همجوشی هسته ای

 

از ديرباز آرزوي بشر دستيابي به منبعي از انرژي بوده كه علاوه بر آنكه بتواند مدت مديدي از آن استفاده كند توليد پسماندهاي خطر ناك نيز در پي نداشته باشد.اكنون در هزاره سوم ميلادي اين آرزوي به ظاهر دست نيافتني كم كم به واقعيت مي پيوندد.اكنون بشر خود را آماده مي كند تا با ساخت اولين رآكتور گرما هسته اي (همجوشي هسته اي)آرزوي نياكان خود را تحقق بخشد.سوختي پاك و ارزان به نام هيدروژن,انرژي توليدي اي سرشار و پسماندي بسيار پاك به نام هليوم.

اكنون مي پردازيم به واكنشهاي گرما هسته اي راهكارهاي استفاده از آن.

خورشيد و ستارگان:

سالهاست كه دانشمندان واكنشي را كه در خورشيد و ستارگان رخ داده و در آن انرژي توليد مي كند كشف كرده اند.اين واكنش عبارت است از تركيب (برخورد) هسته هاي چهار اتم هيدروژن معمولي و توليد يك هسته اتم هليوم.اما مشكلي سر راه اين نظريه است.

بالا ترين دمايي كه در خورشيد وجود دارد مربوط به مركز آن است كه برابر 15ضرب در 10 به توان6 مي باشد.در حالي كه در ستارگان بزرگتر اين دما به 20 ضرب در ده به توان 6 مي رسد.به همين خاطر تصور بر اين است كه آن واكنش معروف تركيب چهار اتم هيدروژن معمولي وتوليد يك اتم هليم در ساير ستارگان بزرگ نيست كه باعث توليد انرژي مي شود.بلكه احتمالا چرخه كربن در آنها به كمك آمده و كوره آنها را روشن نگه مي دارد.منظور از چرخه كربن آن چرخه اي نيست كه روي زمين اتفاق مي افتد.بلكه به اين صورت است كه ابتدا يك اتم هيدروژن معمولي با يك اتم كربنC12تركيب مي شود(همجوشي) و يك اتم N13 به علاوه يك واحد گاما را آزاد مي كند.بعد اين اتم با يك واپاشي به يك اتمC13به علاوه يك پوزيترون ويك نوترينو تبديل مي شود.بعد اينC13دوباره با يك اتم هيدروژن تركيب مي شود وN14و يك واحد گاما حاصل مي شود.دوباره در اثر تركيب اين نيتروژن با يك هيدروژن معمولي اتمO15و يك واحد گاما توليد مي شود.O15واپاشي كرده و N15به علاوه يك پوزيترون ويك نوترينو را بوجود مياورد.و دست آخر با تركيب N15با يك هيدروژن معموليC12به علاوه يك اتم هليوم بدست مي آيد.

 

ديديد كه در اين چرخه C12نه مصرف شد و نه به وجود آمد بلكه فقط نقش كاتاليزور را داشت.اين واكنشها به ترتيب و پشت سر هم انجام مي شوند.و واكنش اصلي همان تبديل چهار اتم هيدروژن به يك اتم هليوم است.مزيت چرخه كربن اين است كه سرعت كار را خيلي بالا مي برد. ولي اشكالي كه دارد اين است كه در دماي حد اقل20 ضرب در ده به توان6 شروع مي شود.بنا بر اين احتمال زيادي ميرود كه در ستاره هاي بزرگتر چرخه كربن باعث توليد انرژي مي شود.

محصور سازي

يك تعريف ساده و پايه اي از همجوشي عبارت است از فرو رفتن هسته هاي چند اتم سبكتر و تشكيل يك هسته سنگينتر.مثلا واكنش كلي همجوشي كه در خورشيد رخ ميدهد عبارت است از برخورد هسته هاي چهاراتم هيدروژن وتبديل آنها به يك اتم هليوم .

