تحت عملیات حرارتی بالاتر از 1650 درجه فارنهایت قرار گرفته اند. رسانایی نسبتا خوب الکتریسیته، سبکی، استحکام، مقاومت در برابر خزش و میرایی عالی از جمله مزایا آن است. ازجمله معایب آن نیز ترد بودن، مقاومت ضربه ای کم و گران بودن است. آلات موسیقی، صنایع هسته ای و بلندگو دست وپای مصنوعی از جمله کار برد های این تقویت کننده هاست.

الیاف آلی: متداول ترین آنها آرامیدها هستند و کولار یکی از متداول ترین آرامیدها است. شکنندگی آنها کمتر از شیشه یا کربن است نسوزند و در برابر اغلب حلالها مقاومند به طوری که در متداولترین حلالها به جز اسیدها و بازهای خیلی قوی بیش از 90% استحکام کششی خود را حفظ می کنند.
از کاربردهای آنها در زره پوش تانکها و نفربرها، تقویت کننده تایرها، جلیقه ضد گلوله است
تقویت کننده های ذره ای: اغلب از ذرات برای کاهش قیمت رزین های تقویت شده ترموست یا ترموپلاستیک استفاده می شود مانند: تالک، کربنات، کلسیم، خاک اره و پنبه نسوز برخی از این مواد هستند.
تقویت کننده های ویسکر: تک بلورهایی که نسبت معیین طول به عرض آنها بیش از یک است طول آنها معمولا mm2 تا mm50 است استحکام آنها بسیار زیاد است در کاربدهایی از رزین مورد استفاده قرار می گیرند که نمی توان از الیاف استفاده کرد.
این مواد ظرفیت حرارتی زیادی دارند به همین علت در زمینه های فلزی و سرامیکی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.قیمت بالا و لزوم جمع آوری مرتب کردن وتوزیع آنها به شکل مطلوب کاربرد آنها را محدود کرده است.
پوشش های نانوکامپوزیتی: یکی از نمونه های کاربرد عملی نانوتکنولوژی نشاندن لایه های نانوکامپوزیتی برروی مته های حفاری است. اخیرا شرکت ابزار سازی وگا نوع جدیدی از پوشش نانوکامپوزیتی موسوم به پوشش TH ارائه کرده است که استفاده از آن در ابزارهای حفاری موجب افزایش طول عمر وهمچنین بهبود کیفیت کار این ادوات می شود.
راندمان ابزارهای حفاری با استفاده از این ابزارها دو برابر مته های معمولی است. تولید حرارت کمتر در هنگام استفاده از مته هایی که با پوشش جدید بهبود یافته اند موجب می شود که بتوان از این مته ها در سوراخکاری خشک استفاده نمود


چهارشنبه 21 بهمن 1388

کاربرد مواد قابل بازیافت در صنعت خودرو

   نوشته شده توسط: محمد s    

کاربرد مواد قابل بازیافت در صنعت خودرو

 در دهه های 60 و 70 میلادی مواد طبیعی مورد استفاده در صنعت خودرو تقریبا ً به طور کامل با مواد سنتزی جایگزین شدند ولی به تازگی این صنعت رویکرد جدید به مواد طبیعی داشته است . به کارگیری مواد قابل بازیافت از دهه 1990 مورد توجه قرار گرفته است . یکی از دلایل عمده این مسئله ، رشد آگاهی مردم و توجه به مسایل زیست محیطی است که در عبارت هایی همانند " حفظ منابع " ، " کاهش انتشارCO2  " ، و " بازیافت " انعکاس داشته است . علاوه براستفاده از سوختهای جایگزین ( الکل های طبیعی همانند اتانول و متانول در برزیل و یا بیودیزل ماده ای مشتق شده از روغن شلغم در کشورهای اروپایی ) و روغن های طبیعی ( برای سیستم های هیدرولیک و روانسازی ) ، به کارگیری الیاف طبیعی به عنوان مواد عایق ساز و ضربه گیر یا به عنوان پرکننده و تقویت کننده در مواد پلیمری نقش مهمی در راستای حفظ محیط زیست ایفا می کند . در حال حاضر الیاف گیاهی تنها در ساخت تزئینات داخلی خودروهای سواری و اتاق وانت و کامیون های کوچک به کار گرفته می شوند . علاوه برساخت قطعاتی همانند پانل تودری ، داشبورد و کنسول خودروها ، الیاف گیاهی به طور گسترده ای در عایق های حرارتی و صوتی به کار می روند . این مواد عایق ساز که معمولا ً از الیاف کتان بازیافتی صنعت نساجی تولید می شوند ، حاوی حدود 80 درصد وزنی الیاف هستند . در برزیل ، این قطعات از مخلوط کردن ضایعات کیسه های کنفی قهوه و کیسه های  پلی پروپیلنی ساخته می شوند . به این ترتیب مشاهده می شود که گاهی اوقات مواد بازیافتی را می توان در کاربردهای پیشرفته نیز به کار گرفت . یکی دیگر از کاربردهای شناخته شده الیاف گیاهی ، ساخت تشک صندلی با استفاده ازالیاف نارگیل ولاستیک خام طبیعی است . قابلیت الیاف گیاهی درجذب آب به مقدارزیاد ، راحتی این صندلی ها را تا حدی افزایش می دهد که دستیابی به آن با مواد سنتزی ممکن نیست ، به غیر از این موارد در سالهای اخیر کاربرد جدیدی برای این مواد شناخته شده است . با ساخت صفحات تودری مرسدس بنز کلاس E ، یک گام مهم به سوی کاربردهای پیشرفته تر و با کارایی بالاتر برداشته شد . مواد ساخته شده با الیاف چوب این صفحات با اپوکسی تقویت شده با مت کتان / سیسال جایگزین شد . به این ترتیب وزن حدود 20 درصد کاهش پیدا کرده و ویژگی های مکانیکی مهم برای حفظ جان سرنشینان هنگام تصادف بهبود یافت . علاوه براین که ماده کتان / سیسال را می توان به شکل های سه بعدی پیچیده قالبگیری کرد که این قابلیت برای ساخت صفحات تودری بسیار مناسب است .

کامپوزیت های الیاف گیاهی

     کتان ، سیسال ، کنف هندی و نارگیل که به راحتی در دسترسند و بهای نسبتا ً کمی دارند ،  مهم ترین منابع تهیه الیاف گیاهی هستند . در اروپا هنوز هم مهم ترین نوع الیاف گیاهی از نظر تجاری ، الیاف کتان است . اگرچه زمانی محصولات جانبی صنعت نساجی – به علت ارزانی – به کار گرفته می شدند اما امروزه الیاف گیاهی از گیاهانی تهیه می شوند که به طور ویژه به این منظور کشت می شوند . درسالهای اخیر کشت کنف در اروپا دوباره احیا شده است . کنف نقطه تسلیم بالاتری دارد و نسبت به کتان الیاف  قوی تری تولید می کند ، اما از آنجایی که  هنوز به قدر کافی پیشرفت نداشته است الیاف کتان همچنان مهمترین نوع الیاف باقی مانده است . علاوه برالیاف ، زمینه نیز اثر بسزایی بر ویژگیهای یک ترکیب دارد . برای تولید قطعات داخلی خودرو و مواد عایق ساز و ضربه گیر ، پلیمرهای گرما سختی هم چون رزین فنلیک به همراه کتان یا الیاف مشابه به کارگرفته می شوند . موادی که با چسب های گرما سخت متداول هم چون اپوکسی  یا رزین فنلیک تولید می شوند ، شرایط کاربردهای پیشرفته تر را نیز برآورده می سازند . این مواد  ویژگی های مکانیکی – به ویژه استحکام و سفتی – لازم برای چنین کاربردهایی را با هزینه قابل قبولی فراهم می کنند .در مقایسه با ترکیب های پایه پلیمری گرما نرم هم چون پلی پروپلین ، ترکیب های گرما سخت پایداری حرارتی عالی و جذب آب کمتری دارند . با این حال انتظار می رود تمایل به استفاده از مواد قابل بازیافت منجر به جایگزینی رزین های گرما سخت با پلیمرهای گرما نرم شود . از نظر زیست محیطی ، جایگزینی الیاف سنتزی با الیاف طبیعی و کاهش اثرات مخرب مواد سنتزی بر طبیعت ، در مراحل اولیه است . فشارهای موجود برای کاهش انتشار گازهای آلاینده ای که منجر به اثر گلخانه ای می شوند هم چون  CO2  و افزایش آگاهی مردم از محدودیت منابع فسیلی انرژی ، عوامل اصلی گسترش مواد نوینی هستند . نمونه ای از پلیمرهای مشتق شده از مواد خام تجدید پذیر پلی آمید 11 ( PA11 ( است . این پلیمر – با پایه روغن کرچک – ویژگیهای منحصر به فردی دارد که آن را به ویژه برای ساخت لوله های انعطاف پذیر سیستم ترمز یا سیستم سوخت رسانی خودرو مناسب می سازد . اما موادی که تاکنون ساخته شده اند ( به عنوان مثال از نشاسته ، سلولز و شکر ) شرایط و نیازهای کاربردهای خودرویی را برآورده نمی سازند .  کامپوزیت های طبیعی ، جدای از روش های شناخته شده ای همانند دفن زباله ، سوزاندن و بازیافت آن ، راه جدیدی برای حل مشکل زباله های صنعتی فراهم می کنند که تجزیه بیولوژیکی است . نمونه هایی از این مواد هم اکنون در صنایع دیگر به کار می روند و تحت بررسی هستند ولی برای کاربردهای خودرویی ، هنوز با ویژگی ها و بهای قابل قبولی در دسترس نیستند . 

روش های ساخت

     بی شک مهم ترین فن آوری در این زمینه ، قالب گیری فشاری است . نسخه های گوناگون این فرآیند که جزئیاتی متفاوت – با توجه به شرکت ارایه کننده آن – دارند ، برای ساخت قطعه از الیاف طبیعی مناسبند . تفاوت عمده این روش ها باهم ، نحوه ترکیب الیاف و پلیمر و قالب گیری آنهاست . در بعضی از فرآیندها یک پلیمر از پیش ذوب شده به کار گرفته می شود ( فن آوری اکسپرس ) . برخی از آنها از الیاف پلیمری استفاده می کنند که قبل از فرآیند قالب گیری با الیاف گیاهی به صورت یک مت هیبریدی ترکیب می شوند و در دیگر روش ها ، پودر پلیمر قبل از قالب گیری با مت الیاف گیاهی ترکیب می شوند . از آنجا که تقریبا ً در تمام روش ها مت الیاف به کار گرفته می شود ، تهیه مت از الیاف ، نکته کلیدی این فن آوری است .

ویژگی ها     

     ویژگی های کامپوزیت های الیاف گیاهی به طور مستقیم به نوع الیاف وابسته است . علاوه برآن ، نوع زمینه ، درصد نسبی الیاف و زمینه و روش های ساخت نیز اثر قابل توجهی بر ویژگی ها دارند .  تفاوت های موجود در رفتار تغییر شکل این مواد قابل توجه است . بعضی از ترکیبات الیاف کتان ، از نظر سفتی با الیاف شیشه معمولی قابل مقایسه اند . در فرآیند توسعه این محصول ، NMT اصلاح شده و در نهایت از نظر کارایی به GMT نزدیک شد . با این وجود ، محصول نهایی تحت شرایط ویژه ساخته شده و تفاوت های اساسی بین NMT و GMT به ویژه از نظر رفتار ضربه ای همچنان باقی مانده است .   یکی از ویژگی های الیاف گیاهی ، توانایی آنها در جذب و حفظ رطوبت است . این ویژگی در ساخت تشک صندلی بسیار مطلوب است ولی در دیگر کاربردها باید از وقوع آن جلوگیری کرد . این امر دلیل اصلی محدودیت کاربرد الیاف گیاهی در بخش های بیرونی خودرو است .  با کنترل دقیق نسبت ترکیب اجزای کامپوزیت و بهینه سازی فرآیند ساخت می توان جذب آب آن را تا سطحی مشابه کامپوزیت های الیاف شیشه کاهش داد . این مسئله طیف گسترده ای از کاربردهای نوین را فراهم کرده و به کارگیری الیاف طبیعی در بخش های بیرونی خودرو را نیز امکان پذیر می سازد . در این کاربردها باید از تجزیه کنترل شده کامپوزیت به وسیله باکتری ها و قارچ ها نیز جلوگیری شود .  یکی از مشکلات عمده به کارگیری الیاف گیاهی ، متغیر بودن کیفیت آنهاست . عوامل مؤثر برکیفیت این الیاف عبارتند از جنس خاکی که گیاه در آن رشد می کند ، مقدار آبی که در حین رشد دریافت می کند ، سال کشت گیاه و از همه مهم تر روش تولید و فرآوری الیاف . یک روش برای حل این مشکل ، آمیختن الیاف به دست آمده از کشت های گوناگون برای ساخت قطعه است .  مسأله قابل توجه دیگر ، جلوگیری از متصاعد شدن بوی نامطبوع یا گرد و غبار ، از قطعات به کار گرفته شده در درون اتاق خودرو است . نشان داده شده است که به کارگیری الیاف گیاهی از روشهای استاندارد ، از این نظر مشکلی ایجاد نخواهد کرد . معمولا ً بهترین نتایج با به کارگیری الیاف گیاهی با کیفیت و رزین های گرما سخت متداول به دست می آیند . از نظر ایجاد گرد و غبار، این مواد اغلب بهتر از مواد سنتزی متداول هستند . معمولا ً الیاف طبیعی را می توان تا دمای 230 درجه سانتی گراد فرآوری کرد . این امر به کارگیری آنها را با بعضی از پلیمرها یا روشهای ساختی که به دماهای بالاتر نیاز دارند ، مشکل می سازند . به نظر می رسد ، این مسأله اصلی ترین کاستی این الیاف برای جایگزینی الیاف شیشه است .

ملاحظات

دلیل اصلی به کارگیری الیاف گیاهی ( عایق سازی و ساخت آسترها با ضایعات کتان و قطعات خودرویی از الیاف چوب ) از گذشته تا کنون ، عمدتا ً بهای کم این محصولات بوده است . بهبود ویژگی ها ، این مواد را به عنوان موادی با کارایی هایی بسیار و گران بهاتر مطرح ساخت . امکان طراحی و ساخت قطعات سبک با الیاف گیاهی اثبات شده بود ( همانند صفحات تودری مرسدس بنز کلاس E ) ، اما از نظر امنیت جان سرنشینان خودرو ، لازم بود تا رفتار ضربه ای الیاف بلند کتان به جای الیاف کوتاه چوب مورد توجه قرار گیرد .  کاهش 15 درصدی وزن نسبت به مواد تقویت شده با الیاف شیشه را نمی توان نادیده گرفت . این امر مهم ترین عامل گسترش این کامپوزیت ها در آینده است .  در بخش های تولید و مونتاژ کارخانه های ساخت کامپوزیت از الیاف شیشه ، که قطعات تحت عملیات پس از تولید ( برش ، سوراخکاری و اصلاح و ... ) قرار می گیرند ، کارگران به شدت از حساسیت های پوستی و بیماری های تنفسی ناشی از غبار این الیاف رنج می برند . به کارگیری الیاف گیاهی ، می تواند این مشکلات را حل کند .  در نهایت اینکه ، الیاف گیاهی از الیاف شیشه انعطاف پذیرترند و این مسأله باعث می شود در فرآیند بازیافت الیاف کم تر خرد شده و الیاف بلندتری به دست آید . در نتیجه ویژگی های مواد بازیافتی  عالی است . 

چشم انداز

 گسترش کامپوزیت های الیاف طبیعی تازه آغاز شده است . گرچه جنبه های زیست محیطی به کارگیری این الیاف ، نخستین دلیل توجه به کاربردهای صنعتی این مواد بود ، کاربردهای آینده این الیاف بر پایه برتری ها و ویژگی های فنی آنها خواهد بود .   تلاش می شود کارایی این مواد افزایش یابد و فاصله آنها با مواد سنتزی بسیار کم تر شود . کشت الیاف برای اهداف صنعتی ، توسعه روش های آماده سازی الیاف را تداوم بخشیده و روش های نوین ساخت ، در آینده ویژگی های این الیاف را بیشتر بهبود خواهند داد . کارایی بالای الیاف گیاهی ، جایگزینی الیاف شیشه را در سطح مواد GMT برای محدوده گسترده ای از کاربردها ممکن می سازد . امکان به کارگیری این الیاف در قطعات بیرونی خودرو ، در آینده بسیار طرفدار خواهد داشت . برای بهره مندی کامل از برتری های این محصولات از نظر زیست محیطی ، باید مواد زمینه ای با پایه تجدید پذیر نیز ساخته شوند . علاوه برآن ، الگو گرفتن از اصول طراحی طبیعت ، نقش مهمی در کاربردهای صنعتی محصولات طبیعی ایفا کرده و علم بیونیک اهمیت خاصی پیدا خواهد کرد .       