تا اينجا ساده به نظر ميرسد ولي مشكلي اساسي سر راه است;مي دانيدهسته ازذرات ريزي تشكيل شده است كه پروتون ونوترون جزءلاينفك آن هستند.نوترون بدون بار وپروتون بابارمثبت كه سايربارهاي مثبت رابه شدت ازخودميراند.مشكل مشخص شد؟ بله…اگرپروتونها(هسته هاي هيدروژن)يكديگررادفع ميكنندچگونه ميتوان آنهارادرهمجوشي شركت داد؟

همانطوركه حدس زديد راه حل اساسي آن است كه به اين پروتونهاآنقدرانرژي بدهيم كه انرژي جنبشي آنهابيشترازنيروي دافعه كولني آنهاشود و پروتونها بتوانند به اندازه كافي به هم نزديك شوند.حال چگونه اين انرژي جنبشي را توليد كنيم؟گرما راه حل خوبيست.در اثر افزايش دما جنب و جوش وبه عبارت ديگرانرژي جنبشي ذرات بيشتر و بيشتر ميشود به طوري كه تعداد برخوردها و شدت آنها بيشتر و بيشتر ميشود.به نظر شما آيا ديگر مشكلي وجود ندارد؟ خير,مسئله اساسيتري سر راه است.

يك سماور پر از آب را تصور كنيد.وقتي سماور را روشن مي كنيد با اين كار به آب درون سماور گرما ميدهيد(انرژي منتقل مي كنيد).در اثر اين انتقال انرژي دماي آب رفته رفته بالاتر مي رود و به عبارتي جنب و جوش مولكولهاي آب زياد مي شود.در اين حالت بين مولكولهاي آب برخوردهايي پديد مي آيد.هر مولكول كه از شعله(يا المنت يا هر چيز ديگري)مقداري انرژي دريافت كرده است آنقدر جنب و جوش مي كند تا بالاخره (به علت محدود بودن محيط سماور و آب)انرژي خود رابه ديگري بدهد.مولكول بعدي نيز به نوبه خود همين عمل را انجام ميدهد.بدين ترتيب رفته رفته انرژي منبع گرما در تمام آب پخش مي شود و دماي آب بالا ميرود.خوب يك سوال:آيا وقتي بدنه سماور را لمس مي كنيم هيچ گرمايي حس نمي كنيم؟…بله حس ميكنيم.دليلش هم كه روشن است.برخورد مولكولهاي پر انرژي آب با بدنه سماور و انتقال انرژي خود به آن.هدف ما از روشن كردن سماور گرم كردن آب بود نه سماور.اميدوارم تا اينجا پاسخ اولين مشكل اساسي بر سر راه همجوشي را دريافت كرده باشيد.بله اگر اگر با صرف هزينه و زحمت بالا سوخت را به دمايي معادل ميليونها درجه كلوين برسانيم آيا اين اتمها آنقدر صبر خواهند كرد تا با ديگر اتمها وارد واكنش شوند يا در اولين فرصت انرژي بالاي خود را به ديواره داده وآن را نا بود ميكند؟(...شما بوديد چه مي كرديد؟؟؟...).بنابر اين نياز به ((محصور سازي))داريم;يعني بايد به طريقي اجازه ندهيم كه اين گرما به ديواره منتقل شود.

رسيدن به دماي بالا:

شروع واكنش همجوشي به دماي بسيار بالايي نيازمند است.درست است كه دماي پانزده ميليون درجه دماي بسيار بالايست و تصور بوجود آوردنش روي زمين مشكل و كمي هم وحشتناك مي باشد ولي معمولا در زندگي روزمره دور و برمان دماهاي خيلي بالايي وجود دارند و ما از آنها غافليم.مثلا وقتي در اثر اتصالي سيمهاي برق داخل جعبه تقسيم ميسوزد وشما صداي جرقه آنرا ميشنويد و پس از بررسي متوجه مي شويد كه كاملا ذوب شده فقط به خاطر دماي وحشتناكي بوده كه آن تو به وجود آمده.شايد باور نكنيد ولي اين دما به حدود سي-چهل هزار درجه كلوين ميرسد.البته اين دما براي همجوشي حكم طفل ني سواري را دارد.يا اينكه مي توانيم با استفاده از ولتاژهاي بسيار بالا قوسهاي الكتريكي را از درون لوله هاي مويين عبور بدهيم.به اين ترتيب دماي هواي داخل لوله كه اكنون به پلاسما تبديل شده به نزديك چند ميليون درجه مي رسد.(كه باز هم براي همجوشي كم است).يكي از بهترين راهها استفاده از ليزر است.مي دانيد كه ليزرهايي با توانهاي بسيار بالا ساخته شده اند.مثلا نوعي از ليزر به نام ليزر نوا(NOVA)مي تواند در مدت كوتاهي انرژي اي معادل ده به توان پنج ژول توليد كند.اما بازهم در كنار هر مزيت معايبي هست.مثلا اين ليزر تبعا انرژي زيادي مصرف ميكند كه حتي با صرف نظر از آن مشكل ديگري هست كه ميگويد اگر انرژي توليدي ليزر در آن مدت كوتاه بايد تحويل داده بشود پس براي برقرار ماندن معيار لاوسن (حالا كه مدت زمان محصور سازي پايين آمده)بايد چگالي بالا تر برود.كه در اين مورد از تراكم و چگالي جامد هم بالا تر ميرود.

انواع واكنشها:

براي بهينه سازي كار رآكتورهاي همجوشي و افزايش توان خروجي آنها راههاي متعددي وجود دارد.يكي از اين راهها انتخاب نوع واكنشيست كه قرار است در رآكتور انجام بشود.

ظبق تصوير زير نوعي از واكنش همجوشي بصورتيست كه در آن دو هسته سبك با يكديگر واكنش داده و يك هسته سنگين تر را بوجود مياورند.يعني حاصل تركيب دو هسته دوتريم و توليد يك هسته ترتيم به علاوه يك هسته هيدروژن معموليست. اين واكنش انرژي ده مي باشد.چون تفاوت انرژي بستگي هسته سنگين تر وهسته هاي سبكتر مقداري منفيست.

در اين واكنش مقدار انرژي اي توليدي برابر4MeVمي باشد.

قبلا گفته شد كه بايد براي انجام همجوشي هسته ها به اندازه كافي به هم نزديك بشوند.اين مقدار كافي حدودا معادل3fmمي باشد.چون در اين فاصله ها انرژي پتانسيل الكترواسناتيكي دو دوترون در حدود 0.5MeVهست پس مي توانيم با اين مقدار انرژي دادن به يكي از دوترونها دافعه كولني بين دوترونها ر شكسته و واكنش را شروع كنيم كه بعد از انجام مقدار4.5MeVتوليد مي شود.(0.5MeVانرژي جنبشي به علاوه 4MeVانرژي آزاد شده)

همانطور كه مي بينيد بهترين گزينه واكنش سوم مي باشد

مي توانيم رآكتور خود را طوري طراحي كنيم كه دور ديواره بيروني آن ليتيم مايع تحت فشار جريان داشته باشد.اين ليتيم مايع گرماي توليدي اضافي را از واكنش گرفته و به آب منتقل مي كند و با تبديل آن به بخار باعث مي شود كه توربين و ژنراتور به حركت درآيند و برق توليد بشود.

اما چرا ليتيم؟

قبلا ديديد كه مقرون به صرفه ترين واكنش در رآكتور همجوشي واكنش دوتريم . ترتيم است.در اين واكنش ديديد كه يك نوترون پر انرژي توليد مي شد.اين مساله يعني نوترون زايي مي تواند سبب تضعيف بخشهايي از رآكتور شود.از طرفي براي محيط زيست و مخصوصا سلامتي كساني كه در اطراف رآكتور فعاليت مي كنند بسيار مضر است.اما اگر ليتيم را به عنوان خنك كننده داشته باشيم اين جريان ليتيم همچنين نقش مهم كند كنندگي را بازي خواهد كرد.به اين صورت كه با نوترون اضافي توليد شده در واكنش تركيب شده و سوخت گران قيمت و بسيار كمياب رآكتور رو كه همان ترتيم است توليد مي كند.واكنش دقيق آن به شكل زير است.البته در اين مورد بايد ضخامت ليتيم مايع در جريان حداقل يك متر باشد.