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نحوه تشکیل زغال سنگ و نفت

   نوشته شده توسط: محمد s    

نحوه تشکیل زغال سنگ و نفت :
اطلاعات اولیه
گردش معکوس در کارگاه آفرینش ، شاید درک آنچه را که بحران انرژی خوانده می‌شود، میسر کند. کل قضیه ، میلیاردها سال قبل و با فرایندهای تبدیل انرژی خورشید به آدنوزین تری فسفات (ATP) آغاز شد. کلروفیل‌ها و سایر رنگدانه‌های گیاهان ، انرژی دریافتی از خورشید را برای تبدیل دی‌اکسیدکربن ، آب و مواد معدنی به اکسیژن و ترکیبات آلی انرژی‌دار ، بکار برده و غذای موجودات کوچک و بزرگ از جمله انسان اندیشه‌ورز را فراهم می‌آورند. این فرایند ، همچنین باعث افزایش ذخایر معدنی آلی از قبیل هیدروکربورهای زغال سنگ ، نفت و گاز طبیعی می‌شود.
مراحل تشکیل انوع زغال سنگ
زغال سنگ از بقایای درختان ، بوته‌ها و سایر گیاهان زنده بوجود می‌آید. نشو و نمای این گیاهان در دوره‌هایی که آب و هوای زمین ملایم و مرطوب بود، صورت گرفت. اگر چه برخی از معادن زغال سنگ 400 میلیون سال قبل و در دوره انسان سیلوری ( Silurian ، انسان سیلوری در دوره سوم دوران اول زمین شناسی ظاهر شد. ویژگی این دوره ظهور گیاهان خشکی است.) تشکیل یافته است. اما قسمت اعظم این ذخایر تقریبا 250 میلیون سال پیش و در دوره فوقانی و تحتانی دورانهای کربونیفر ( Carboniferous ، دوره کربونیفر یا زغال‌خیز به بخشی از زمان می‌گویند که به پایان دوران اول زمین شناسی مربوط بوده و از حدود 345 میلیون سال قبل آغاز می‌شود.) پدید آمدند.
سپس ، اوضاع برای رشد سرخسهای دانه‌دار گرمسیری بسیار عظیم و درختان بدون گل غول پیکر ، در باتلاقهای وسیع فراهم شد. این گیاهان بعد از خشک شدن و از بین رفتن به داخل باتلاقها می‌افتادند و بر اثر خروج اکسیژن ، فساد بی‌هوازی تسریع می‌شد. پوشش گیاهی به ماده‌ای لجن مانند به نام پیت (Peat) تبدیل شد. پیتها بسته به درجه فساد ، برخی قهوه‌ای و اسفنجی و بعضی سیاه و فشرده بودند. دریا بر روی چنین ته‌نشستهایی پیشروی کرد و رسوبات معدنی بر روی آنها فرو نشست. پیت در زیر فشار خشک و سخت شد و به زغال سنگ پیت (لنیت یا لیگنیت که به زغال سنگ قهوه‌ای نیز موسوم است.) تبدیل شد. فشار بیشتر و گذشت زمان ، زغال سنگ قیردار را به وجود آورد، که هر 6 متر ضخامت رسوب گیاهان نخستین به 0.3 متر زغال سنگ تبدیل شده بود. حتی فشارهای زیادتر که ناشی از چین‌خوردگی پوسته زمین به صورت رشته کوههای عظیم بود، سخت‌ترین و مرغوبترین زغال سنگ ، یعنی آنتراسیت (anthracite) ، را بوجود آورد. کیفیت زغال سنگ از روی نسبت مقدار کربن تثبیت شده به مقادیر رطوبت و ماده فرار (ماده‌ای که بر اثر حرارت به گاز تبدیل می‌شود)، تعیین می‌گردد.
منشا نفت و گاز طبیعی
با همه تلاش گسترده و صرف وقت فراوانی که برای یافتن و استخراج نفت و گاز طبیعی صورت گرفته است، انسان هنوز درباره منشا این مواد به نحو شگفتی بی‌اطلاع است. پاره‌‌ای واقعیتهای پذیرفته شده در این مورد عبارتند از :

•     نفت و گاز از ترکیباتی با منشا زیست شناختی (بیولوژیکی) تشکیل شده‌اند.
•     قسمت اعظم انواع نفت محتوی پورفیرین ، مجموعه‌ای از ترکیبات هیدروکربن‌دار ، که یا از کلروفیل و یا از «همین» (hemin) ، ماده قرمز کننده خون ، مشتق شده‌اند.
•     قسمتهای لیپیدی (چربیها و مومها) موجودات ، منبع سرشاری برای تشکیل نفت و گاز فراهم آورده‌اند.
•     امکان دارد که در اوضاع فعلی بتوان هیدروکربورهای نفت‌مانند را در رسوبهای جوان دریایی پیدا کرد.
علاوه بر این نفت معمولا با سنگهای رسوبی که بر اثر فعالیتهای دریایی ته‌نشین شده‌اند، توام است.
حدسی دیگر
احتمالا ماده‌ای آلی که نفت را بوجود آورده است، شامل گیاهان پلانکتونی تک‌ یاخته‌ای از قبیل دیاتمها ( diatom ، جلبک تک یاخته یا چند یاخته‌ای است که دارای جدارهای یاخته‌ای سیلیسی است) ، جلبک سبز ـ آبی و حیوانات پلانکتونی تک یاخته‌ای مانند فورامینی‌فرا (Foraminefera موجود ذره‌‌بینی دارای پوسته آهکی) ، بوده است. این شکلهای ابتدایی حیات در بیش از یک میلیارد سال قبل فراوان بودند و می‌توانسته‌اند به عنوان منبع ذخایر نفت موجود در سنگهای دوران قبل از کامبرین ( Precamberian ، قدیمیترین دوران زمین شناسی) ، اواخر دوران اول زمین شناسی مورد استفاده واقع شده باشند.

پس از مرگ این یاخته‌ها ، حفظ مواد آلی ، مستلزم دفن سریع آنها در زیر رسوبهای ریزبافت و رسی ‌است. مواد مدفون باید از تاثیر اکسیژن محفوظ بمانند، زیرا اکسیژن باعث شکستن مولکولها و نابودی کامل مواد می‌شود.
دیاژنر
دیاژنر به مجموعه اعمالی گفته می‌شود که در ضمن آن تغییرات شیمیایی ، رسوبهای سست را به صخره تبدیل می‌کنند، این پدیده‌ای است با حرارت و فشار نسبتا پایین صورت می‌گیرد. پدیده یاد شده از این واقعیت ناشی می‌شود که نفت را می‌توان به مقادیری که از نظر تجاری مقرون به صرفه باشد، در اعماق بین 30 تا بیش 7500 متر پیدا کرد. این تفاوت عمیق معرف آن است که برای تشکیل نفت ، وجود فشار یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر نیست. دمای زیاد ، یعنی بالاتر از 600 درجه سانتیگراد ، نیز ضرورتی ندارد.
ترکیبات نفت خام
نفت خام ، ترکیبی از هزاران ماده شیمیایی مختلف است که از گازهای بسیار سبک تا مواد نیمه جامدی مانند قیر ، موم یا پارافین در آن یافت می‌شود. تقریبا 8 درصد نفت موجود در سنگهای دوران اول زمین شناسی و 63 درصد آن در سنگهای دوران سوم زمین شناسی و 29 درصد در سنگهای اول دوران چهارم زمین شناسی تا عصر یخچالها یافت می‌شود.
افسانه‌های بابلیان در مورد نفت
کلمه بابلی نپتو (naptu) (که به یونانی به صورت نفتا (naphtha) تغییر شکل داد و به معنای مایع قابل اشتعال بکار می‌رفت)، 2000 سال قبل از میلاد مسیح رایج و به مفهوم شعله کردن استعمال می‌شد. در الواح معبد بابل ، از آن به عنوان چیزی بد یمن یاد شده و از خدایان خشمگین که آن را با برق آسمان به آتش کشیده است. سخن به میان آمده است. صدای گازی که از شکاف سنگها خارج می‌شود، توسط شاه توکولتی نینورتا (King Tukulti Ninurta) ، پادشاه بابل ، در 885
قبل از میلاد به عنوان صدای خدایان که از شکاف صخره‌ها سخن می‌گویند، توصیف شده است.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

امکان کاربرد نیتروژن در افزایش بهره وری مخازن نفت و گاز

   نوشته شده توسط: محمد s    

امکان کاربرد نیتروژن در افزایش بهره وری مخازن نفت و گاز
امروز با اعمال روش‌های مختلف ازدیاد برداشت در مخازن نفت ایران روش‌های اولیه بازیافت طبیعی، راندمان بازیافت متوسط حدود %20 بوده كه با اعمال روش‌های بازیافت ثانویه شامل تزریق گاز و یا آب این مقدار به %25 افزایش یافته است. روش‌هایی چون تزریق امتزاجی، روش‌های شیمیایی و حرارتی و تزریق 2CO به عنوان روش‌های ثالثیه ازدیاد برداشت شناخته شده‌اند، تزریق نیتروژن به عنوان یكی از روش‌های EOR در سال‌های اخیر كاربرد زیادی داشته است. بطوری كه این گاز به عنوان جانشین مناسبی برای گاز طبیعی و متان از نظر اقتصادی، برای 2CO از نظر اقتصادی و قابلیت دسترسی معرفی شده است. گزارش حاضر در همین زمینه توسط پایگاه اینترنتی مهندسی اكتشاف ارائه شده است.تزریق نیتروژن با اهدافی مانند جابه‌جایی غیر امتزاجی، جابه‌جایی امتزاجی، تزریق با هدف تثبیت فشار و یا فشارافزایی، بالا بردن راندمان جابه‌جایی ثقلی به همراه تزریق 2CO، در برداشت ثالثیه (برداشت نفت ته مانده بعد از تزریق آب)، برای بازگردانی گاز در مخازن گاز قطران و تزریق از نوع WAGدر مخازن نفتی و گازی قابل انجام است.مقایسه‌ی خواص فیزیكی و كاربرد گاز طبیعی دی‌اكسید كربن (2)CO و ازت (2)Nگاز طبیعی جهت تزریق گاز از انواع امتزاجی و غیرامتزاجی و هم‌چنین تثبیت فشار مخزن بسته به شرایط دما، فشار و سیال مخزن، كاربرد د ارد، كه از مهم‌ترین خصوصیات آن می توان به در دهه‌ی اخیر به عنوان تمیزترین منبع انرژی معرفی شده است.گاز دی‌اكسید كربن (2)CO جهت تزریق گاز از نوع امتزاجی و گاه غیرامتزاجی كاربرد دارد، اما (2)N جهت تزریق گاز از نوع امتزاجی (با شرایط محدود) و غیر امتزاجی در مخازن شكافدار و بدون شكاف، جهت تثببیت فشار مخزن، در بازیافت ثالثیه بعد از تزریق آب جهت تولید نفت باقی‌مانده، تزریق به صورت WAG و هم‌چنین در مخازن گاز میعانی جهت جلوگیری از تشكیل مایعات گازی در شرایط مخزن و یا بالا بردن تحرك‌پذیری مایعات گازی تشكیل شده كاربرد دارد.از مهم‌ترین خصوصیات آن نیتروژن جانشین مناسبی برای گاز متان بوده و در اكثر موارد كاربرد این گاز، گاز ازت بی‌اثر است، رسوب آسفالتین و خوردگی ایجاد نمی‌كند و مشكلی نیز در رابطه با تزریق‌پذیری ایجاد نمی‌كند، در كشورهای صنعتی گاز نیتروژن تزریقی را از هوا و یا از گازهای حاصله از سوخت تهیه می‌كنند. در كشورهای صنعتی هزینه‌ی تولید ازت در فشار تزریق تقریبا یك سوم ارزش گاز طبیعی است، ذخایر بزرگ گازی ازت موجود در كشور، ضریب تراكم‌پذیری بالا سبت به 2CO و گاز طبیعی به این معنا كه در شرایط مساوی از نظر فشار و دما مقدار بیشتری گاز ازت در حجم معین موجود است.امروزه در مخازن متعددی در آمریكا و كانادا تزریق گاز ازت به طور خالص و یا همراه گاز 2CO حاصل از سوخت به صورت امتزاجی و غیرامتزاجی انجام می‌گیرد.ازت لازم برای پروژه‌های تزریق در این كشورها بیشتر از طریق جداسازی ازت از هوا )Cryogenic Air Separation( تامین می‌شود.اكسیژن همراه با نیتروژن در هوا، می‌تواند مشكل‌ساز باشد، به این صورت كه با S2H موجود در مخزن واكنش انجام داده و تركیبات اسیدی ایجاد می‌كند. هرقدر میزان گوگرد سیال مخزن بیشتر باشد (سیال مخزن ترش‌تر باشد) حضور اكسیژن مشكل‌سازتر است. در پروژه‌های تزریق نیتروژن كه تا امروز انجام شده درجه خلوص آن گاز به طور متوسط یبن 9/99% - %93 بوده است.تزریق ازت با هدف ازدیاد برداشت به صورت گسترده در مخازن نفتی و هم‌چنین با هدف recycling و تثبیت فشار مخزن در مخازن گازی و gas lift قابل انجام است، محدودیت‌های موجود در رابطه با استفاده از گازهای طبیعی و دی اكسید كربن، ازت را به عنوان یك جانشین اقتصادی در پروژه‌های امتزاجی مطرح می‌سازد. این مهم را باید مدنظر قرار داد كه متدهای امتزاجی با گاز ازت تنها در مخازن خاصی قابل اجرا است. حالت امتزاجی گاز ازت و نفت‌های سبك حدودا مثل گاز متان است، امتزاج گاز ازت و نفت‌های سبك از نوع تبخیری )Vaporizing Gas Drive( و به واسطه‌ی تبخیر تركیبات سبك و میانی نفت در فاز گاز در اثر تماس‌های متوالی و مكرر گاز و نفت است. فشار امتزاج )MMP( ازت و نفت‌های سبك از متان بالاتر بوده (اعداد 5000 تا 8000 پام در مقالات گزارش شده است) و بعضی از مطالعات نشان داده‌اند كه اگر مقدار متان نفت مخزن بالاتر از 40 درصد مولی باشد MMP دو گاز ازت و متان مساوی‌اند.در مطالعات فوق مشخص شده است كه با افزایش میزان گاز محلول موجود در نفت میزان MMP نفت مخزن و ازت كاهش می‌یابد.تزریق امتزاجی گاز ازت با نفت سبك در واقع عمل امتزاج در تماس اول انجام نشده و بنا بر مكانیزم تبخیری به تدریج اجزای سبك نفت در داخل گاز ازت تبخیر می‌شوند. از این رو تزریق امتزاجی ازت در مراحلی مانند تغییر تركیب نفت در طی جابه‌جایی آن با گاز ازت، تغییر در خواص نفت و گاز در طی تزریق ازت، امتزاج نفت و گاز بعد از تماس‌های متوالی به وقوع می‌پیوندد. در صورتی كه شرایط ذكر شده جهت تزریق امتزاجی ازت فراهم نباشد (فشار و نوع سیال مخزن)، تزریق از نوع غیرامتزاجی و با هدف تثبیت فشار و یا در پروژه‌های ریزش ثقلی انجام می‌گیرد. یكی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین روش‌های بازیافت نفت تزریق گاز از نوع غیرامتزاجی می‌باشد كه با توجه به قیمت بالای گاز طبیعی، گاز ازت جانشین مناسبی برای آن است. گاه با توجه به پارامترهای سنگ مخزن از جمله فشار موئینگی و تر شوندگی، عبورپذیری نسبی و هم‌چنین مشخصات فیزیكی نفت، تزریق گاز غیرامتزاجی كارآیی مناسب را ندارد. تعدادی از مقالات جهت بهبود شرایط تزریق امتزاجی ازت راه‌حل‌هایی را ارائه كرده‌اند. از آن جمله تاثیر تزریق اولیه مقادیری 2-C6C در كاهش قابل توجه فشار امتزاجی )MMP( ازت است، گاه نیز به تزریق همزمان گازهای 2CO و 2N جهت كاهش فشار امتزاجی اشاره شده است.در مخازن گاز میعانی با درصد مایعات گازی بالا تزریق گاز ازت جهت تثبیت فشار و عدم كاهش آن به زیر فشار نقطه شبنم از تشكیل مایعات گازی در شرایط مخزن و به تله افتادن آنها جلوگیری كرده و بسیار موثر است. بنابراین تزریق گاز ازت از كاهش راندمان تولید مایعات گازی جلوگیری كرده و با نگاه داشتن فشار مخزن در بالای فشار نقطه شبنم با سیال موجود در چاه نیز ممزوج شده و راندمان تولید گاز و میعانات را بالا می‌برد.مورد كاربرد دیگر گاز ازت در پروژه‌های ازدیاد برداشت استفاده از این گاز در تزریق از نوع WAG است كه به نظر می‌رسد می‌تواند به عنوان جانشین مناسبی برای گاز طبیعی به صورت متناوب با آب، به مخزن نفتی تزریق شده و راندمان تولید را افزایش دهد.در تعدادی از مقالات نیز به نقش ازت در برداشت ثالثیه بعد از تزریق آب اشاره شده است. به طوری كه نفت‌های در تله افتاده كه توسط مكانیزم تزریق آب قابل برداشت نبوده‌اند با تزریق گاز ازت قابل جابه‌جایی است. معمولا در پروژه‌های ازدیاد برداشت با تزریق نیتروژن، فاصله چاه‌های تزریقی و تولیدی را به اندازه‌ای انتخاب می‌كنند كه مسئله آلودگی با نیتروژن به تعویق بیافتد.در صورت نیاز به تولید بعد از تولید گاز آلوده به نیتروژن جداسازی )Rejection( صورت خواهد گرفت. جداسازی نیتروژن از گاز در دمای فوق سرد انجام می‌گیرد. برای این‌كه در آن دما مشكلی از لحاظ یخ زدن اجزای موجود در گاز پیش نیاید باید اجزای مورد نظر را جدا كرد. مثلا آب توسط غربال‌های مولكولی جدا خواهد شد. دی‌اكسید كربن و سولفید هیدروژن نیز توسط سیستم آمین جدا شده و نهایتا نیتروژن از گاز جدا می‌شود. نیتروژن جدا شده جهت تزریق مجدد، و گازهای با ارزش جهت فروش ارسال می‌شوند. در مقالات موجود در رابطه با بهبود ضریب برداشت نفت و گاز به هنگام تزریق ازت اعدادی ارایه شده‌اند كه بسته به شرایط مخزن از نظر فشار، دما، مكانیزم به كار گرفته شده و خصوصیت سنگ مخزن متفاوت است.از این رو با توجه به وجود چند مخزن بزرگ گاز ازت با درصد بالا همچون مخزن گازی كبیركوه (دهرم با حجم گاز درجای 21 تریلیون فوت مكعب )TCF(، مخزن میلاتون (سورمه با حجم گاز درجای بیش از 24 تی سی اف)، مخزن سمند (دالان بالایی با حجم گاز درجای بیش از 75 تی.سی. اف)، با در نظر گرفتن این گاز به عنوان جانشین مناسب برای گاز طبیعی بعد از انجام آزمایش‌های لازم منطقی به نظر می‌رسد.آزمایش‌های لازم شامل اندازه‌گیری حداقل فشار امتزاج )MMP( و تعیین درصد برداشت در نمونه سنگ واقعی مخزن در شرایط فشار و درجه حرارت مخزن با نمونه سیال واقعی مخزن با اعمال مكانیزم‌های مختلف و مقایسه آنها، انجام آزمایش‌های سرچاهی، مطالعات اقتصادی و انجام پروژه‌های نمونه صنعتی )Pilot( است.