انواع رآكتور:

توكامك يكي از انواع رآكتورهاي همجوشي هسته ايست كه عمل محصورسازي را به خوبي انجام ميدهد.طرح توكامك در دهه پنجاه ميلادي توسط روسها پيشنهاد شد.كلمه توكامك از كلمات "toroidalnaya", "kamera", and "magnitnaya" به معني " اتاقك مغناطيسي چنبره اي" گرفته شده است.

يكي از دلايل و توجيحاتي كه براي چنبره اي بودن محفظه هاي محصور سازي مي شود بيان كرد اين است كه : توپ پر مويي را تصور كنيد كه شما قصد داريد موهاي اين توپ را شانه بزنيد. شما هر طور و از هر طرف كه بخواهيد اين كار بكنيد هميشه دو طرف از موهاي توپ شانه نشده و نامنظم باقي مي ماند.حال به جاي توپ فرض كنيد كه يك كره مغناطيسي داريم .ميخواهيم كه بردارهاي ميدان در سراسر اطراف اين كره يكنواخت و منظم باشند(در واقع همه در يك جهت باشند).بنا به مثال اين كار غير ممكن بوده ونا منظمي در دو طرف كره باعث عدم پايداري محصور ساز مي شود.ولي در يك محصور ساز چنبره اي چنين مشكلي وجود ندارد و يكنواختي ميدان سراسر محصور ساز(توكامك)باعث پايداري آن مي شود.مهم ترين و حياتي ترين وظيفه يك ابزار همجوشي پايدار نگه داشتن پلاسما است.

اسفرومك نوع ديگري از رآكتورهاي همجوشي هسته ايست.

اسفرومك نوع ديگري از رآكتورهاي همجوشيست كه بر خلاف توكامك كه چنبره ايست شكلي كروي دارد.البته تفاوت اسفرومك با توكامك در اين است كه در مركز اسفرومك هيچ جسم مادي اي وجود ندارد.

اسفرومك متاسفانه با بي مهري مواجه شد و به اندازه توكامك مورد توجه واقع نشد.در حالي كه اسفرومك مدت زيادي بعد از توكامك اختراع شد.

در دهه گذشته اغلب تحقيقات در بخش انرژي همجوشي مغناطيسي روي توكامك چنبره اي شكل براي رسيدن به واكنشهاي همجوشي در سطح بالا متمركز شده است.

كار توكامك در ايالات متحده وخارج آن ادامه دارد ولي سازمان دانشمندان انرژي همجوشي در حال بازديد از اسفرومك هستند.

قسمت زيادي از علاقه تجديد شده به پروژه اسفرومك روي تحقيقات فعالي در لاورنس ليورمور در گروهي به نام SSPX (Sustained Spheromak Physics Experiment) متمركز شده است.SSPX در 14ژوئن 1999 در مراسمي با حضور نماينده اي از DOE و با همكاري دانشمنداني از Sandia و آزمايشگاه ملي لس آلاموس آغاز به كار كرد.SSPX يك سري از از آزمايشات است كه براي اين طراحي شده كه توانايي اسفرومك را در اين مورد كه اسفرومك چقدر اين كيفيت را داراست كه پلاسما هاي داغ سوخت همجوشي را درون خود داشته باشد مشخص كند .

به عقيده رهبر پروژه SSPX آقاي David Hill توكامك با دماي بالايي كه در آن قابل دسترسيست (بيشتر از 100ميليون درجه سلسيوس كه بارها بيشتر از دماي مركز خورشيد است)فعلا برنده جريان رهبري پروژه هاي همجوشي به حساب مي آيد.با اين حال ميدانهاي مغناطيسي توكامك بوسيله كويل (سيم پيچ) هاي بيروني بسيار بزرگ كه چنبره رآكتور را كاملا احاطه مي كنند توليد مي شوند.اين كويل هاي بسيار بزرگ هزينه بسيار زياد و بي نظمي و اختلالاتي در كار رآكتور خواهند داشت.