چهارشنبه 21 بهمن 1388

نحوه تشکیل ذخایر نفت و گاز

   نوشته شده توسط: محمد s    

نحوه تشکیل ذخایر نفت و گاز
عنوان: منشا نفت و گاز
بشر از قرنها پیش به وجود نفت پی برده بود و این ماده روغنی شكل و اعجاب‌آمیز از دیر باز مورد استفاده پیشینیان بوده است. نفت را OIL یا Petroleum (روغن سنگ) می‌نامند. در زبان اوستایی نپتا به معنی روغن معدنی است كه كلدانیها و عربها آن را از فارسی گرفته و نفت خوانده‌اند. هم‌اكنون بیش از دوسوم انرژی مصرفی جهان از نفت تامین می‌شود. نظریات متعددی راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است كه اولین فرضیه ها برای تشكیل هیدروكربنها با منشاء غیر آلی نظیر منشاء آتشفشانی، شیمیائی و فضائی ارائه گردیده است. لكن امروزه در خصوص منشاء آلی هیدروكربها اتفاق نظر وجود دارد. این مواد آلی می تواند بقایای گیاهان و حیوانات خشكی و دریائی عمدتا” پلانكتونها باشد.به طور دقیق تر در دریا و اقیانوس دو دسته تولیدکننده اصلی ماده آلی مناسب برای تبدیل به نفت داریم: فیتوپلانکتو( دیاتومه ,داینوفلاژله, جلبک سبزآبی) زئوپلانکتونها وجانوران عالیتر تغذیه کننده از فیتوپلانکتونها برای اینکه تولید مواد آلی در محیط آبی به میزان مناسبی باشد,دو عامل دخیلند:1.ضخامت زون نور دار 2.میزان ورود مواد مغذی به زون نوردار( مواد مغذی که برای رشد گیاهان و جانوران مفیدند همانا فسفاتها ونیتراتها و اکسیژن هستند.) بنابه این توضیحات بیشترین تولید مواد آلی در دو ناحیه عمده در حواشی قاره هاست که عبارتند از آبهای کم عمق فلات قاره و زونهای چسبیده به محیطهای قاره ای که جریان روبه بالای آبهای سرد و عمیق اقیانوسی را پذیرا می شوند. در چنین محیطهایی که تولید مواد آلی زیاد است,با رخدادن طوفان ومخلوط شدن آبهای بی اکسیژن واکسیژندار , ویا ازدیاد تولید جانداران وکم شدن اکسیژن , گروهی از جانداران دچار مرگ و میر گروهی میشوندو در کف محیط رویهم انباشته میشوند. اهمیت پلانكتونها در تشكیل نفت از آنجا ناشی می شود كه آب دریا ناحیه مساعدی جهت تكثیر پلانكتونها می باشد و تعداد آنها نیز در آب دریا بسیار زیاد می باشد. پلانكتونها به علت سرعت رشد و كوچكی جثه، ماده آلی مناسبی است كه به سهولت به وسیله رسوبات ریز دانه مدفون گشته و مصون از اكسید شدن در رسوبات باقیمانده و هیدروكربن را تولید می نماید. طبق نظریات جدید مواد مختلف آلی ته نشین شده با رسوبات نرم هنگام دیاژنز (سنگ شدن) تبدیل به یك ماده واسط بین ماده آلی و هیدروكربن می گردد. این ماده واسط كروژن (Kerogn) نامیده می شود. كروژن یك ماده جامد نامحلول آلی است كه محصول دیاژنتیك مواد آلی است. توان تولیدی كروژنها برای تولید نفت و گاز متفاوت است.نفت تشكیل یافته به علت مایع بودن و همچنین به علت خاصیت موئینگی محیط خود از خلال سنگها گذشته، زیر یك طبقه غیر قابل نفوذ در بالاترین قسمت یك چین‌خوردگی كه تاقدیس نامیده می‌شود، ذخیره می‌گردد.

◄ بررسی عوامل مشترك مخازن نفت و گاز :
الف- شرایط و محیط رسوبی خاصی لازم است تا طبقات نفت زا (سنگ مادرSource Rock) تشكیل شود و همچنین شرایط خاصی باید وجود داشته باشد تا مواد آلی رسوب یافته در این لایه ها به هیدروكربن تبدیل گردد.
ب- سنگ متخلخل و نفوذپذیری (سنگ مخزن Reservoir rock ) باید وجود داشته باشد تا فضای لازم جهت انبار شدن نفت فراهم آید.
ج- سنگ مخزن می بایستی شكل خاصی داشته باشد تا بتواند تله (Trap) را تشكیل داده باعث جمع شدن هیدروكربن گردد.
د- سنگ غیر قابل نفوذی (سنگ پوشش Cap Rock ) لازم است كه مخزن را بپوشاند تا از خروج نفت و گاز از مخزن جلوگیری نماید.

◄ تبدیل مواد الی به کروژن و گاز:
در باره نحوه تبدیل مواد آلی رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جدید ژئوشیمیائی و جمع آوری اطلاعات تجربی ثابت شده است كه قسمت اعظم هیدروكربنهای طبیعی در اثر كراكینگ كروژن ناشی از حرارت زمین (ژئوترمال) تولید می گردد. همانطور كه بیان گردید برای بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلی فراوان و تشكیل كروژن در هنگام دیاژنز رسوبات ضروری می باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگی است كه دارای مقدار كافی كروژن باشد. شرایط مساعد رسوبی برای تجمع و ذخیره شدن مواد آلی شامل گیاهان و جانوران دریائی و همچنین مواد آلی خشكی كه توسط رودخانه ها به حوزه رسوبی حمل می گردد، رسوبات رسی و یا گل كربناته (ریزدانه بودن و محیط آرام رسوب گذاری) می باشد. علاوه بر این محیط كف دریا بایستی محیط احیاء كننده باشد تا از اكسیدشدن مواد آلی جلوگیری بعمل آید.
طبیعی است هرچه میزان كروژن در سنگ مادر بیشتر باشد توانائی بیشتری برای تولید هیدروكربن وجود دارد لكن علاوه بر درصد مواد آلی، سنگ مادر بایستی ضخامت كافی نیز داشته باشد. براساس مطالعات ژئوشیمیائی انجام شده برای اینكه سنگ مادری بتواند هیدروكربن تولید نماید باید دارای حداقل تراكمی از كربن آلی باشد كه از آن كمتر قادر به تولید هیدروكربن نخواهد بود. این حداقل عمدتا” 5/0 درصد كربن آلی برآورد می شود. سنگ مادرهائی كه در حوزه های رسوبی ایران دیده می شود نظیر سازند كژدمی در ناحیه زاگرس حدود 10-5 درصد كربن آلی دارد كه بیشتر از جلبكها منشاء گرفته است.
هیدروكربنها در اثر كراكینگ كروژن بوجود می آیند. كراكینگ كروژن عمدتا” در درجه حرارتهای 100-80 درجه سانتیگراد شروع می شود. این درجه حرارت در یك ناحیه رسوبی با درجه حرارت ژئوترمال طبیعی معادل عمقی بین 3000-2000 متر می باشد. بنابراین یك سنگ مادر هرچه قدر هم ضخیم و غنی از مواد آلی باشد تا در اعماق فوق قرار نگیرد نمی تواند هیدروكربن تولید نماید. بر همین اساس ابتدا نفت خام سنگین تولید می گردد. چگالی و وزن مخصوص نفت خام با ازدیاد عمق كاهش می یابد. هرچه قدر سنگ مادر عمیقتر مدفون گردد نفت تولید شده سبكتر است و گاز معمولا” محصول آخرین این فعل و انفعالات است.
بنابراین ابتدای نفت های بسیار سنگین، نفتهای پارافینیك، نفتهای سبك، نفتهای میعانی و نهایتا” گاز بدست می آید. وقتی درجه حرارت از 165 درجه سانتیگراد تجاوز كند فقط گاز تولید خواهد شد یعنی تقریبا” از عمق 5000 متر بیشتر (ضخامت رسوبی) احتمال یافتن نفت بسیار كم می شود و فقط می توان انتظار یافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد كروژن یك بافت گرافیتی ثابت پیدا می كند كه با ازدیاد درجه حرارت هیدروكربنی تشكیل نمی شود (نسبت هیدروژن به كربن تغییر نمی یابد). به طور كلی ازدیاد عمق باعث ازدیاد درجه حرارت می گردد كه این ازدیاد درجه حرارت دو اثر دارد:

الف- كراكینگ كروژن و تبدیل مولكولهای بزرگ به مولكولهای كوچكتر مانند تشكیل نفت و گاز
ب- پلیمریزاسیون مولكولها كه به تشكیل متان و گرافیت ختم می گردد (كروژنهای گرافیتی)

نكته مهم دیگری كه در مورد تشكیل هیدروكربنها وجود دارد زمان زمین شناسی می باشد. به عبارت دیگر رسوبات قدیمی تر (از نظر زمین شناسی) در درجه حرارتهای پائین تر، همان محصولی را می دهد كه سنگ مادری با سن زمین شناسی كمتر در درجه حرارتهای بالاتر هیدروكربن تولید خواهد نمود

◄ گاز:
به علت فشار زیاد درون حفره نفتی، مقدار زیادی از گاز در نفت خام حل شده است. به همین دلیل نفت خامی را كه از چاه بیرون می‌آید، قبل از انتقال دادن به پالایشگاه، ابتدا به دستگاه تفكیك مخصوصی می‌برند تا قسمت اعظم گازهای سبك و آب نمك آنرا جدا سازند. گازی كه مستقیماْْ از چاههای نفت خارج می‌شود با گازی كه به این وسیله از نفت خام تفكیك می‌گردد، پس از تصفیه به صورت گاز طبیعی به وسیله‌ی شبكه‌ی گازرسانی برای مصارف سوخت و صنایع پتروشیمی توزیع می‌شود. گاز طبیعی مخلوطی از ئیدروكربنهای سیرشده سبك مانند متان، اتان و اندكی پروپان و بوتان است. قسمت عمده این گاز متان و مقدار كمتری اتان می‌باشد.در این گازها غالباْْ آثاری از نیتروژن، كربن دی اكسید و گاهی ئیدروژن سولفید و هلیم وجود دارد. پس از استخراج نفت آن را پالایش می‌كنند.

◄ پالایش نفت:
پالایش نفت مجموعه عملیاتی است كه به وسیله آنها بسیاری از مواد گوناگون از جمله بنزین، نفت سفید، نفت گاز یا گازوئیل، نفت كوره، گریس، قیر و غیره از نفت خام بدست می‌آید. عملیات اساسی پالایش نفت را به سه دسته كلی تقسیم می‌كنند: الف- جدا كردن مواد ( با استفاده از تقطیر جزء به جزء) ب- تبدیل ( تبدیل اجزاء نامرغوب و كم‌مصرف به اجزاء مرغوب در پالایشگاه) ج- تصفیه فرآورده‌های نفتی بیش از نیم قرن از مصرف فرآورده‌های نفتی به صورتی غیر از سوخت می‌گذرد. به مرور زمان و با پیشرفت علم و تكنولوژی، انسان تعداد روزافزونی از ئیدروكربنها را به طور خالص از سایر فرآورده‌های نفتی جدا كرده و به مصرف تولید سایر مواد شیمیایی و صنعتی رسانیده است. صنایع وابسته به نفت را كه از مواد نفتی محصولات غیرنفتی تهیه می‌كنند را صنایع پتروشیمی می‌نامند. مواد اولیه‌ حاصل از صنعت نفت كه برای تهیه سایر فرآورده‌های شیمیایی به كار می‌رود، مواد پتروشیمی نامیده می‌شود.

آیا می دانستید؟
- گاز طبیعی در حالت عادی بدون بو است. به گاز طبیعی قبل از توزیع یك ماده از تركیبات سولفور به نام تجاری مركاپتان اضافه می‌شود تا هنگام نشت احتمالی گاز به ما كمك كند.

 


سه شنبه 20 بهمن 1388

نانوکامپوزیت‌های دیرسوز

   نوشته شده توسط: محمد s    

نانوکامپوزیت‌های دیرسوز

 با توجه به این که امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی هر جامعه‌ای را پلیمرهایی تشکیل می‌دهند که به‌راحتی می‌سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می‌آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس می‌شود. بر همین اساس، در کشورهای صنعتی، تلاش گسترده‌ای برای ساخت موادی با ایمنی بیشتر در برابر شعله آغاز شده است و در این زمینه نتایج مطلوبی هم به دست آمده است. بر همین اساس و با توجه به تدوین استانداردهای جدید ایمنی، به نظر می‌رسد استانداردهای ساخت مربوط به پلیمرهای مورد استفاده در خودروسازی، صنایع الکترونیک،‌ صنایع نظامی و تجهیزات حفاظتی و حتی لوازم خانگی، در حال تغییر به سوی مواد دیرسوز است. از طرف دیگر مدتی است که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس به عنوان موادی با خواص مناسب مثل تأخیر در شعلهوری، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراین بهنظر می‌رسد که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس می‌توانند جایگزین مناسبی برای مواد پلیمری معمولی باشند؛ برای تهیه پلیمرهای دیرسوز، علاوه بر رفتار آتش‌گیری، عوامل زیادی باید مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اینکه: از افزودنی‌هایی استفاده شود که قیمت تمام شده محصول را خیلی افزایش ندهد. (مواد افزودنی باید ارزان قیمت باشند.)

مواد افزودنی به پلیمرها باید به آسانی با پلیمر فرآیند شود.

مواد افزوده‌شده به پلیمر نباید در خواص كاربردی پلیمر تغییر قابل ملاحظه ایجاد كند.

زباله‌های این مواد نباید مشکلات زیستمحیطی ایجاد کند.

با توجه به این موارد، خاکرس از جمله بهترین مواد افزودنی به پلیمرها محسوب می‌شود که می‌تواند آتش‌گیری آنها را به تأخیر بیندازد و سبب ایمنی بیشتر وسایل و لوازم ‌شود. مزیت دیگر خاک‌ رس فراوانی آن است که استفاده از این منبع خدادادی را آسان می‌کند.

ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاک رس

خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلیمر-نایلون6 که از نظر حجمی فقط حاوی پنج درصد سیلیکات است، بهبود فوق‌العادهای را نسبت به نایلون خالص از خود نشان می‌دهد. مقاومت کششی این نانوکامپوزیت 40 درصد بیشتر، مدول کششی آن 68 درصد بیشتر، انعطاف‌پذیری آن 60 درصد بیشتر و مدول انعطاف آن 126 درصد بیشتر از پلیمر اصلی است. دمای تغییر شکل گرمایی آن نیز از 65 درجه سانتیگراد به 152 درجه سانتیگراد افزایش یافته است. در حالیکه در برابر همة این تغییرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن کاسته شده است.

نتایج تحقیقات حاكی از آن است كه میزان آتشگیری در این نانو كامپوزیت پلیمری حدود 70 درصد نسبت به پلیمر خالص كاهش نشان میدهد و این در حالی است كه اغلب خواص كاربردی پلیمر نیز تقویت میشود. البته كاهش در میزان آتشگیری پلیمرها از قدیم مورد بررسی بوده است. بشر با تركیب مواد افزودنی به پلیمر میزان آتشگیری آنرا كاهش داد ولی متاسفانه خواص كاربردی پلیمر هم متناسب با آن كاهش می­یافته است. در واقع كاهش در آتشگیری همزمان با بهبود خواص كاربری پلیمرها ویژگی منحصر به فرد فناوری نانو است، خصوصاً اینكه تنها با افزودن 6 درصد ماده افزودنی به پلیمر تا 70 درصد آتشگیری آن كاهش مییابد. برخی نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس پایداری حرارتی بیشتری از خود نشان می‌دهند که اهمیت ویژه‌ای برای بهبود مقاومت در برابر آتش­گیری دارد. این مواد همچنین نفوذپذیری کمتری در برابر گاز و مقاومت بیشتری در برابر حلال‌ها از خود نشان می‌دهند.

 


سه شنبه 20 بهمن 1388

زئولیت ها

   نوشته شده توسط: محمد s    

  زئولیت ها

مقدمه:

الف – زئولیت ها اغلب در لایه های رسوبی ، بعد از تشکیل و دفن رسوبات در اثر واکنش آلومینیم سیلیکات با آب حفره ها ، در درزها و شکستگی ها تشکیل شده اند .

ب- شیشه های آتشفشانی سیلیسی را می توان مواد اولیه ( آلومینیم سیلیکات ) مورد نیاز برای تشکیل زئولیت ها در طبیعت دانست.

ج- تمام کانی های گروه زئولیت که تا به حال در حدود 60 نوع آن شناسایی شده اند ، کانی های ثانوی بوده و از تخریب یا دگرسانی کانی های اولیه ای نظیر فلدسپات و فلدسپاتوئید ها ،رس ها و در نهایت از ژلهای سیلیکاته ی طبیعی به وجود می آیند. 

ایران پتاسیل بسیار بالایی در این زمینه دارا می باشد . کانسارهای زئولیت ایران در نواحی دماوند ، سمنان ، کرمان ، گردنه نعل شکن ( جاده ی قم – تهران ) کوه های جنوبی تهران ( کوه مره ) و اطراف حوض سلطان شناسایی شده اند . مساعد ترین نواحی ، جنوب دماوند ، اطراف ورامین ، سمنان در جنوب کوه های طلحه و همچین سر کویر رشم سمنان می باشد.

1-     زئولیت های مصنوعی

زئولیت های مصنوعی مواد شیمیایی ویژه ای با خلوص بالا هستند که دامنه ی کاربرد وسیعی دارند. محققین پیش از سال 1950 جهت تولید زئولیت ها در صدد تشکیل طبیعی و ژئوشیمیایی کانی های شناخته شده بودند و تصور می کردند که تشکیل زئولیت ها مستلزم ایجاد درجه حرارتی در حدود 200 تا 400 درجه سانتیگراد و دهها اتمسفر فشار می باشد .اما در سال 1957 شیمیدان ها موفق شدند زئولیت هایی در دمای پایین(C 0 100 >) و در مقیاس صنعتی تهیه نمایند.

تولید زئولیت ها  

تولید زئولیت ها تحت شرایط گرمآبی انجام می گیرد. اصطلاح گرمابی در اینجا به معنی تبلور زئولیت ها از محلول آب دار حاوی اجزای شیمیایی لازم است.  پلیمرهای آلومینا سیلیس آبدار با وزن مولکولی کم یعنی Si(OH)4 و Al(OH)3 مونومر هایی هستند که در اثر ترکیب با هم واحدهای ساختاری ثانوی را در فاز محلول به وجود می آورند  واحدهای ثانوی یا به طور مستقیم به روی هسته یا وجهی از بلور در حال رشد می نشینند  و یا قبل از اتصال به صورت چند وجهی بزرگتر شکل می گیرند ، بسیاری از واحدهای ساختاری از این قبیل ممکن است در محلول شکل بگیرند ، لکن فقط تعداد معدودی از آن ها هستند که با موفقیت به بلور در حال رشد متصل می شوند  .نوع زئولیت به دست آمده توسط شرایط تولید تعیین می شود .از جمله ی این شرایط می توان به غلظت مواد واکنشگر ،pH ، دما و غلظت مواد افزودنی اشاره نمود.فاکتور های موثر بر فرایند تولید عبارتند از :

1-      طبیعت مواد شرکت کننده در واکنش و فرایند آماده سازی آن ها

2-      روشی که از طریق آن، مخلوط واکنش آماده می شود و ترکیب کلی اجزای مخلوط پس از آماده شدن 

3-      همگن بودن یا غیر همگن بودن

4-      pH مخلوط

5-      زمان ماند در دمای پایین برای ژل ها

6-      نطفه بندی ( هسته زایی )

7-      اضافه کردن افزودنی های خاص

8-      دما و فشار

فاکتور اول نشانگر این هستند که نطفه بندی به وسیله ی متغیر های ترمودینامیکی ای چون ترکیب ، دما یا فشار کنترل نمی شود .بلکه با فاکتورهای حساس محیطی کنترل می گردد. به طور کی واکنشگر ها عبارتند از : سدیم آلومینات ، سدیم سیلیکات ؛ سیلیسیک اسید ، سدیم هیدروکسید که برای تنظیم pH اضافه می شود .

 زئولیت ها ، آلومینو سیلیکات های بلوری و هیدراته فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بویژه سدیم ؛ کلسیم ، منیزیم ، استرانسیم و باریم هستند که شبکه ها ی سه بعدی متشکل از چهار وجهی های  [SiO4]4- و[AlO4]4- دارند. این مواد برای نخستین بار در سال 1756 توسط یک معدن شناس سوئدی به نام فردیک کرونستد شناسایی شده اند و زئولیت نام گرفته اند. واژه زئولیت به معنی سنگ جوشان از ریشه یونایی "زین " به معنای جوشیدن و "لیتوس " به معنای سنگ است . این نام مبتنی بر این واقعیت است که در هنگام حرارت دادن زئولیت ، مقدار زیادی آب، به صورت بخار خارج می شود . از نظر شیمیدان ها زئولیت ساختمانی است از پلیمر های معدنی که دارای اندامی چهار وجهی است ، ساختمان کلی این چهار وجهی به صورت  TO4 است که در آنها ممکن است T یک عنصر سه ظرفیتی مانند Al وB وGa  و یا چهار وجهی نظیر Ge و Si و یا پنج ظرفیتی مثل P باشد و کلیه این چهار وجهی ها از طریق اکسیژن مشترک به یکدیگر متصل می شوند .

بعضی از کاربردهای مهم زئولیت ها به شرح زیر می باشد:

الف- خالص سازی

-          خشک کردن (LNG ؛ گازهای حاصل  از کراکینگ ، سردکننده ها )

-          حذف CO2 (گازطبیعی ، جداسازی هوا به وسیله ی سرد سازی )

-          حذف گوگرد ( شیرین سازی گاز طبیعی وLPG)

-          و...

از زئولیت های طبیعی نیز در بعضی از کاربردها می توان استفاده کرد که عبارتند از :

الف- کاربردها در مقیاس بزرگ

-          به عنوان پرکننده در کاغذ

-          در سیمان ها و بتن ها

-          مکمل غذای حیوانات

-          کاربردهای غربال مولکولی

-          جداسازی اکسیژن و نیتروژن از هوا

-          جاذب های مقاوم به اسید و خشک کردن و خالص سازی

-          تبادلگر یونی در فرایند های کاهش آلودگی

فرمول سلول واحد زئولیت ها معمولا به صورت زیر است:

Mx/nn+ [(AlO2-)x (SiO2)y ] .wH2O

M: کاتیونی با ظرفیت n                                      w : تعداد مولکول های آب بر واحد ساختمانی

x و y : تعداد کل چهار وجهی ها بر سلول واحد           (x+y) : مجموع چهار وجهی ها در سلول واحد

y/x : مقادیر 5-1 را به خود اختصاص می دهند ولیکن زئولیت هایی نیز قابل تهیه هستند که این نسبت در آنها می تواند به 100 یا بیشتر برسد.

قسمتی از فرمول که در کروشه قرار گرفته است ترکیب اصلی شبکه را نشان می دهد.

کاتیون های فلزی که بار آنیونی اضافی در شبکه آلومینو سیلیکاتی را خنثی می سازند ، معمولا از فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هستند و بعضی از آنها می توانند به طور برگشت پذیری تعویض گردند . باقیمانده ی فضای خالی موجود در زئولیت را ، مولکول های آب پر می کنند.

در ساختار زئولیت ها چهار وجهی ها به گونه ای در کنار هم قرار می گیرند که یک ساختار شبکه ای باز با منافذ و سطوح  بسیار زیاد پدید می آورند ، شبکه ی سه بعدی به وجود آمده شامل کانال ها و حفره ها یا قفس های به هم پیوسته اندکه کاتیون ها و مولکول های آب فضاهای بین حفره ها را اشغال می نمایند .معمولا آب موجود در شبکه بلورین زئولیت می تواند با عملیات حرارتی به صورت برگشت پذیر برطرف گردد.

1-      زئولیت های طبیعی : این مواد در ابتدا به صورت یک جزء فرعی اما به صورت گسترده در حفره های بازالتی شناسایی شدند و استفاده از آنها به این صورت ، در مقیاس های صنعتی  عملی سخت و طاقت فرسا بوده است. تشکیل زئولیت ها تنها به ماتریس بازالتی محدود نشده است .بلکه رسوبات متنوعی در چند دهه گذشته شناسایی  شده اند ، زئولیت های طبیعی فراوان بوده و بعضی از رسوبات حاوی زئولیت دارای یک فاز زئولیتی خاص با خلوص 90% می باشد .

از نظر صنعتی زئولیت های طبیعی دارای کاربردهای کمی می باشند که دلیل اصلی آن یکنواخت نبودن خواص آنها است .همچنین ساختمان بلورین این زئولیت ها از نظر اندازه ی حفره ها برای بسیاری از کاربردهای صنعتی مناسب نمی باشند.

در مورد شرایط و علل تشکیل زئولیت ها در طبیعت ، نظریه های گوناگونی ارائه شده است که یک نمونه  از آنها به شرح زیر است :

الف – زئولیت ها اغلب در لایه های رسوبی ، بعد از تشکیل و دفن رسوبات در اثر واکنش آلومینیم سیلیکات با آب حفره ها ، در درزها و شکستگی ها تشکیل شده اند .

 


سه شنبه 20 بهمن 1388

رنگ آمیزی الیاف

   نوشته شده توسط: محمد s    

رنگها و رنگ آمیزی الیاف
رنگ عنصر جدایی نا پذیر طبیعت است. انسان از دیر باز رنگ را در جشن ها و مراسم گوناگون خود به كار می گیرد و رفته رفته شیوه های متعدد بدست آوردن رنگ از طبیعت را می آموزد.از این رو سرآغاز رنگ رزی در اعصار كهن پنهان مانده و نمی توان تاریخ مشخصی برای آن تعیین نمود.ولی مسلم است كه با پیشرفت جوامع بشری، شیوه های سادة رنگ آمیزی به فنون پیچیده مبدل شد.آثار باقی مانده از مردمان غار نشین دوران كهن به خصوص نقاشیهای درون غارها كه به اشكال گوناگون رنگ آمیزی شده اند مؤید قدمت دیرینة آشنایی انسان با رنگرزی است. بنا به نظر پژوهشگران، تمدن های كهن آسیا، مانند چین، هند، ایران از حدود 200 تا 2500 سال پیش از میلاد با موادی كه برای رنگرزی الیاف پشم و ابریشم به كار می رفت آشنایی داشته اند و از آنها به بهترین شكل استفاده كرده اند.
به طور كلی موادی كه برای رنگرزی الیاف استفاده می شود شامل دو دسته مواد طبیعی( سنتی ) , مواد مصنوعی ( شیمیایی )
• مواد طبیعی خود دسته های زیر را شامل می شود:
مواد معدنی ( مثل؛ آلومینیوم، سدیم، مس، سولفور و … )
مواد گیاهی اعم از ریشه، برگ، ساقه، گل، پوست و دانة گیاه ( مثل؛ روناس، اسپرك، زعفران، گردو، پوست پیاز و …. )
رنگ های حیوانی ( مثل؛ قرمز دانه )
• مواد مصنوعی یا شیمیایی نیز خود شامل دسته های گوناگون است كه در اینجا تنها به ذكر نام آنها بسنده می كنیم.
رنگ های اسیدی - رنگ های متالیك - رنگ های كرومی ( دندانه ای ) - رنگ های خمی - رنگ های راكتیو - رنگ های مستقیم - رنگ های گوگردی
نكته: بسیاری از رنگ های مورد استفاده در رنگ رزی الیاف برای تثبیت شدن و ماندگاری بر روی الیاف نیاز به یك نوع ماده كمكی در حین رنگرزی دارند كه این ماده به دندانه معروف است و به رنگ ها امكان نفوذ بیشتر به داخل الیاف را داده و به دوام و شفافیت رنگ بر روی آن می افزاید. از جمله دندانه ها می توان به زاج سفید، سركه، زاج سیاه، قره قروت، برخی اسیدها و … اشاره كرد. _
آشنایی با برخی مواد رنگی طبیعی:
روناس: گیاهی است خودرو و مادة رنگی در ریشة آن است كه پس از سائیدن و آسیاب كردن برای به دست آوردن رنگ های طیف قرمز، ارغوانی و آجری استفاده می گردد.
اسپرك: گیاهی است خودرو و وحشی كه بیشتر از ریشة آن جهت تهیة رنگ های لیمویی، نارنجی و زیتونی استفاده می شود.
برگ مو: در تهیة رنگ های طیف زرد وسبز كاربرد دارد.
انار: میوة درختی كه ارتفاع آن 2 تا 5 متر است و از پوست آن جهت تهیة رنگ های قهوه ای مایل به قرمز و نیز سبز و قرمز استفاده می شود.
گردو: از پوست گردو رنگ های تیره مانند قهوه ای، شتری، كرم حاصل می شود. همچنین با زاج سیاه رنگ سیاه می دهد.
نیل: از درختچه ای به همین نام بدست می آید و از برگ های آن رنگ های طیف آبی و سرمه ای حاصل می شود.
قرمز دانه: حشره ای به شكل كفش دوزك كه ماده اصلی رنگزای آن اسید كارمنیك نام دارد و طیف قرمز از آن حاصل می شود.
سماق: درختچه ای كه به دو گونة پرورشی و كوهی وجود دارد.كه از كلیه قسمت های این گیاه برای رنگرزی استفاده می شود و از آن می توان رنگ بنفش تیره مایل به قهوه ای، سیاه و خاكستری بدست آورد.
مازو: از خانوادة بلوط است و در اختلاط با زاج سیاه رنگ فیلی می دهد.
دوغ ترش: در رنگرزی به خصوص در نواحی اراك برای به دست آوردن رنگ های خیلی روشن از روناس نزدیك به رنگ چهره از دوغ ترش استفاده می شود كه رنگ حاصله به رنگ دوغی معروف است. _
همنشینی رنگ ها:
چگونگی همنشینی رنگ ها در ایجاد هماهنگی بین طرح و رنگ، نقش مهمی ایفا می كند. یك رنگ نسبت به رنگ مجاور آن می تواند تندتر و ملایم تر به نظر آید.
قرمز، زرد و آبی رنگ های اصلی یا درجه یك اند.بنفش ( قرمز + آبی )، نارنجی ( زرد + قرمز ) و سبز ( زرد + آبی ) رنگ های درجة دو یا رنگ های ثانویه هستند. رنگ های درجه سه نیز از اختلاط رنگ های درجة 1 و 2 دست می آیند و نسبت به آنها ضعیف ترند.
برای آنكه رنگ دارای حداكثر تأثیر در تركیب بندی شود نخست رنگ های اصلی درجه 2، سپس برای لطافت بیشتر رنگ های درجه 3 باید به كار رود.
رنگ های متضاد نیز مكمل هم می شوند و در كنار هم جلوه خاصی می یابند.سبز و قرمز - آبی و نارنجی - زرد و بنفش رنگ های متضاد هستند.
به كار بردن نقوش با رنگ تیره در زمینة روشن و نیز نقوش با رنگ روشن در زمینة تیره زیبایی خاصی به طرح می دهند
.


سه شنبه 20 بهمن 1388

رزین 2

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :مقالات - کتاب -هندبوک ،

   رزین
از دیگر محصولات شركت تارابگین رزینهای پایه فنولیك می‌باشد كه در یك كارگاه با امكانات لازم تولید می‌شود. در حال حاضر 3 رآكتور تولید رزین، سیستمهای انتقال مواد اولیه به داخل رآكتورها با اتوماسیون كامل و دقت بالا جهت اندازه‌گیری مواد اولیه، آزمایشگاه شیمی جهت اندازه‌گیری اندیسهای مورد نظر در مواد اولیه و محصولهای تولید شده از امكانات این كارگاه می‌باشد.
   1-انواع رزین:
 رزین جهت مصرف در تولید عایقهای حرارتی و صوتی به منظور شكل‌پذیری الیاف اولیه تولیدی در تولید محصولاتی مانند ایزوپایپ، فنوپانل، فنوفلت استفاده می‌شود.
پس از تزریق این رزین به الیاف اولیه به جهت ایجاد اتصال بین الیاف، این محصولات در دمای 250 درجه سانتیگراد تحت عملیات پخت قرار می گیرد و محصولات را با فشردگی‌های مختلف ایجاد می‌نماید.    
   2- رزول
این رزین جهت استفاده در ساخت گل جوی كه در بستر مسیرهای ذوب آهن از پاتیلهای اصلی هدایت می‌شود ساخته می‌گردد. گل جوی از تركیبات معدنی به صورت پودر شده شامل:

TiO2-CaO-MgO-Fe203-SiO2 و ... است كه با رزول مخلوط شده و به صورت خمیر درمی‌آید. رزول تولید شده توسط این شركت از مواد اولیه با كیفیت بالا تهیه می‌گردد به طوری كه ویژگیهای اصلی آن شامل موارد زیر می‌باشد:
1. درصد رزین جامد بالای 60%
2. رصد كربن باقیمانده بالای 40%
3. PH بابر 10-5/9
4. ویسكوزیته در Ford cap در دمای 25 درجه سانتیگراد بالای Sec.120 می‌باشد.   
ویژگیهای دیگر در گل جوی ساخته شده ار رزول تارابگین مانند مقاومت در دمای 600 درجه سانتیگراد و 250 درجه سانتیگراد، تخلخل در دمای 250 درجه سانتیگراد و 600 درجه سانتیگراد، نتایج رضایت‌بخشی را شامل می‌شود.
با توجه به نیاز بازارهای داخلی در مصرف رزین‌های صنعتی، این شركت توانمندیهای لازم جهت برآورده شدن این نیازها را دارا می‌باشد.

     3- موارد مصرف
پشم خام فله را می‌توان برای عایقكاری بین دو جدار دیوارهای ساختمان، بین دربهای چوبی، جدار دودكشها، منبع اگزوز اتومبیل و دستگاههای صنعتی و برای پر كردن فضاهای فاقد شكل هندسی منظم مصرف كرد.
پشم خام حلاجی شده جایگزین مناسب و بی‌ضرر برای آزبست در تولید لنت ترمز می‌باشد.


سه شنبه 20 بهمن 1388

دماسنج حداقل و حداکثر

   نوشته شده توسط: محمد s    

دماسنج حداقل و حداکثر                 min-max thermometer

این دما سنج ترکیبی از دو دما سنج حداقل و حداکثر  می باشد . این دما سنج از یک لوله شیشه ای U شکل ساخته شده است.  که دو انتهای آن مسدود می باشد.  قسمت پایینی لوله U شکل با جیوه پر شده است. 

علاوه بر جیوه  قسمت بالایی لوله قسمت چپ به طور کامل  از الکل پر شده است اما نصف حجم لوله سمت راست که انتهای آن بصورت یک مخزن گشاد شده می باشد . از الکل  پر شده است و نصف دیگر آن از یک نوع گاز پر شده است. در بالاترین سطح جیوه و در داخل الکل در هر دو ستون شاخص های شیشه ای رنگی که یک سوزن در وسط آن تعبیر شده است وجود دارد در اثر گرم و سرد شدن  و متعاقب آن انبساط و انقباض سطح جیوه بالا و پایین محدود  بالاترین حدی که جیوه در شاخه سمت راست بالا رفته و دمای حداکثر را نشان می دهد.

و اما ویژگی آن :

الف )  یک شاخص فولادی که روی سطح جیوه در هر طرف لوله U شکل شناور است.

ب )  هنگامی که دما بالا می رود  به سبب انبساط الکل ( در لوله سمت چپ شکل ) جیوه در لوله سمت راست به بالا رانده می شود و شاخص فولادی لوله سمت راست را با خود بالا می برد . در این مرحله  سطح الکل در لوله سمت راست نیز بالا می رود

پ )  در این هنگام محل تماس شاخص لوله سمت راست با جیوه  بالاترین دما ،  یا دمای بیشینه ای را که هوا به آن رسیده است نشان می دهد . اگر سطح جیوه در لوله راست پایین بیایید شاخص فولادی همراه با آن حرکت نمی کند و در همان محل قبلی خود در مقابل دمای بیشینه         می ایستد.

ت ) هنگامی که الکل به علت کاهش دما منقبض می شود جیوه از طرف چپ لوله U شکل بالا          می رود و شاخص فولادی دیگر را در این طرف لوله بالا می راند .  محل تماس شاخص فولادی با جیوه پایین تمرین دما یا دمای کمینه را نشان می دهد .  محل این شاخص نیز با گرم تر شدن هوا دیگر تغییر نمی کند .

ث ) با استفاده از آهن ربا این دو شاخص در پایان 24 ساعت شبانه روز به سطح جیوه  برگردانده           می شوند تا برای رو ز بعد آماده باشند .


سه شنبه 20 بهمن 1388

جوش مایعات

   نوشته شده توسط: محمد s    

فشار بخار

مولکولهای یک مایع دارای انرژی جنبشی هستند و انرژی جنبشی مولکول معینی از یک مایع ضمن برخورد با سایر مولکولها دائما تغییر می‌کند. در یک لحظه معین تعدادی از مولکولها دارای انرژی نسبتا زیاد و تعدادی دارای انرژی نسبتا کمی هستند مولکولهایی که انرژی جنبشی آنها زیاد است می‌توانند بر نیروی جاذبه مولکولهای اطراف خود غلبه کرده و از سطح مایع فرار کرده و وارد فاز گاز می‌شوند.