در حالي كه اسفرومك ها پلاسماي بسيار داغ را در يك سيستم ميدان مغناطيسي ساده و فشرده كه فقط از يك سري ساده از كويل هاي كوچك پايدار كننده استفاده ميكند بوجود مي آورد.ميدانهاي مغناطيسي قوي لازم درون پلاسما با چيزي كه دينام مغناطيسي ناميده مي شود توليد مي شوند.

انرژي ده كردن:

مي دانيد درنوعي از رآكتورهاي شكافت هسته اي بوجود آوردن زنجيره واكنشها بوسيله برخورد دادن يك نوترون پر انرژي با هسته يك اتم اورانيم235 انجام مي شود.به اين صورت كه وقتي كه اين نوترون وارد هسته اتم اورانيوم235 مي شود آن را به يك هسته اورانيم236 تبديل ميكند.از آنجا كه اين هسته ناپايدار است به سرعت واپاشي مي كرده و اتمهاي سبكتري به همراه سه نوترون پر انرژي ديگر را توليد مي كند.

توضيح كاملتر اينكه در هسته هاي سنگين پايدار مثل اورانيوم بين نيروهاي الكترواستاتيكي كه مايل هستند ذرات تشكيل دهنده اتم را از هم دور كنند و نيروي هسته اي كه آنها را كنار هم نگه ميدارد تعادل بسيار حساسي وجود دارد كه اين تعادل رو مي توانيم براحتي و به روشي كه گفته شد به هم زده و واكنش شكافت هسته اي را شروع كنيم.واكنش حاصل از يك اتم با توليد كردن سه نوترون پر انرژي ديگر باعث ميشود سه اتم اورانيم ديگر وارد واپاشي بشوند.به همين ترتيب واكنش اصطلاحا زنجيره اي ميشود.

قدر مسلم يك رآكتور همجوشي ايده آل رآكتوريست كه در آن واكنشهاي زنجيره اي داريم. در واقع هدف اساسي در راه ساخت رآكتور همجوشي هسته اي زنجيره اي كردن آن است.اگر قرار باشد كه ما در اين راه انرژي صرف كنيم تا يك مقدار كمتر از آن را بدست بياوريم مطمئنا اين واكنش نه زنجيره ايست نه مفيد.دانشمندان اين رشته مفهومي به نام گيرانش را تعريف كرده اند كه به معني اين است كه مقداري انرژي صرف شروع واكنش كنيم و انرژي بيشتر از سلسله واكنشها بگيريم.در واقع در شرايط گيرانش واكنش زنجيره اي ميشود.يعني نه تنها انرژي توليدي يك واكنش براي انجام واكنش بعد كافيست بلكه مقدار زيادي از آن هم اضافه است وميتواند در اختيار ما براي توليد برق قرار بگيرد.

اگر بخواهيم توكامك يا هر وسيله ديگر كه همجوشي در آن انجام مي شود توان مفيد داشته باشد يعني به ما انرژي بدهد بايد شرايط خاصي داشته باشد. براي آنكه احتمال برخورد ذرات(يونهاي) نامزد همجوشي بالا برود اولا بايد دماي خيلي بالايي درون آن توليد بشود و رآكتور هم بتواند بخوبي دماي بالا را تحمل كند.(اين دما در محدوده ده به توان هشت درجه كلوين مي باشد!)دوما رآكتور بايد اين توانايي را داشته باشد كه درونش چگالي زياد از يونها را وارد كرد و سوم اينكه زمان محصور سازي در آن طولاني باشد.

دماي بالا براي آن است كه بتوانيم تقريبا مطمئن باشيم كه مي توانيم از سد محكم پتانسيل كولني هسته ها بگذريم.چگالي زياد هم براي اين است كه هر چه بيشتر احتمال برخورد هاي كارا بالا برود.

در اين مسير قانوني وجود دارد كه نام آن معيار لاوسون است.به كمك اين معيار مي شود محاسبه كرد كه آيا شرايط طوري هست كه واكنش به گيرانش برسد يا نه.