اگر مایع در حال تبخیر در یک ظرف سربسته‌ای محبوس باشد مولکولهای بخار نمی‌توانند از نزدیکی مایع دور شوند و تعدادی از مولکولهای بخار به فاز مایع بر می‌گردند سرانجام حالتی پیش می‌آید که در آن سرعت فرار مولکولها از فاز مایع به بخار (تبخیر) و سرعت برگشت مولکول از فاز بخار به مایع (میعان) برابر می‌شود. فشار بخاری که در دمای معین با مایع خود در حال تعادل است، فشار بخار نامیده می‌شود.

چگونگی جوشیدن یک مایع

وقتی که فشار بخار یک مایع با فشار جو برابر می شود، مایع شروع به جوشیدن می‌کند. در این دما ، بخار حاصل در داخل مایع سبب ایجاد حباب و غلیان خاص جوشش می‌شود. تشکیل حباب در دمای پایینتر از نقطه جوش غیر‌ ممکن است، زیرا فشار جو بر سطح مایع که بیش از فشار داخل آن است، مانع از تشکیل حباب می‌شود. دمای مایع در حال جوش تا هنگامی که تمام مایع بخار نشده است، ثابت می‌ماند در یک ظرف بدون درپوش حداکثر فشار بخاری که هر مایع می‌تواند داشته باشد برابر با فشار جو می‌باشد.

فشار بخار هر مایع تنها از روی دما معین می‌شود. بنابراین اگر فشار بخار ثابت باشد دما نیز ثابت است. برای ثابت ماندن دمای یک مایع در حال جوش باید به آن گرما داده شود. زیرا در فرایند جوش مولکولهای با انرژی زیاد از مایع خارج می‌شوند. اگر سرعت افزایش گرما بیش از حداقل لازم برای ثابت نگهداشتن دمای مایع در حال جوش باشد، سرعت جوشش زیاد می‌شود ولی دمای مایع بالا نمی رود.

تاثیر فشار در نقطه جوش

نقطه جوش یک مایع با تغییر فشار خارجی تغییر می‌کند. نقطه جوش نرمال یک مایع ، دمایی است که در آن فشار بخار مایع برابر با یک اتمسفر باشد. نقطه جوش داده شده در کتابهای مرجع ، نقاط جوش نرمال می‌باشند. نقطه جوش یک مایع را می‌توان از منحنی فشار بخار آن بدست آورد و آن دمایی است که در آن فشار بخار مایع با فشار

نوسانات فشار جو در یک موقعیت جغرافیایی ، نقطه جوش آب را حداکثر تا 2Cْ تغییر می‌دهد. ولی تغییر محل ممکن است باعث تغییرات بیشتر شود، متوسط فشاری که هواسنج در سطح دریا نشان می‌دهد یک اتمسفر ، ولی در ارتفاعات بالاتر کمتر از این مقدار است. مثلا در ارتفاع 5000 پایی از سطح دریا متوسط فشاری که فشارسنج نشان می‌دهد 0.836atm است و نقطه جوش آب در این فشار 95.1Cْ می‌باشد.
وارد بر سطح آن برابری می‌کند.

پایین آوردن نقطه جوش یک مایع

اگر نقطه جوش نرمال مایعی بالا باشد یا مایع در اثر گرما تجزیه شود، می‌توان با کاهش فشار آن را در دماهای پایین به جوش آورد از این روش برای تقطیر مایعات در خلا استفاده می‌شود. مثلا با کاهش فشار تا 0.0121atm می‌توان نقطه جوش 10Cْ که بطور قابل ملاحظه‌ پایینتر از دمای معمولی است، رساند. با کاهش فشار می‌توان آب غیر ضروری بسیاری از فراورده های غذایی را خارج کرده و آنها را تغلیظ کرد. در این روش دمای فراورده مورد نظر به دمایی که ممکن است سبب تجزیه یا تغییر رنگ آن شود، نمی‌رسد.



جدول تغییرات نقطه جوش آب و بنزن بر اثر تغییر فشار
نقطه جوش بنزن بر حسب Cْ نقطه جوش آب بر حسب Cْ فشار بر حسب mmHg
81.2 100.7 770
80.8 100.4 770
80.1 100 750
79.9 99.6 750
79.5 99.3 750
71.2 92.8 584

مخلوطهایی با نقطه جوش ثابت یا آزئوتروپ

بسیاری از مخلوطهای دوتایی ترکیبات آلی تشکیل مخلوطهایی با نقطه جوش ثابت می‌دهند. گاهی سه سازنده در چنین مخلوطی وجود دارند. یعنی آنها مخلوطهایی با نقطه جوش مینیمم هستند اما استثناهایی هم وجود دارد (مخلوط آزئوتروپ آب و اسید فرمیک که نقطه جوش مخلوط بالاتر از نقطه جوش هر یک از اجزا به تنهایی است).

چنانچه مخلوط اولیه A+B نسبت به جزء A غنی‌تر باشد در اثر تقطیر جز به جز ابتدا مخلوط بر اثر تقطیر با نقطه جوش ثابت و با ترکیب درصد M جدا می‌شود. وقتی همه B به این طریق جدا شد، پس از آن باقیمانده A خواهد بود که با ادامه تقطیر به صورت خالص بدست می‌آید. از این روش برای تخلیص انواع مایعات استفاده می‌شود.



جدول نمونه‌ای از مخلوطهای آزئوتروپ
نام ترکیب نقطه جوش هر ترکیب نقطه جوش مخلوط درصد وزنی

ایزوپروپیل
آب
82.3
100
80.4 87.4
12.6

اتیل الکل
تتراکلرید کربن
78.3
76.5
65 20
80

اسید فرمیک
آب
100.8
100
107.3 22.6
77.4


مباحث مرتبط با عنوان


سه شنبه 20 بهمن 1388

پلاستیک های زیستی

   نوشته شده توسط: محمد s    

پلاستیک های زیستی

اطرافمان انباشته از پلاستیک شده است. هر کاری که انجام می دهیم و هر محصولی را که مصرف می کنیم، از غذایی که می خوریم تا لوازم برقی به نحوی با پلاستیک سرو کار داشته و حداقل در بسته بندی آن از این مواد استفاده شده است.در کشوری مثل استرالیا سالانه حدود یک میلیون تن پلاستیک تولید می شود که 40 درصد آن صرف مصارف داخلی می گردد. در همین کشور هر ساله حدود 6 میلیون بسته یا کیسه پلاستیکی مصرف می شود. گرچه بسته بندی پلاستیکی با قیمتی نازل امکان حفاظت عالی از محصولات مختلف خصوصاً مواد غذایی را فراهم می کند ولی متاسفانه معضل بزرگ زیست محیطی حاصل از آن گریبانگیر بشریت شده است. اکثر پلاستیک های معمول در بازار از فرآورده های نفتی و ذغال سنگ تولید شده و غیر قابل بازگشت به محیط هستند و تجزیه آنها و برگشت به محیط چند هزار سال طول می کشد.به منظور رفع این مشکل، محققان علوم زیستی در پی تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر از منابع تجدید شونده مثل ریزسازواره ها و گیاهان می باشند.واژه زیست تخریب پذیر یا Biodegradable به معنی موادی است که بسادگی توسط فعالیت موجودات زنده به زیر واحدهای سازنده خود تجزیه شده و بنابراین در محیط باقی نمانند.استانداردهای متعددی برای تعیین زیست تخریب پذیری یک محصول وجود دارد که عمدتاً به تجزیه 60 تا 90 درصد از محصول در مدت دو تا شش ماه محدود می گردد. این استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است.اما دلیل اصلی زیست تخریب پذیر نبودن پلاستیک های معمول، طویل بودن طول مولکول پلیمر و پیوند قوی بین مونومرهای آن بوده که تجزیه آن را توسط موجودات تجزیه کننده با مشکل مواجه می کند.نمونه بسته بندی با پلاستیک زیست تخریب پذیربا این حال تولید پلاستیک ها با استفاده از منابع طبیعی مختلف، باعث سهولت تجزیه آنها توسط تجزیه­کنندگان طبیعی می گردد. برای این منظور و با هدف داشتن صنعتی در خدمت توسعه پایدار و حفظ زیست­بوم های طبیعی، تولید نسل جدیدی از مواد اولیه مورد نیاز صنعت بر اساس فرآیندهای طبیعی در دستور کار بسیاری از کشورهای پیشرفته قرار گرفته است.به طور مثال دولت امریکا طی برنامه ای بنا دارد تا سال 2010، تولید مواد زیستی را با استفاده از کشاورزی و با بهره برداری از انرژی خورشید با درآمد تقریبی 15 تا 20 میلیارد دلار انجام دهد.در این بین تولید پلیمرهای زیستی جایگاه خاصی دارند. تولید اینگونه پلیمرها توسط طیف وسیعی از موجودات زنده مثل گیاهان، جانوران و باکتری ها صورت می گیرد. چون این مواد اساس طبیعی دارند، بنابراین توسط سایر موجودات نیز مورد مصرف قرار می گیرند و تجزیه کنندگان از جمله مهم ترین این موجودات زنده در موضوع مورد بحث ما می باشند.برای بهره برداری از این پلیمرها در صنعت دو موضوع باید مورد توجه قرار گیرد:الف) دید محیط زیستی: این مواد باید سریعاً در محیط مورد تجزیه قرار گیرند، بافت خاک را بر هم نزنند و به راحتی با برنامه های مدیریت زباله و بازیافت مواد از محیط خارج شوند.ب) دید صنعتی: این مواد باید خصوصیات مورد انتظار صنعت را از جمله دوام و کارایی را داشته باشند و از همه مهمتر، پس از برابری یا بهبود کیفیت نسبت به مواد معمول، قیمت تمام شده مناسبی داشته باشند.در هر دو بخش، مخصوصاً بخش دوم، استفاده از مهندسی تولید مواد برای دستیابی  به اهداف مورد انتظار ضروری است.همانطور که ذکر شد، تولید پلیمرهای تجدید شونده با بهره برداری از کشاورزی، یکی از روش های تولید صنعتی پایدار می باشد. برای این منظور دو روش اصلی وجود دارد:نخست استخراج مستقیم پلیمرها از توده زیستی گیاه می باشد. پلیمرهایی که از این روش تولید می شوند عمدتاً شامل سلولز، نشاسته، انواع پروتئین ها، فیبرها و چربی های گیاهی می باشند که به عنوان شالوده مواد پلیمری و محصولات طبیعی کاربرد دارند.دسته دیگر موادی هستند که پس از انجام فرآیندهایی مانند تخمیر و هیدرولیز می توانند به عنوان مونومر پلیمرهای مورد نیاز صنعت استفاده شوند.مونومرهای زیستی همچنین می توانند توسط موجودات زنده نیز به پلیمر تبدیل شوند که مثال بارز آن پلی هیدروکسی آلکانوات ها می باشند.باکتری ها از جمله موجوداتی هستند که این دسته از مواد را به صورت گرانول هایی در پیکره سلولی خود تولید می کنند. این باکتری به سهولت در محیط کشت رشد داده شده و محصول آن برداشت می شود.رهیافت دیگر جداسازی ژن های درگیر در این فرآیند و انتقال آن به گیاهان می باشد که پروژه هایی در این زمینه از جمله انتقال ژن های باکتریایی تولید PHA به ذرت انجام شده است.نکته ای که نباید از نظر دور داشت این است که علی رغم قیمت بالاتر تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر، چه بسا قیمت واقعی آنها بسیار کمتر از پلاستیک های سنتی باشد؛ چرا که بهای تخریب محیط زیست و هزینه بازیافت پس از تولید هیچ گاه مورد محاسبه قرار نمی گیرد.در ادامه مبحث، تولید پلاستیک های زیست تخریب پذیر PHA به طور اختصاصی مورد بررسی قرار می گیرد.تقریباً تمامی پلاستیک‌های معمول در بازار از محصولات پتروشیمی که غیر قابل برگشت به محیط می‌باشند، به دست می‌آیند. راه‌حل جایگزین برای این منظور، بهره‌برداری از باکتری های خاکزی مانند Ralstonia eutrophus می‌باشد که تا ?? درصد از توده زیستی خود قادر به انباشتن پلیمرهای غیر سمی و تجزیه‌پذیر پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA) هستند. PHA ها عموماً از زیرواحد بتاهیدروکسی آلکانوات و به واسطه مسیری ساده با ? آنزیم از استیل-کوآنزیم A ساخته شده و معروف‌ترین آنها پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) می‌باشد.در خلال دهه40 میلادی شرکت انگلیسی ICI فرآیند تخمیری را طراحی و اجرا کرد که از آن طریق PHB و سایر PHA ها را با استفاده از کشت E.coli تراریخته که ژن‌های تولید PHA را از باکتری‌های تولید کننده این پلیمرهای دریافت کرده بود، تولید می‌کرد.متاسفانه هزینه تولید این پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر، تقریباً ?? برابر هزینه تولید پلاستیک‌های معمولی بود.با وجود مزایای بی‌شمار زیست محیطی این پلاستیک‌ها مثل تجزیه کامل آنها در خاک طی چند ماه، هزینه بالای تولید آنها، باعث اقتصادی نبودن تولید تجارتی در مقیاس صنعتی بود.با این وجود بازار کوچک و پرسودی برای این محصولات ایجاد شد و از پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر برای ساخت بافت های مصنوعی بهره‌برداری گردید. با وارد کردن این پلاستیک ها در بدن، آنها به تدریج تجزیه شده و بدن بافت طبیعی را در قالب پلاستیک وارد شده دوباره‌سازی می‌کند. در این کاربرد تخصصی پزشکی، قیمت اینگونه محصولات زیستی قابل مقایسه با کاربردهای کم ارزش اقتصادی پلاستیک در صنایع اسباب بازی، تولید خودکار و کیف نمی‌باشد.هزینه تولید PHA ها با تولید آنها در گیاهان تراریخته و کشت وسیع در زمینهای کشاورزی، به نحو قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد یافت. این موضوع باعث شد که شرکت مونسانتو در اواسط دهه ?? میلادی امتیاز تولید PHA را از شرکت ICI کسب نماید و به انتقال ژن های باکتری به گیاه منداب بپردازد. مهیا کردن شرایط برای تجمع PHA ها در پلاستید به جای سیتوسل، امکان برداشت محصول پلیمری را از برگ و دانه ایجاد کرد.مهمترین مشکل لاینحل باقی مانده در بخش فنی این پروژه، نحوه استخراج این پلیمر از بافت های گیاهی با روشی کم هزینه و کارآمد می‌باشد.مشکل دیگر در زمینه PHB می‌باشد که در حقیقت مهم‌ترین گروه از PHA ها بوده ولی متاسفانه شکننده بوده و در نتیجه برای بسیاری از کاربردها مناسب نمی‌باشد. بهترین پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر، کوپلیمرهای پلی هیدروکسی بوتیرات با سایر PHA ها مثل پلی هیدروکسی والرات می‌باشند. تولید اینگونه کوپلیمرها در گیاهان تراریخت بسیار سخت تر از تولید پلیمرهای تک مونومر می‌باشد. در سال ???? این مشکلات به همراه مسایل مالی شرکت مونسانتو باعث شد تا این شرکت، امتیاز تولید PHA تراریخت را به شرکت Metabolix واگذار کند.شرکت Metabolix در قالب یک پروژه مشارکتی با وزارت انرژی آمریکا به ارزش تقریبی 8/14 میلیون دلار، برای تولید PHA در گیاهان تراریخته گروه های دیگری نیز برای تولید PHA در گیاهانی مثل نخل روغنی تلاش می‌کنند.باید منتظر بود تا سرانجام شاهد تولید اقتصادی این محصولات دوستدار محیط زیست در آینده‌ای نزدیک بود.


سه شنبه 20 بهمن 1388

پردازش گازطبیعی

   نوشته شده توسط: محمد s    

پردازش گازطبیعی

گازطبیعی كه از زیرزمین تا سرچشمه بالا آورده می شود كاملا با گازطبیعی مصرف كنندگان متفاوت است. اگرچه پردازش گازطبیعی در بسیاری از جنبه ها ساده تر از پردازش و پالایش نفت خام است، اما به اندازه نفت، پردازش آن قبل از استفاده توسط مصرف كنندگان ضروری است.گازطبیعی كه توسط مصرف كنندگان استفاده می شود، بیشتر از متان تشكیل شده است. اگرچه گازی كه در سرچشمه یافت می شود و بیشتر تركیبات آن متان است نیاز به پردازش زیادی ندارد و خالص است.گازطبیعی خام از سه نوع چاه استخراج می شود: چاه های نفت، چاه های گاز و چاه های متراكم. گازطبیعی كه از چاه های نفت استخراج می شود عموما به نام «گاز همراه» شناخته می شود. این گاز می تواند جدا از نفت در تشكیلات وجود داشته باشد (گاز آزاد) یا این كه در نفت خام حل شده باشد (گازمحلول).

گازطبیعی كه از چاه های گاز و متراكم می آید، كه در آن هیچ نفت خامی وجود ندارد یا اگر وجود دارد بسیار اندك است و با نام «گاز همراه» شناخته می شود. چاه های گاز عموما گازطبیعی خام تولید می كنند در حالی كه چاه های متراكم گازطبیعی آزاد به همراه یك هیدروكربن نیمه مایع متراكم تولید می كنند. منبع گازطبیعی هرچه كه باشد، وقتی از نفت خام (در صورت وجود) جدا شد، معمولا در تركیب با دیگر هیدروكربن ها وجود دارد (عمدتا اتان، پروپان، بوتان و پنتانز). به علاوه، گازطبیعی خام حاوی بخار آب، سولفید هیدروژن (S2(H دی اكسیدكربن، هلیوم، نیتروژن و دیگر اجزا است.پردازش گازطبیعی شامل جداسازی تمام هیدروكربن ها و مایعات مختلف از گازطبیعی خالص است. به منظور تولید آن چه كه گازطبیعی خشك به كیفیت خطوط لوله نامیده می شود، خطوط لوله اصلی حمل ونقل اغلب مقرراتی دارند كه براساس آن گازطبیعی هنگام حمل ونقل با خطوط لوله باید تركیبات و كیفیت خاصی داشته باشد. این بدین معناست كه قبل از حمل ونقل، گازطبیعی باید تصفیه شود یا این كه در مراحل تصفیه و پالایش، اتان، پروپان، بوتان و پنتانز باید از گازطبیعی جدا شوند،اما این بدین معنا نیست كه آن ها ضایعات هستند.در واقع، هیدروكربن های همراه كه تحت عنوان «مایعات گازطبیعی» شناخته می شوند Natural Gas Liquids) NGL) می توانند با محصولات حاصل از پردازش گازطبیعی بسیار ارزشمند باشند. NGL ها شامل اتان، پروپان، بوتان، ایزوبوتان و بنزین طبیعی می باشند. این NGL ها به طور جداگانه فروخته می شوند و مصارف متفاوتی دارند، مثل افزایش بازیافت نفت در چاه های نفت، فراهم آوردن موادخام برای پالایشگاه های نفت یا نیروگاه های پتروشیمی به عنوان منابع انرژی.در حالی كه بعضی از اوقات پردازش موردنیاز می تواند در سرچشمه یا نزدیكی آن (پردازش حوزه) انجام شود،پردازش كامل گازطبیعی در یك نیروگاه پردازش گازطبیعی كه معمولا در منطقه تولیدی گازطبیعی قرار دارد، انجام می شود.گازطبیعی استخراج شده به این نیروگاه های پردازش از طریق یك شبكه خطوط لوله جمع آوری انتقال داده می شود. این خطوط لوله قطر كوچك و فشار كمی دارند.یك سیستم جمع آوری پیچیده می تواند از لوله تشكیل شود كه نیروگاه پردازش را به بیش از صدچاه در منطقه ارتباط می دهد. براساس گزارش انجمن گاز آمریكا در سال 2000 حدود 36100 مایل سیستم گردآوری خط لوله در آمریكا وجود داشت.علاوه بر پردازش انجام شده در سرچشمه و در نیروگاه های پردازش متمركز، برخی پردازش های نهایی نیز در «نیروگاه های دو منظوره استخراج» انجام می شود. این نیروگاه ها بر روی سیستم های اصلی خط لوله قرار دارند. اگرچه گازطبیعی كه به این نیروگاه ها می رسد آماده كیفیت خط لوله است، در موارد خاص بازهم مقادیر بسیار كمی از NGLها در آن جا وجود دارد كه دراین نیروگاه ها از گازطبیعی جدا         می شوند.عمل واقعی پردازش گازطبیعی به گازطبیعی خشك، كیفیت خط لوله می تواند بسیار پیچیده باشد، اما معمولا شامل چهار پردازش اصلی است تا ناخالصی های مختلف از آن جدا بشود:

• از میان برداشتن نفت و گاز متراكم

• از میان برداشتن آب

• جداسازی مایعات گازطبیعی

• از میان برداشتن دی اكسید كربن و سولفور

علاوه بر چهار مرحله پردازش بالا، هیترها و ساینده هایی معمولا در سرچشمه یا در نزدیكی آن نصب می شوند. ساینده ها در درجه اول برای برداشتن شن و دیگر ناخالص های بزرگ به كار می روند. هیترها تضمین می كنند كه درجه حرارت گاز زیاد پایین نیفتد. گازطبیعی كه حاوی حتی مقادیر بسیار كمی از آب باشد، هنگام افت درجه حرارت، هیدرات های گازطبیعی در آن شكل می گیرند. این هیدارت ها دارای تركیبات جامد یا نیمه جامدی می باشند كه شبیه كریستال های یخ هستند. با شكل گیری این هیدارت ها در گازطبیعی مانعی در راه، عبور گازطبیعی از میان دریچه ها و سیستم های گردآوری ایجاد می شود. برای كاهش تشكیل هیدرات ها، واحدهای گرمایی با سوخت گازطبیعی عموما در امتداد خط لوله جمع آوری نصب می شوند جایی كه به نظر می رسد هیدارت ها ممكن است تشكیل شوند.

 از میان برداشتن نفت و گاز متراكم

به منظور پردازش و حمل ونقل گازطبیعی محلول همراه، گاز باید از نفتی كه در آن حل شده است، جدا شود. این جداسازی گازطبیعی از نفت بیشتر با ابزاری كه در سرچشمه یا نزدیكی آن نصب می شود، انجام می شود. پردازش عملی برای جدا كردن نفت از گازطبیعی استفاده می شود و ابزاری كه برای این كار استفاده می گردد می تواند به طور گسترده ای فرق كند. اگرچه گازطبیعی خشك كیفیت خط لوله در مناطق جغرافیایی مختلف در عمل یكسان هستند، اما گازطبیعی خام از مناطق مختلف ممكن است تركیبات و نیازمندی های جداسازی مختلف داشته باشند. در بسیاری از موارد، گازطبیعی در نفت زیرزمینی به علت فشاری كه تشكیلات تحمل می كند محلول است. وقتی این نفت و گازطبیعی تولید می شود، ممكن است به علت كاهش فشار خودبه خود گاز از نفت جدا شود. مثل بازكردن سر قوطی نوشابه كه به محض بازشدن مقداری از گازهای محلول در نوشیدنی آزاد می شود.در این موارد، جداسازی نفت و گاز كاملا آسان است و این دو هیدروكربن برای پردازش بیشتر به راه های مجزایی فرستاده می شوند. ابتدایی ترین نوع جدا كننده «جدا كننده سنتی» نامیده می شود.این دستگاه شامل یك مخزن در بسته شده است جایی كه نیروی گرانش برای جدا كردن مایعات سنگین تر مثل نفت و گازهای سبك تر مثل گازطبیعی به كار می رود.

در موارد خاص اگرچه ابزار آلات تخصصی خاص برای جداسازی نفت از گازطبیعی مورد نیاز است، یك نمونه از این نوع ابزار آلات «جدا كننده با درجه حرارت پایین» ( LTX) است. این دستگاه بیشتر برای چاه های تولیدی گاز فشار بالا با نفت خام یا تراكم سبك به كار می رود. این جدا كننده ها از متمایزهای فشار برای خنك كردن گازطبیعی مرطوب و جدا كردن نفت وگاز متراكم استفاده می كنند. گاز مرطوب وارد جدا كننده با درجه حرارت پایین می رود، سپس این گاز به درون جدا كننده با درجه حرارت پایین از طریق یك مكانیسم مسدود جریان پیدا می كند كه گاز را هنگام ورود به جدا كننده منبسط می كند.

این انبساط سریع گاز امكان پایین آوردن درجه حرارت در جدا كننده را فراهم می كند. بعد از جدا كردن مایع، گاز خشك به «تعویض كننده گرما» برمی گردد و توسط گاز مرطوب ورودی گرم می شود. با تغییر فشار گاز در بخش های مختلف جدا كننده امكان تغییر درجه حرارت نیز پدید می آید كه باعث می شود نفت و آب از جریان گاز مرطوب جدا شوند. این ارتباط اولیه با درجه حرارت بالا می تواند برای استخراج گاز از یك جریان مایع نفت استفاده شود.از میان برداشتن آبعلاوه بر جداسازی نفت و دیگر گازهای متراكم از جریان گاز مرطوب، لازم است كه بیشتر آب همراه با گاز از آن جدا شود. بیشتر آب آزاد همراه با گازطبیعی استخراج شده توسط روش های جداسازی ساده در سرچشمه یا در نزدیكی آن از گاز جدا می شود. اگر چه برداشتن بخار آب موجود در محلول گازطبیعی نیازمند عملیات پیچیده تری است. این عملیات شامل رطوبت زدایی از گازطبیعی است كه معمولا در دو مرحله انجام می شود. مرحله جذب با گرفتن بخار آب توسط ماده نم زدا انجام می شود. مرحله (جذب سطحی) زمانی اتفاق می افتد كه بخار آب متراكم و در سطح جمع آوری می شود.

 

 

نم زدایی یا رطوبت زدایی گلایكول

یك نمونه از نم زدایی جذب (absorption) تحت عنوان نم زدایی گلایكول شناخته می شود. در این فرایند، یك مایع نم زدای خشك كننده برای جذب بخار آب از جریان گاز استفاده می شود. گلایكول، ماده اصلی در این فرایند، شباهت شیمیایی به آب دارد. این بدین معناست كه وقتی در تماس با یك جریان گازطبیعی حاوی آب قرار می گیرد، گلایكول آب را از جریان گاز می رباید.

اساسا نم زدایی گلایكول شامل استفاده از حلال گلایكول معمولا دی اتیل گلایكول (DEG) یا تری اتیل گلایكول (TEG) می باشد كه در یك تماس دهنده با جریان گاز مرطوب تماس پیدا می كند. حلال گلایكول آب را از گاز مرطوب جذب می كند. وقتی جذب شد، ذرات گلایكول سنگین تر می شوند و در انتهای تماس دهنده جمع می شوند جایی كه آن ها به بیرون از نم زدا برده می شوند. گازطبیعی كه بدین شكل بیشتر تركیبات آب خود را از دست می دهد، به بیرون از نم زدا انتقال می یاید. حلال گلایكول به همراه تمام آبی كه از گازطبیعی جذب كرده است از میان یك دیگ بخار تخصص یافته كه به منظور بخار كردن آب باقیمانده طراحی شده است، عبور می كند. وقتی آب موجود در این دیگ بخار به حرارت 212درجه فارنهایت می رسد بخار می شود، در حالی كه گلایكول تا 400 درجه فارنهایت بخار نمی شود. این تفاوت درجه جوش جدا كردن آب از محلول گلایكول را آسان می سازد و امكان استفاده دوباره از آن در فرایند نم زدایی را فراهم می كند.نوآوری جدید در این فرایند، اضافه كردن خازن های جدا كننده فلاش تانك است. علاوه بر جذب آب از جریان گاز مرطوب، محلول گلایكول گاه گاهی با خود مقادیر كوچكی از متان و دیگر تركیبات موجود در گاز مرطوب حمل می كند. درگذشته این متان به سادگی از دیگ بخار خارج می شد. علاوه بر هدربخشی از گازطبیعی كه استخراج شده بود، این خروج گاز به آلودگی هوا و تأثیر گاز گلخانه ای كمك می كرد. به منظور كاهش میزان متان و دیگر تركیبات هدر رفته، خازن های جدا كننده فلاش تانك استفاده می شوند تا این تركیبات را قبل از رسیدن محلول گلایكول به دیگ بخار از محلول جدا كنند.

اساسا یك جدا كننده فلاش تانك شامل وسیله ای است كه فشار محلول گلایكول را كم می كند و به متان و دیگر هیدروكربن ها اجازه بخار شدن (فلاش) می دهد. محلول گلایكول سپس به دیگ بخار می رود كه ممكن است با خازن های خنك كننده هوا یا آب مجهز شود. این كار برای جذب هرگونه تركیبات ارگانیك باقی مانده است كه ممكن است در محلول گلایكول باقی مانده باشد.این سیستم ها در عمل نشان داده اند كه می توانند 90 تا 99 درصد از متان را بازیافت كنند.

 نم زدایی ماده خشك كننده جامد

نم زدایی ماده خشك كننده جامد اولین شكل نم زدایی گازطبیعی با استفاده از جذب سطحی است و معمولا شامل دو یا بیشتر برج جذب سطحی است كه با یك ماده خشك كننده جامد پرشده است. مواد خشك كننده معمولی شامل آلومینیوم یا یك ماده ژل مانند سیلیكا دانه دانه است.گازطبیعی مرطوب از میان این برج ها، از بالا تا پایین عبور می كنند. همان طوری كه گازطبیعی از اطراف ذرات ماده خشك كننده عبور می كند آب به سطح ذرات ماده خشك كننده می چسبد با عبور از میان كل بستر خشك كننده تقریبا تمام آب به درون ماده خشك كننده جذب می شود و اجازه می دهد كه گاز خشك از انتهای برج خارج شود.نم زداهای ماده خشك كننده جامد معمولا مؤثرتر از نم زداهای گلایكول هستند و معمولا به عنوان یك نوع از سیستم دو منظوره در طول خطوط لوله گازطبیعی نصب می شوند. این انواع از سیستم های نم زدایی برای مقادیر زیاد گاز تحت فشار بالا بسیار مناسب هستند و معمولا در انتهای یك خط لوله در یك ایستگاه كمپرسور قرار دارند. در این مورد به دو برج یا بیشتر نیاز است چون بعد از دوره خاصی از استفاده ماده خشك كننده در یك برج خاص با آب اشباع می شود. برای تولید دوباره ماده خشك كننده، یك هیتر با درجه حرارت بالا برای گرم كردن گاز تا درجه حرارت بالا استفاده می شود. عبور این گاز گرم شده از میان یك بستر خشك كننده اشباع شده آب موجود در آن را در برج جاذب بخار می كند و آن را خشك می كند و امكان نم زدایی بیشتر گازطبیعی را فراهم می كند.

 

 

در بسیاری از موارد مایعات گازطبیعی (NGL) ارزش بیشتری نسبت به محصولات جدا شده دارند و بنابراین اقتصادی و به صرفه است كه آنها را در جریان گاز جدا كنیم. جدا كردن مایعات گازطبیعی معمولا در یك نیروگاه پردازش نسبتا متمركز انجام می شود و از تكنیك های مشابه به آن هایی كه در نم زدایی گازطبیعی به كار می رفت استفاده می شود.دو قدم اولیه برای عمل آوری مایعات گازطبیعی وجود دارد. اول مایعات باید از گازطبیعی استخراج شود دوم این مایعات گازطبیعی باید از خودشان جدا شوند و به اجزای پایه شان تبدیل شوند.

 استخراج NGL

دو تكنیك اساسی برای جداسازی NGLها از جریان گازطبیعی وجود دارد. روش جذب و روش انبساطی كریوژنیك. این دو فر ایند می توانند تا 90درصد از كل مایعات گازطبیعی را تولید كنند.

 روش جذب

نفت جاذب از نظر تركیب با NGLها شباهت دارد مثل گلایكول كه در تركیب با آب شباهت داشت. قبل از این كه نفت هیچ گونه NGL را بربگیرد با نام نفت جاذب فقیر نامیده می شود. هنگامی كه گازطبیعی از میان یك برج جذب عبور كند در تماس با نفت جاذب، مایعات همراهش در این جاذب حل می كند. «نفت جاذب غنی» در این موقعیت حاوی NGL یا همان مایعات گاز است كه در برج جذب از انتها قرار دارد. این ماده در این مرحله تركیبی از نفت جاذب،پروپان، بوتان، پنتانز و دیگر هیدروكربن های سنگین تر است. نفت غنی به دستگاه های تقطیر نفت فقیر تغذیه می شود. این فرایند امكان بازیافت حدود 75 درصد از بوتان 85 تا 90 درصد از پنتانز و ملكول های سنگین تر از جریان گازطبیعی را فراهم می كند.فرایند جذب اولیه كه در بالا توضیح داده شد می تواند برای افزایش تأثیرش اصلاح شود یا استخراج NGLهای خاص را هدف گیرد. در روش جذب نفت سرد شده جایی كه نفت فقیر از طریق سرد سازی سرد می شود، بازیافت پروپان می تواند تا 90درصد باشد و حدود 40 درصد از اتان می تواند از جریان گازطبیعی استخراج شود. استخراج دیگر مایعات سنگین تر در این روش نزدیك به صد درصد است.

 برداشتن دی اكسیدكربن و سولفور

علاوه بر جداسازی آب، نفت و NGLهای دیگر، یكی از مهم ترین قسمت های پردازش گاز شامل جداسازی دی اكسید كربن و سولفور است. گازطبیعی بعضی چاه ها حاوی مقادیر مهمی از سولفور ودی اكسیدكربن است. این گازطبیعی به علت بوی زننده سولفور بیشتر «گاز ترش» نامیده می شود. گاز ترش غیرمطلوب است چون تركیبات سولفوری كه دارد می تواند بسیار مضر باشد حتی برای تنفس هم مرگ آور است. گاز ترش می تواند هم چنین بسیار فرساینده باشد. به علاوه سولفوری كه در جریان گازطبیعی وجود دارد می تواند استخراج شود و به طور جداگانه وارد بازار شود. در واقع براساس گزارش ها و مطالعات انجام شده تولید سولفور از این طریق می تواند حدود 15درصد از تولید كل سولفور را در بربگیرد. سولفوری كه در گازطبیعی وجود دارد به شكل سولفید هیدروژن (H2S) است و معمولا اگر میزان سولفید هیدروژن از 5.7 میلی گرم در هر مترمكعب گازطبیعی بیشتر شود این گاز، گاز ترش نامیده می شود. فرایند جداسازی سولفید هیدروژن از گازترش، به شیرین كردن گاز نامیده می شود.

 

 

فرایند اولیه شیرین كردن گاز ترش بسیار به فرایند نم زدایی گلایكول و جذب NGL شباهت دارد. اگرچه در این مورد از محلول های آمین برای جدا كردن سولفید هیدروژن استفاده می شود. به این فرایند،«فرایند آمین» می گویند و در 95 درصد از شیرین كردن گازهای ترش به كار می رود. گاز ترش از میان یك برج حركت می كند كه دارای محلول آمین است. تركیب این محلول بسیار به تركیب سولفور شباهت دارد و همان طوری كه گلایكول آب را جذب می كند، سولفور را جذب می كند. دو محلول آمین اساسی وجود دارد كه در این فرایند مورد استفاده قرار می گیرد: مونواتالونامین(MEA) و دی اتالونامین ((DEA هر كدام از این تركیبات در شكل مایع تركیبات سولفور را از گازطبیعی هنگام عبور جذب خواهد كرد. گاز باقی مانده به راستی عاری از تركیبات سولفور است بنابراین آن وضعیت ترش را از دست می دهد. مثل فرایند استخراج NGL و نم زدایی گلایكول محلول آمین استفاده شده می تواند دوباره تولید شود (یعنی زمانی كه سولفور جذب شده جدا شود) و به آن اجازه می دهد تا دوباره برای عمل آوری گازهای ترش بیشتر استفاده شود.