معيار لاوسن = بايد: مقدار چگالي*مدت زمان محصور سازي > ده به توان20ذره در متر مكعب باشد تا اين واكنش به گيرانش برسد(البته بستگي مستقيم با دماي پلاسما دارد)

اما به طور دقيق تر:

براي رسيدن به شرايط مطلوب درواكنشهاي گرما هسته اي كه در آنها از سوخت دوتريم - ترتيم استفاده مي شود دماي پلاسما (T) بايد در محدوده يك الي سه ضرب در ده به توان هشت درجه كلوين و زمان محصورسازي(تي اي)(تي انديس E) بايد در حدود يك الي سه ثانيه و چگالي (n) بايد حوالي يك الي سه ضرب در ده به توان بيست ذره بر متر مكعب باشد.براي آغاز به كار رآكتور يعني براي رسيدن به كمينه دماي حدود ده به توان هشت كلوين بايد از وسيله گرما ساز كمكي استفاده كرد.بعد از محترق شدن سوخت مخلوط پلاسما باذرات آلفايي كه در اثر احتراق اوليه بوجود اومده اند گرم شده و مي توانيم دستگاه كمكي را از مدار خارج كنيم.از آن به بعد سرعت فعاليتهاي همجوشي با افزايش دادن چگالي پلاسما افزايش پيدا مي كند.با اين وجود افزايش چگالي به بالاي مرزهاي تعيين شده و مطمئن به معني به هم خوردن پايداري پلاسما و يا اينكه خاموش شدن رآكتور را در پي خواهد داشت يا فاجعه.به عبارت ديگه (در صورت افزايش چگالي پلاسما) براي پايدار كردن پلاسما زمان محصور سازي و دماي احتراق و صد البته حجم پلاسما و نقطه پايداري پلاسما با افزايش چگالي بالا تر رفته و شرايط را براي كار سخت تر مي كند.به حالت تعادل در آوردن اين ملزمات با شكل بندي رآكتور در كوچكترين اسپكت ريتو كه به شكل بندي مغناطيسي آن بستگي دارد مقدور ميشود.

نسبت R به a را اسپكت ريتو مي گويند.

خروج پسماندها:

طبق شكل زير كه تصويري از سطح مقطع رآكتور مي باشد نحوه كنترل و خارج كردن پسماندهاي واكنش كه همان هليوم باشند را مشاهده مي كنيد.

واقعيت:

ITERاسم مجموعه ايست كه اولين رآكتور همجوشي جهان را كه از نوع توكامك خواهد بود در فرانسه خواهند ساخت.اين مجموعه متشكل است از كشورهاي: روسيه اروپا ژاپن كانادا چين ايالات متحده و جمهوري كره. آنها در اين راه از فوق هادي ها براي قسمت هاي مغناطيسي رآكتور استفاده مي كنند.توان خروجي اين توكامك 410 مگا وات خواهد بود.

 

 

نویسنده : مهرداد صمیمی فرد

منبع : هوپا

 

 

----------------------------------------------------

 

همجوشی فرآیندی عکس عمل شکافت هسته‌ای است. در فرآیند همجوشی هسته‌ای هسته‌های سبک مانند هیدروژن، دوتریوم و تریتیوم با یکدیگر همجوشی داده شده و هسته‌های سنگین‌تر و مقداری انرژی تولید می‌شود.

برای اینکه همجوشی امکان پذیر باشد هسته‌هایی که در واکنش وارد می‌شوند باید داریای انرژی جنبشی کافی باشند تا بر میدان الکترواستاتیکی پیرامونشان فائق آیند. بنابر این دما‌های وابسته به واکنش‌های همجوشی فوق العاده بالاست.

همجوشی طبیعی

همجوشی به صورت طبیعی هم رخ می‌دهد. انرژی گرمایی که هر روزه زمین و منظومه شمسی را گرم می‌کند ناشی از واکنشهای همجوشی در خورشید است به این نحو که در خورشید (یا در ستارگان دیگر) نیروهای گرانشی قوی باعث می‌شوند ایزوتوپهای هسته‌های هیدروژن به اندازه کافی به هم نزدیک و با هم ترکیب شوند تا هسته هلیوم و مقداری انرژی تولید شود.