 

 

اگر چه بیشتر شیرین سازی گاز ترش شامل فرایند جذب آمین است امكان استفاده از جاذب های جامد مثل اسفنج های آهنی برای جداسازی دی اكسیدكربن و سولفید وجود دارد.سولفور می تواند جداگانه فروخته شود اگر كه شكل پایه آن كاهش پیدا كند. سولفور پایه یك پودر زرد روشن است و می تواند اغلب در تپه های بزرگی نزدیك نیروگاه های عمل آوری گاز دیده شود. به منظور بازیافت سولفور پایه از نیروگاه پردازش گاز، سولفوری كه ناخالص دارد و از فرایند شیرین سازی به دست می آید باید بیشتر عمل آوری شود. فرایند مورد استفاده برای بازیافت سولفور با نام فرایند «كلاوس» شناخته می شود و واكنش های گرمایی و كاتالیزی استفاده می شود تا عنصر پایه از محلول سولفید هیدروژن استخراج شود.به طور كلی فرایند كلاوس معمولا قادر به بازیافت 97 درصد از سولفور موجود در گازطبیعی است. از آن جایی كه این یك ماده مضر و آلاینده است باز هم تصفیه می شود.پردازش گاز یك قطعه ابزاری از زنجیره با ارزش گازطبیعی است این عمل در تضمین این كه گازطبیعی به شكل پاك و خالص استفاده شود كاربردی و حیاتی است. وقتی گازطبیعی به طور كامل پردازش شد و برای مصرف آماده شد باید از مناطق تولید و پردازش به مناطق مورد نیاز منتقل شود.

  


سه شنبه 20 بهمن 1388

استفاده از هیدروژن در سلول های سوختی

   نوشته شده توسط: محمد s    

تولید الکتریسیته توسط انرژی خورشیدی

یک سلول خورشیدی مستقیما فتون های جذب شده را به بارهای الکتریکی که بمنظور انرژی دادن به مدارهای اضافی استفاده می شود ، تبدیل می کند . تولید انبوه این تجهیزات قادر خواهد بود بخش عمده ای از نیاز به انرژی آینده را از منبع خورشیدی تامین کند . در حال حاضر تولید PV از نوع  p-n Junction  با مقیاس سیلیکون تک بلوری و چند بلوری می باشد که در حدود  %90 بازار جهانی را احاطه کرده است و به عنوان فن آوری نسل اول شناخته می شود . در حالی که نسل دوم این تکنولوژی برپایه ی Cu(In,Ga)Se2 ، CdS/CdTe و انواع دیگر با لایه های چند نیمه رسانایی هنوز در مراحل  آزمایشی هستند ، نسل سوم تکنولوژی PV  بر پایه ی نانو ساختار توجهات زیادی را به دلیل نسبت هزینه / بازده خوبی که دارد مورد توجه قرار داده است .

یک دسته از تجهیزات نانوساختاری PV که نسبت به نوع قبلی ارزش بیشتری از نظر بازده مالی دارد dye-sensitized Solar Cell (DSSC)  می باشد که Gratzel Cell  نیز آن را     می نامند . مرکز DSSC شبکه ای از نانو ساختارهای نیمه رسانا با شکافت نواری گسترده  - معمولا (TiO 2 )  که با تک لایه ای از مولکول های رنگی آلی پوشیده شده است ، می باشد . تیتانیوم دی اکسید خالص تنها در ناحیه ی UV نور را جذب می کند هنگامی که توسط مولکول های رنگی اصلاح شود ، می تواند در ناحیه ی مرئی نیز نور جذب کند .

عملکرد این سل بر پایه ی تزریق مداوم الکترون از مولکول های رنگی برانگیخته به نیمه رسانا می باشد ، هنگامی که الکترولیت مولکول رنگی اکسید شده را کاهش می دهد ، توسط الکترون دهنده هایی باز شارژ می شود .

رسانای حفره ای مورد استفاده در این سل

2,2/,7,7/-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenyl-amine)-9,9/-spirobifluorene (spiro-MeOTAD) می باشد .

کمپلکس رتنیوم  cis-RuL2(NCS)2 (L-2,2/-bypyridine-4,4/-dicarboxylic acid)

معروف به N3 dye )  یا N-719 برای نمک دی تترا بوتیل آمونیوم N3 )حساسیت زا برای این نوع سل می باشد که حداکثر جذب در 518 و 380 نانومتر دارد . بازده تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته %10   است  . یک چالش مهم در این زمینه حذف فاز مایع و جایگزینی آن توسط یک الکترون دهنده ی جامد متناوب یا ساختن تجهیزات پلیمری ناجوراتصال که شامل مخلوطی از پلیمرهای مزدوج با نیمه رساناهای معدنی نانوساختار است ، می باشد .

بیشتر تحقیقات برروی بهینه ساختن مولکول های آلی رنگی که  می توانند بطور گسترده جذب نور را در فرو سرخ نزدیک انجام دهند و پایدار ی گرمایی و نوری خوبی برای DSSC داشته باشند انجام می شود . به علاوه اخیرا سنتز و اصلاح گونه های مختلف نانو مواد TiO2   ، به دلیل توسعه ی تکنیک های عملگر بر روی بر مواد ، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است .

برای مثال نانو کریستالین فیلم اکسید تیتانیوم مزوپروس جهت یافته نسبت به نانوکریستال های نامنظم جهت یافته ی آناتاز بازده تبدیل انرژی %50 درصدی دارند .به غیر از نانو کریستال ها ، نانوتیوب های TiO2  بر پایه ی DSSC یافت شده اند که بدلیل افزایش دانسیته ی الکترون در الکترودها ، بازده بیشتری را نشان می دهند . بعلاوه سلول سوختی بر پایه ی اپال فیلم تیتانیوم اکسید صفحه گسترده معکوس و حسایت زای رنگی جامد هیبریدی آلی ومعدنی بازده تبدیل نوری بهتری را نشان می دهد . همچنین است الکترود اکسید تیتانیوم هیبریدی تشکیل شده ازمخلوطی از فازآناتاز وروتیل .عناصر مختلفی بمنظور اصلاح خواص فیزیکی نانو ساختارهای TiO2  و بسط جذب نوری در ناحیه ی مرئی بکار گرفته شده اند . برای مثال دریافته شده است که نانو کریستال های اکسید تیتانیوم می توانند به میزان %8 نیتروژن را در شبکه ی خود نگه دارند در حالی که پودرهای با مقیاس میکرو و تین فیلم ها   تنها به میزان %2 می توانند . این چنین نانو مواد همراه با ناخالصی نور را به خوبی در ناحیه ی مرئی جذب می کنند در حالی  که اکسید تیتانیوم خالص تنها در ناحیه ی  UV جذب دارد.نانو کریستال های متخلخل لایه نازک  اصلاح شده با نیتروژن در دامنه ی موجی 400 تا 535 نانومتر جذب نور در ناحیه ی مرئی نشان می دهند و جریان نوری 200 برابر نسبت به الکترودهای دی اکسید تیتانیوم خالص دارد. بعلاوه تعداد بسیار کمی از عناصر دیگر می توانند در مواد نانو ساختار دی اکسید تیتانیوم به خوبی نیتروژن جایگیری شوند .

 

استفاده از هیدروژن در سلول های سوختی

 

یک راه موثر برای استفاده از انرژی شیمیایی ذخیره شده در هیدروژن تبدیل مستقیم آن به الکتریسیته از راه استفاده از سلول سوختی می باشد . سلول های سوختی انرژی شیمیایی هیدروژن را بمنظور تولید الکتریسته بدون احتراق و آ لودگی مهار می کنند . یک مزیت عمده ی استفاده از سلول های سوختی ، بازده تبدیل انرژی آن هاست که نسبت به موتورهای احتراقی بالاتر است . یک دسته ی مهم از سلول های سوختی که می تواند در آینده جایگزین موتورهای  احتراقی با وسایل نقلیه ی هیدروژنی شود – سلول های سوختی  غشایی تبادل یون ( یا غشایی الکترولیتی پلیمر ) می باشند

واکنش های الکتروشیمیایی در سلول های سوختی  غشایی تبادل پروتون شامل واکنش اکسایش هیدروژن در لایه ی کاتالیستی آند و واکنش کاهش اکسیژن در لایه ی کاتالیستی کاتد می باشد .

ورودی سلول سوختی در آند آن است ، مولکول های هیدروژن به یون های هیدروژن و الکترون ها تفکیک می شوند . پروتون ها از راه غشای الکترولیتی  به سمت لایه ی کاتالیستی کاتد می روند  و با یون های اکسیژن برروی کاتد واکنش می دهند . یک طرف از غشای الکترولیتی ، الکترودهای متخلخل با نفوذ گازی می باشند که شامل لایه ی فعال کاتالیستی با الکتروکاتالیست ها هستند . برای دستیابی به بالاترین سطح کاتالیستی الکترواکتیو ممکن ، کاتالیزورها معمولا به شکل نانو ذرات هستد . موادی که در حالت معمول فعالیت کاتالیزوری کم یا اصلا فعالیت ندارند در مقیاس نانو رفتار کاتالیزوری ویژه ای از خود نشان می دهند . حامل کربنی رسانایی الکترون را از راه لایه ی الکترواکتیو بوجود می آورد که ساختار متخلخل آن انتقال گاز به الکتروکاتالیزورها را ممکن می سازدوراهی رابرای خروج آب از الکترود بوجود می آورد .کاتد به دلیل سرعت پایین واکنش کاهشی اکسیژن مسئول از دست رفتن انرژی در سلول سوختی غشایی تبادل یون می باشد . بهینه ساختن ولتاژ خروجی نیاز به تغییرات زیادی دارد همانند کاتالیزورهای بادوام که نه تنها باعث افزایش سرعت واکنش شوند بلکه در محیط اسیدی نیز مقاوم باشند . از میان فلزات عنصری پلاتین موردی خوبی برای استفاده در الکتروکاتالیست ها می باشد اگرچه امروزه کار برروی سلول های سوختی غشایی تبادل پروتون به سمت آلیاژهای شامل مقدار Pt کم یا الکتروکاتالیست های بدون Pt می رود . برای مثال کاتالیزورهای سلول های سوختی بر پایه ی نانو ذرات (Ru-Pt) بازده بیشتری نسبت به کاتالیزورهای قدیمی دارند ، آن ها نسبت به سم منواکسیدکربن پایدارتراند و طول عمر بیشتری دارند .تحقیقاتی که سال ها برروی کاتالیزورهای سلول های سوختی انجام شده است نتایج متفاوتی دارد . باید این نکته را مد نظر قرار داد که فعالیت کاتالیستی نانو ذرات به اندازه ، شکل و ترکیب سطحی ذرات بستگی دارد . برای پلاتین ،  انحراف زیادی در فعالیت کاهش اکسیژن در Pt(111)  ، Pt(110)  و Pt(100) دیده شده است .اثر اندازه ی ذرات در کاتالیزورهای پلاتین و اختلاف در نسبت اتم های جایگیری شده بر روی مکان های مختلف ذره بر روی کاهش اکسیژن مطالعه شده است .

یک تحقیق تجربی با عنوان "طراحی الکتروکاتالیست ها " برای بهینه سازی کاتالیزورها توسط Markovic & Ross انجام گرفته که شامل 3 مرحله می باشد.

اولین مرحله با مطالعه ی فعالیت الکتروکاتالیکی سیستم های نمونه (بلورهای منفرد کاتالیزورهای خالص ) بمنظور دستیابی به رابطه ی بین ساختار با مقیاس اتمی و خواص واکنشگرها و واسطه ها شروع می شود . در مرحله ی دوم نانوذرات کاتایزوری برای بدست آوردن اطلاعاتی درباره ی توزیع اندازه ی ذره ، ترکیب و  میکروساختار ، سنتز و شناسایی می شوند و در مرحله ی سوم فعالیت الکتروکاتالیکی نانوذرات حامل مطالعه شده است که وابستگی فعالیت کاتالیزوری بر روی ساختار ، سطح اکسایش و ترکیب نانوذرات را مشخص می کند .محققان دریافته اند که آلیاژ کردن Pt با فلزات واسطه ی غیر کمیاب ممکن است عمل کاتالیزورها را بهبود بخشد و افزایش نسبت عنصری آلیاژها کاتالیزورهای بسیار متنوع تر با ترکیبات متفاوت را منجر می شود . بنابراین روش سنتز مواد ترکیبی با روش تجربی طراحی الکتروکاتالیست ها یک راه موثر برای دستیابی به یک کاتالیزور مناسب برای سلول سوختی       می باشد . تحقیقات بر روی سلول های سوختی غشایی تبادل یون تنها به دستیابی به نانو ذرات کاتالیزوری با Pt کم یا دون Pt محدود نمی شود بلکه شامل بهبود کاتالیزورهای حامل/ الکترودی نیز می شود .

نانو تیوب ها ی کربن به دلیل ساختار و خواص مکانیکی و الکتریکی مخصوصشان به عنوان حامل به جای پودرهای کربن قدیمی مطرح شده اند . نه تنها سطح نانوتیوب های کربن وسیع است بلکه نسبت به پودرهای کربن فعال نفوذ گاز و مایع از راه نانو تیوب های کربن آسان تر است .

با وجود کاتالیزور بر روی نانوتیوب های کربن ، مشکل قدیمی جمع آوری ذرات کربن از الکترود حل شده است . مقایسه ی الکترودهای از جنس نانو تیوب کربن با الکترودهای از جنس پودر کربن نشان می دهد که حامل های کاتالیکی از جنس نانوتیوب بازده Pt را افزایش داده اند .در درصد وزنی مشابه سطح موثرکاتالیزورهایی که بر روی حامل از جنس نانوتیوب قرار گرفته اند نصف کاتالیزورهایی است که بر روی حامل هایی از جنس کربن سیاه قرار گرفته اند . در حالی که فعالیت کاهشی مشابه در هر دو نوع کاتالیزوردیده شده است ، بازده کاتالیزور Pt بر روی حامل نانوتیوب کربن به ازای سطح قابل دسترس بیشتر بوده است . آنتالپی فعال سازی برای حامل نانوتیوب کربن مشابه حامل کربن سیاه می باشد بنابراین افزایش فعالیت حامل از جنس ناوتیوب کربن می تواند به دلیل رسانایی الکترونی بالای آن باشد . آزمایش های دیگر نشان می دهند که حامل های کاتالیستی از جنس نانوتیوب کربن با دوام تر از جنس پودر کربنی آن می باشند .یکی دیگر از مزایای نانوتیوب های کربنی این است که می توان با آن الکترودهایی ساخت که نیاز به اتصال ندارند و از سایر اجزای سلول های سوختی مجزا هستند . الکترودهای مجزا قوی تر از آن هایی هستند که امروزه از آن ها استفاده می شود . الکترودهای نانوتیوب کربنی همچنین طول عمر سلول های سوختی را افزایش می دهند  . یکی از دلایل اصلی شکست الکترودها ، خوردگی مواد آن است ، نانوتیوب های کربنی دیواره های شبیه گرافیت ندارند بنابراین خوردگی در آن ها بوجود نمی آید .


سه شنبه 20 بهمن 1388

اختصارات پاراک

   نوشته شده توسط: محمد s    

وایت اسپیریت :

 

WS

زایلین :

 

X

تولوئن :

 

T

نرمال بوتانل :

 

NB

ایزوبوتانل :

 

LB

بنیان کالا شیمی ، آلکید رزین ، با طول روغن بلند :

 

BAL

بنیان کالا شیمی ، آلکید رزین ، با طول روغن متوسط :

 

BAM

بنیان کالا شیمی ، آلکید رزین ، با طول روغن کوتاه :

 

BAS

بنیان کالا شیمی ، آمینورزین - اوره فرماآلدئید :

 

BA UF

بنیان کالا شیمی ، آمینورزین - ملامین فرماآلدئید :

 

BA MF

بنیان کالا شیمی ، خشک کن - کبالت :

 

BD Co

بنیان کالا شیمی ، خشک کن - سرب :

 

BD pb

بنیان کالا شیمی ، خشک کن - کلسیم :

 

BD Ca

بنیان کالا شیمی ، حلال - نرمال بوتیل استات :

 

BS NBA

بنیان کالا شیمی ، حلال - ایزو بوتیل استات :

 

BS IBA

 

 اینم یه مطلب توپ كه فكر كنم تو كمتر وبلاگی بتونین پیدا كنین


سه شنبه 20 بهمن 1388

ضرب المثل

   نوشته شده توسط: محمد s    نوع مطلب :عمومی ،

یک ضرب المثل یونانی : پول نمک زندگی تاجر است

یک ضرب المثل یوگسلاوی : تنبلی ، دام شیطان است

یک ضرب المثل پرتقالی : اگر گل سرخ را دوست داری ، باید به خار آن نیز دلخوش باشی

یک ضرب المثل اسپانیائی : ثروت همان جا است که دوستانت هستند

یک ضرب المثل انگلیسی : اگر بدنبال دو خرگوش بدوی ، هیچکدام را نخواهی گرفت  

یک ضرب المثل اسکاتلندی : اسب تیزرو که بار نمی کشد

یک ضرب المثل سوئیسی : چشم هر آنچه که خود می بیند باور دارد و گوش هر آنچه که مردم می گویند

یک ضرب المثل ایتالیائی : با پا که رفتی مواظب باش با سر بر نگردی

یک ضرب المثل هلندی : اگر میخواهی آرام بشوی دردهایت را نزد گلها بازگو کن

یک ضرب المثل آلمانی : احمق ، در همه کار دخالت می کند ، بجز کار خود

یک ضرب المثل پاکستانی : بزرگترین حکمت در ضرب المثل است

یک ضرب المثل حبشی : تیغه شمشیر شانس ، برنده نیست

یک ضرب المثل روسی : بازی گربه گریه موش است

یک ضرب المثل عربی : بسیار کسانند که سخن درست را عیب شمارند ، حال آنکه عیب از دریافت نادرست آنهاست

یک ضرب المثل استرالیائی : به کسی که کار کرده است پاداش بده تا تنبلها سوء استفاده نکنند

یک ضرب المثل هندی : پنبه و آتش با هم سازگار نیستند

یک ضرب المثل مجارستانی : خوشبختی از جایی شروع می شود که جاه طلبی پایان می یابد

یک ضرب المثل ژاپنی : انسان با آب بوجود می اید ، ولی با نان زنده است

یک ضرب المثل فرانسوی : اگر همین امروز طلاق می خواهی ، به مادر شوهر سلام مکن

یک ضرب المثل ایرانی : از کوچک ها خطا ، از بزرگان عطا

 یک ضرب المثل نیجریه ای : پیر مرد از عزرائیل فرار میکند ولی کودک زل زل به او نگاه می کند

یک ضرب المثل آمریکائی : اگر خواستی اختیار شوهرت را در دست بگیری ، اختیار شکمش را در دست بگیر

 

 


سه شنبه 20 بهمن 1388

افزودنی و مواد كمك فرایند مورد نیاز در صنعت پلیمر

   نوشته شده توسط: محمد s    

لیز کننده (slip agent) تمام انواع پلاستیك‌ها مولکول های بزرگی با وزن مولکولی بالا هستند كه مذاب آنها ماده ای بسیار لزج و چسبناك است. پلاستیك‌ها به واقع در حالت مذاب وزیر فشار و با عبور از روزنه‌ها، كانال‌ها، لوله‌ها و قالب ها در كوتاه‌ترین زمان ممكن شكل می‌گیرند.برای بدست آوردن سطح تولید بیشتر با كمترین استهلاك ماشین آلات و حداقل مصرف انرژی ضروری است تا چسبندگی مواد مذاب را حتی الامكان كاهش دهیم. با افزودن لیز كننده‌ها و روان كننده‌هامی‌توان اصطكاك داخلی و خارجی را به شدت كاهش داد. لیزکننده یک ماده افزودنی اصلاح کننده است که به عنوان روان کننده درونی استفاده می شود و در طی فرآیند یا بلافاصله پس از آن به سطح جسم مهاجرت کرده و باعث کاهش اصطکاک می گردد. به عبارت دیگر سطح جسم با پوشش نازک و نامریی از این ماده پوشانده می شود تا ضریب اصطکاک کاهش یافته و به تبع آن لغزندگی لازم در سطح جسم ایجاد گردد. خصوصیات: لیزكننده‌ها به‌عنوان مستربچ های کاربردی به گونه ای طراحی شده‌اند كه خواص بسیار خوب ضد اصطکاکی از خود نشان می‌دهند.این افزودنی مستربچی است كه فرآیند تولید پلاستیك را با بهبود خواص لغزندگی و روان کنندگی و كاهش چسبندگی پلاستیك مذاب به اجزای ماشین‌آلات تسهیل می‌كند.در كنار وظیفه اصلی خود، این افزودنی می‌تواند به عنوان تسریع‌كننده ذوب، ضد گره، و… نیز عمل كند. (این افزودنی قابل استفاده در درجات حرارتی بالا نیز می باشد.) مزایا و كاربری‌ها: با استفاده از این افزودنی شما می‌توانید مشکلاتی را كه هنگام استفاده مستقیم از عوامل لیز کننده پودری با آن مواجه می‌شوید را نیز حل كنید(همانند: تطابق ضعیف آنتی اكسیدان‌ها با پلاستیك، پخش شدن ضعیف و ایجاد غبار). افزایش تولید و بهره وری با توجه به کاهش اصطکاک داخلی و خارجی طی فرآیند مناسب برای استفاده در کاربری های نازک به دلیل پخش شوندگی خوب و کوچکی ذرات موارد مصرف: افزودنی لیزكننده ایركو بخصوص برای مصرف در LLDPE-LDPE-HDPE-PP & PVC طراحی شده است. مستربچ لیز كننده به ویژه بسیار مناسب جهت نایلون است. مصرف این مستربچ به نایلون لطافت بخشیده باعث جدا شدن آسان دولبه از همدیگر می‌شود. ضد اشعه ماورابنفش (UV STABILIZER) اشعه ماورا بنفش ساطع از خورشید یا برخی دیگر منایع نوری می‌تواند اثرات نامطلوبی برروی مواد اولیه پلاستیك یا محصول نهایی بگذارد. اشعه ماورا بنفش پیوندهای شیمیایی را در پلاستیك‌ها می‌شكند. این عمل طی فرآیندی به‌نام فتودگراداسیون رخ می‌دهد و اثراتی چون شکستگی، ترك خوردن، تغییر رنگ و از دست دادن خواص فیزیکی مانند قدرت برخورد، نیروی کششی، کشیدگی و … در محصول نهایی برجای می‌گذارد. پایدار کننده های نوری جهت بهبود مقاومت آمیزه پلاستیکی در برابر نور به آن اضافه می گردد. این ماده از اثرات مخرب نور بر پلاستیک ها مانند تغییر رنگ و افت تدریجی خواص مکانیکی و یا اثرات نامطلوب ظاهری جلوگیری می کند. امروزه در بسیاری از پلاستیک ها از این پایدار کننده های نوری استفاده می شود. خصوصیات: افزودنی ضد اشعه ماورا بنفش به‌عنوان مستربچ های کاربردی به گونه ای طراحی شده‌اند كه خواص بسیار خوب ضد نور ماورابنفش از خود نشان می‌دهند و از بروز صدمات ناشی از نور خورشید بر تمامی پلاستیک ها جلوگیری می کند. افزودنی‌های تثبیت كننده نور طول عمر مفید محصول نهایی پلاستیكی را به شدت افزایش می‌دهد. با استفاده از این افزودنی با مناسب ترین قیمت می‌توانید بهترین خواص تثبیت مواد در مقابل نور را با بالاترین كیفیت بدست آورید. مزایا و كاربری‌ها: با استفاده از این افزودنی شما می‌توانید مشکلاتی را كه هنگام استفاده مستقیم از عوامل تثبیت كننده نوری پودری با آن مواجه می‌شوید را نیز حل كنید(همانند: تطابق ضعیف آنتی اكسیدان‌ها با پلاستیك، پخش شدن ضعیف و ایجاد غبار). جلوگیری از تحلیل خواص فیزیکی در محیط خارج و افزایش مقاومت تحت تاثیر شرایط محیطی بهبود خواص به خصوص در پلاستیک های بازیافتی موارد مصرف: افزودنی ضد اشعه ماورا بنفش ایركو بخصوص برای مصرف در LLDPE-LDPE-HDPE-PP & PVC طراحی شده است. مستربچ ضد اشعه ماورا بنفش به ویژه بسیار مناسب جهت انواع قطعات پلاستیکی حساس به نور می باشد. ضدالكتریسیته ساكن (ANTI-STATIC) تمامی پلیمرها بدلیل خواص شیمیایی مولكولی خود دارای خاصیت فیزیکی عایقی الكتریسیته هستند. اما لازمه این خاصیت دارا بودن خاصیت جذب و نگهداری الكتریسسته ساكن است كه این الكتریسیته در تماس با اجسام دارای سطح الکتریکی پایین‌تر به سرعت تخلیه می‌شود. عامل ضد الکتریسیته ساکن در واقع ماده ای است که قابلیت هدایت الکتریکی را در قطعات پلاستیکی با استفاده از ترکیبات جاذب رطوبت ایجاد کرده و در نتیجه از انباشت بارهای ساکن بر روی قطعات پلاستیکی جلوگیری می نماید. این افزودنی از تمركز بارهای الکتریکی در سطح پلاستیك جلوگیری می‌كند. با استفاده از افزودنی ضد الكتریسیته ساكن شما می‌توانید محصول نهایی با خاصیت ضد الكتریسیته ساكن با هزینه مناسب و كیفیت عالی بدست آورید. خصوصیات: افزودنی ضد الکریسیته ساکن دارای اثر پایدار می باشد. برروی رنگ مصرفی اثر سو نمی گذارد افزودنی ضد الکتریسیته ساکن به گونه ای طراحی شده‌اند كه از تشكیل بار الکتریکی ساكن هنگام عبور از روی فرش‌هایی با الیاف مصنوعی یا كفپوش‌های پلاستیكی پیشگیری می نماید و مانع آلودگی سطح پلاستیک در هنگام تولید یا پس از آن می شود. مزایا و كاربری‌ها: پراکندگی مناسب عامل ضد الکتریسیته ساکن در تمام قالب افزایش بهره وری و جلوگیری از تاخیر تولید ناشی از چسبیدن فیلم ها یا ورق های مجاور جلوگیری از ذوب شدن درون اکسترودر بدلیل نقطه ذوب بالا افزودنی افزودنی‌ ضد الكتریسیته ایركو مستربچ هایی هستند كه مشكلات استفاده از پودرهای ضد الكتریسیته ( از جمله سازگاری ضعیف با دیگر افزودنی‌ها، ثبات كم، كثیف كردن وكم كردن زیبایی وخاك‌آلود كردن) را نداشته در عین حال بسیار موثرترند. موارد مصرف: افزودنی ضد الکتریسیته ساکن ایركو بخصوص برای مصرف در LLDPE-LDPE-HDPE-PP & PVC طراحی شده است. مستربچ ضد الکتریسیته ساکن به ویژه بسیار مناسب جهت انواع قطعات پلاستیکی می باشد. واكس 1718 (PE WAX) خصوصیات: این افزودنی مناسب برای رزین های پلی الفین سبک است خاصیت روان کنندگی برای پلیمرهای دارای پلاستی سایزر را دارد روان کننده PVC عاری از پلاستی سایزر ها می باشد قابل انطباق با قطعات لاستیک طبیعی و مصنوعی مزایا و كاربری‌ها: کمک کننده فرآیند برای مواد رنگی افزودنی به پلاستیک ترمیم کننده سطوح برای فیلم سلوفان افزودنی به پارافین سخت و پراکندگی واکس برای رزین سیلیکون برای پوشش کاغذ افزودنی به اسید دیول استر پلی ترفتالیک DOP موارد مصرف: افزودنی پوشش سلوفان افزودنی به اشباع کننده ها، پوشش ها و مواد چسبنده افزودنی به تسمه نقاله های PVC دارای پلاستی سایزر افزودنی به لوله و اتصالات پلاستیکی برای تاسیسات آبشخور کند کننده شعله (FLAME RETARDANT) اكثر پلاستیك‌ها بدلیل دارا بودن ماهیت شیمیایی آلی كم و بیش براحتی آتش می‌گیرند. تلاش‌ها برای توسعه پلاستیك‌های مقاوم در برابر آتش با افزایش روز افزون مصرف پلاستیك توسعه می‌یابد. در نتیجه افزودنی‌هایی با خاصیت كند کنندگی شعله برای تمامی پلاستیك‌ها تهیه شده است كه به شدت امكان آتشگیری را كاهش داده در حقیقت محدوده كاربرد پلاستیك‌ها را افزایش می‌دهد. خصوصیات: مستربچ های کند کننده شعله به هیچ وجه اثر سویی بر رنگ مصرفی ندارد این افزودنی امکان گسترش آتش توسط ماده پلاستیکی در حال سوختن را به شدت کاهش می دهد. مزایا و كاربری‌ها: افزودنی كند كننده شعله به‌عنوان مستربچ های کاربردی به گونه ای طراحی شده‌اند كه خواص بسیار خوب در كاهش خاصیت آتشگیری از خود نشان می‌دهند. بهبود خواص ضد حریق،جلوگیری از كاهش خواص فیزیکی پلاستیك حفاظت شده، جلوگیری از كاهش خواص اكسیدی در پلاستیك حفاظت شده موارد مصرف: افزودنی كندكننده شعله ایركو بخصوص برای مصرف در LLDPE-LDPE-HDPE-PP & PVC طراحی شده است. مستربچ كند كننده شعله به ویژه بسیار مناسب جهت پلاستیك‌ها ست. كمك كننده فرآیند (PROCESSING AID) مشکلاتی نظیر شکستگی ذوب ( پدیده نامطلوبی که گاهی هنگام خروج ماده مذاب از نازل مشاهده می شود و بر اثر آن سطح خروجی دارای ترک و مشوش می شود) زبری سطح،تغییر شكل قالب،كاهش خروجی،خصوصیات نوری نامطلوب در طی بیرون آمدن از فرایند فیلم LLDPE كه غالباً دیده می شوند. با افزودن مستربچ کمک کننده فرآیند این شركت، این گروه مشكلات بکلی از بین می روند و یا كاهش می یابد.این افزودنی شامل تمركز كمك كننده های فرآیند به شكل ساچمه است. همچنین برخوردار از فلئورولاسترومرها (fluoroelastromers) بر پایه پلی اتیلن است. خصوصیات: مستربچ کمک کننده فرآیند به صورت افزودنی گرانول شکل طوری طراحی شده که براحتی قابل استفاده در صنعت باشدمیزان فراریت بسیار پایین در حد 3/0%كارایی این ماده ممكن است تحت تاثیر نمك‌های هالس(HALS) و نیكل ،ثابت كننده‌های ماورا بنفش، وآنتی استات‌های آمینی قرار بگیرد.این محصول باید در جای خشك و خنك دور از تابش مستقیم آفتاب نگهداری شود. مزایا: استفاده آسان‌تر LLPDE (تركیبات غنی) از بین رفتن یا كاهش شکستگی ذوب افزایش خروجی مفید كاهش فشار دستگاه كاهش هزینه‌های انرژی بدون اثرگزاری بر چاپ یا آب‌بندی گرمایی. موارد مصرف: اکستروژن LLDPEو ترکیبی از LLDPE/LDPE & HDPE/LDPE قالبگیری بادی HDPE اکستروژن پلی الفین ها پلیمر مهندسی (ENGINEERED POLYMERS) پلیمرهای مهندسی یا مستربچ های كربنات كلسیم، مستربچ هایی هستند با مقدارهای مختلف كربنات كلسیم بر پایه رزین‌های پلی‌الفین(LDPE, HDPE, PP). این مستربچ‌های افزودنی، پركننده‌هایی برای رزین‌های پلی الفین هستند. خصوصیات: با استفاده از این افزودنی می‌توانید هزینه های تولید را كاهش داده، كیفیت گرم کنندگی و ثبات داده، قابلیت‌های تولید و چاپ را افزایش می‌دهد. دارای كاربردهای گوناگون برای فرآیند مورد نظر شما می‌باشد. بدلیل فرم مستربچی این افزودنی می‌تواند به راحتی با رزین‌های پلی الفین تركیب شود. مزایا: چاپ بهتر تولید بیشتر ثبات طولانی‌تر ضد رشته رشته شدن كاهش هزینه پودر رنگ سفید كاهش گرماگیری موارد مصرف: پلیمرهای مهندسی ایركو بخصوص با قابلیت تطابق مصرف در کلیه پلیمرها طراحی شده است. مستربچ های مهندسی شده به ویژه بسیار مناسب جهت پلاستیك‌ها ست. این شركت توانایی ارائه انواع تركیبات خاص(compound) را با میزان‌های مورد نظر شما دارد. .مطمئنم كه این مطلبو تو هیچ وبلاگی ندیدین یا خیلی به ندرت باشه


سه شنبه 20 بهمن 1388

واژه‌شناسی نفت

   نوشته شده توسط: محمد s    

 واژه‌شناسی نفت
ریشه واژه نفت از واژهٔ اوستایی «نپتا» گرفته شده‌است.[۱] کلدانیان و اعراب آن را از زبان مادی گرفته و «نفتا» خوانده‌اند.[۲] در برخی منابع قدیمی به صورت نفط نیز آمده‌است. در فرانسه نیز Naphte گفته می‌شود و پیش از آن تا سال ۱۲۱۳ میلادی Napte گفته می‌شد که از واژه لاتین Naphta بر گرفته شده بود. ریشه این کلمه واژه پونانی Naphtha به معنی روغن شرقی یا d'o. orientale است.
کلمه نفت در زبان انگلیسی پترولیوم نامیده می‌شود از دو کلمه پترا (لغت یونانی کلمه سنگ) و کلمه اولئوم (روغن) تشکیل شده‌است. نفت مایعی است که عمدتاً از دو عنصر آلی هیدروژن و کربن تشکیل شده و دارای مقادیر کمتری از عناصر سنگین مانند نیتروزن اکسیژن و گوگرد می‌باشد و بصورت طبیعی در زیر زمین و بصورت استثنایی در روی زمین یافت می‌شود.
[ویرایش] تاریخچه نفت
پیشینه کاربرد نفت در جهان اقوام متمدن دوران باستان، بویژه سومری‌ها و آشوری‌ها و بابلی‌ها، در حدود چهار هزار و پانصد سال پیش در سرزمین بین‌النهرین (محل عراق کنونی) با برخی از مواد نفتی که در دریاچه قیر بدست می‌آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به عنوان ماده غیر قابل نفوذ، استفاده می‌کردند. رومی‌ها و یونانی‌ها نیز مواد قیری را برای غیر قابل نفوذ کردن بدنه کشتیها بکار می‌بردند. همچنین برای روشنایی و گرم کردن نیز از آن بهره می‌جستند.با توسعه و پیشرفت تکنولوژی حفاری در اواسط قرن نوزدهم و تکنولوژی تقطیر و پالایش نفت در اواخر قرن نوزدهم و استفاده از آن در موارد غیر سوختی، جهش حیرت‌آوری بوجود آمد. بطوری که امروزه صنایع پتروشیمی نفش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارد.
[ویرایش] منشا نفت
بیشتر دانشمندان منشأ تشکیل نفت را گیاهان و موجودات آلی موجود در اقیانوس‌ها اولیه می‌دانند. باقی‌مانده حیوانات و گیاهانی که میلیون‌ها سال قبل از محیط دریا (آب)، قبل از دایناسورها زندگی می‌کردند در طی سال‌ها توسط لپه‌های گل پوشیده شده‌است. برای تبدیل این موجودات به نفت به گرما و فشار مناسب در طول سالیان دراز نیاز می‌باشد که در صورت وجود این شرایط همراه با سنگ مخزن مناسب نفت به مقدار زیاد در حوضچه نفتی جمع می‌گردد.نفت خام حالت روغنی دارد و به شکلهای جامد، مایع و گاز دیده می‌شود. برخی اوقات به تمام اشکال نفت هیدروکربن نیز گفته می‌شود. اگر نفت در محلی جمع گردد به آن محل حوضچه نفتی می‌گویند. از مجموع چندین حوضچه نفتی یک میدان نفتی حاصل می‌شود. به سنگ متخلخل در بر گیرنده نفت، سنگ مخزن می‌گویند.
[ویرایش] اکتشاف نفت
یک منطقه انتخاب شده را با مطالعه نمونه‌های سنگی زمین مورد استخراج قرار می‌دهند. اندازه گیری‌ها انجام می‌شود و اگر مکان از لحاظ نفتی مکان موفقیت آمیزی باشد، حفاری آغاز می‌شود. بالای چاه ساختاری که دکل نامیده می‌شود، برای جا دادن وسایل و لوله‌های مورد استفاده در چاه ساخته می‌شود. زمانی که حفاری تمام می‌شود، چاه حفر شده یک جریان ثابتی از نفت را به سطح زمین خواهد آورد.
[ویرایش] پالایش نفت
نفت بصورت خام نمی‌تواند مورد ستفاده قرار گیرد و باید در پالایشگاه نفت مورد تصفیه قرار گیرد.
[ویرایش] اندازه گیری نفت
نفت را با بشکه می‌سنجند.هر بشکه حاوی ۱۵۹ لیتر نفت می‌باشد.


تعداد کل صفحات: 15 ... 10 11 12 13 14 15