مزیت ها :

مزیت همجوشی هسته‌ای نسبت به شکافت هسته‌ای مقایسه می‌شود:

• منابع سوخت آن بسیار فراوان است. به عنوان مثال دو تریوم حدود ۱۵۳ ۰/۰ درصد اتمی ازهیدروژنهای آب اقیانوسها را تشکیل می‌دهد. تریتون نیز در فرایند جذب نوترون توسط لیتیوم قابل تولید است.
• به ازاء هر نوکلئون از ماده سوخت، انرژی تولیدی نسبت به روش شکافت بیشتر است.
• معضل پسماندهای هسته‌ای را ندارد،
• اینکه در هنگام وقوع حوادث احتمالی، راکتور همجوشی از کنترل خارج نمی‌شود.

به عنوان مثالی از انرژی تولیدی در یک راکتور همجوشی می‌توان گفت اگر یک گالن از آب دریا را که دارای مقدارکافی دوترون است در واکنش همجوشی استفاده کنیم معادل ۳۰۰ گالن گازوئیل انرژی بدون آلودگی تولید می‌کند.

محصور سازی مغناطیسی MCF :

فیزیک پلاسمای جدید (از حدود ۱۹۵۲ که در آن ساختن راکتوری بر اساس کنترل همجوشی بمب هیدروژنی پیشنهاد گردید، آغاز میشود.

مراجعه شود به:

• International Thermonuclear Experimental Reactor
• Spherical Stellarator
• DIII-D Experimental Tokamak

همجوشی هسته ای کنترل شده توسط توان های پر توان :

مراجعه شود به :

LLNL Inertial Confinement Fusion

The Cascade inertial confinement fusion reactor concept

SOMBRERO ICF Reactor

عکس بالا چگونگی همجوشی توتریوم و تریتیوم را نشان می دهد .

 

منبع : ویکی پدیا

----------------------------------------------------

 

دید کلی :

همجوشی هسته ای یک منبع انرژی پتاسیل است. که آلودگی آن نسبتاً کم ، تقریبا پایان ناپذیر ، ارزان قیمت و می تواند در دسترس همگان قرارگیرد. استفاده از انرژی همجوشی هسته ای به صورت عملی در ابعاد بزرگ در مرحله آزمایش است.

به نظر می رسد که به وجود آمدن ماشین های بزرگ در حوزه همجوشی گرما هسته ای کنترل شده می توان مسئله انرژی سیاره زمین را حل کرد. تشریح جز به جز تمام سازکارهایی که در همجوشی دخالت دارند امکان پذیر نیست.

ساختار همجوشی هسته ای:

• دوتریوم و تریتیوم ، ایزوتوپ های هیدروژنی مواد قابل احتراق همجوشی هسته ای راتشکیل می دهند. هسته دوتریوم از یک نوترون و یک پروتون تشکیل می یابد. و هسته تریتیوم دارای دو نوترون و یک پروتون است چون بار الکتریکی تمام هسته مثبت است.

• هسته ها درحالت آزاد همدیگر را دفع می کنند. برای اینکه همجوشی هسته ای بین دو هسته صورت گیرد، باید که انرژی هسته ها نسبت به رانش کولنی به قدر کافی زیادباشد. وقتی هسته ها به حد کافی به هم نزدیک می شوند یک نیروی جاذبه ای هسته ای قوی سبب اتصال هسته ها می شود. و در این صورت انرژی آزاد شده مساوی با انرژی همبستگی هسته دارد.

• هسته های ترکیب یافته ناپایدار هستند. و با تجزیه به یک عده از ذرات هسته های دیگر به حالت پایای نهایی می رسد.

• انرژی بستگی حالت کمتر پایا از انرژی هسته ترکیب یافته است و بنابر این انرژی آزاد شده بصورت انرژی جنبشی محصولات تجزیه ظاهر می شود.

• حالتی از ماده که در آن باید هسته ها وجود داشته باشد، تا همجوشی صورت پذیرد، پلاسما نامیده می شود. برای تشکیل پلاسما گاز مورد نظر باید به قدری گرم شود و به دمایی برسد که الکترون ها ازاتم ها جدا شوند.

• در انرژی های بالا احتمال برخورد در یون با نیروی کافی برای نفوذ به سد های کولنی رانش نسبی آنها که قادر می سازد، تا نیروی هسته ای این یون ها را به هم جوش دهد، کوچک است. بنابر این برای همجوشی هسته ای تراکم یون ها باید خیلی زیاد باشد.

شرایط لازم برای یک راکتور همجوشی هسته ای:

انرژی تولید شده به توسط واکنش گرما هسته ای باید زیادتر از اتلاف های گوناگون باشد. نخست از اتلاف های حرارتی صرف نظر می شود در یک پلاسما اتلاف به علت یونش وجود ندارد. ولی گاز تشعشع هسته ای می کند و انرژی اتلافی در این حالت می تواند بسیار قابل ملاحظه باشد. قسمت بیشتر اتلاف توسط اشعه ایکس یا تابش ترمزی است، که بر اثر گذشتن الکترون ها از میدان الکتریکی هسته های پلاسما این اشعه تولیدمی شود.

سوخت های همجوشی:

• فرایندهای طبیعی و نتایج حاصل از آنها نشان داده است که واکنش ها ی همجوشی هسته ای گوناگون وجود دارد. تفاوت واکنش های مختلف هسته های در میزان سوختی است که از واکنش ها خارج می شود. مقدار Q واکنش (انرژی حاصل از واکنش) و بستگی احتمال انجام واکنش به خواص جنبشی مواد واکنش کننده ها می باشد. واکنش همجوشی که درشرایط آزمایشگاهی انجام می شود و جهت تولید توان مناسب واکنش واکنش دوتریوم با تریتیوم است که از این واکنش یک اتم هلیوم ویک نوترون و به مقدار 17.6 Mev انرژی تولید می شود.

• واکنش همجوشی قابل دسترسی دیگر ، در برگیرنده هسته دوتریوم به عنوان سوخت است. از ترکیب دو تا دوتریوم یک پروتون و یک تریتیوم و مقداری انرژی آزاد می شود (حدود 4.1 Mev).

• ازآنجا که راکتورها ی همجوشی هسته ای سوختشان دوتریوم و ترینیوم می باشد، تحقیقات انجام شده نشان می دهد که اقیانوس های جهان و همچنین دریاچه های آب شیرین و رودخانه ها نیز در برگیرنده ی دوتریوم ، کافی هستند. ولی ترینیوم یک ماده ی رادیو اکتیو پخش کننده ذره بتا با نیم عمر 12.3 سال کمیاب است.

• موجودی تریتیوم در اقیانوس ها در اتمسفر در حال تعادل که بوسیله پرتوهای کیهانی تولید می شود، نزدیک به 20 کیلو گرم بر آورد می شود. در صورتی که ممکن است برای هر راکتور قدرت پایه که بر اساس ایستگاه مرکزی پایه گذاری شده، یک حسابرسی کمیتی چند کیلو گرم لازم باشد. یک نیروگاه در هرروز کاری نزدیک به 153 گرم تریتیوم مصرف می کند.

تخت جمشید

تخت جمشید ،مجموعه ای از کاخهای بسیار باشکوهی است که ساخت آنها در سال ب512 قبل از میلاد آغاز شد و اتمام آن 150 سال به طول انجامید.تخت جمشید در محوطة وسیعی واقع شده که از یک طرف به کوه رحمت و از طرف دیگر به مرودشت محدود است . این کاخهای عظیم سلطنتی در کنار شهر پارسه که یونانیان آن را پرسپولیس خوانده اند ساخته شده است .

 

ساختمان تخت جمشید در زمان داریوش اول در حدود 518 ق . م ، آغاز شد. نخست صفه یاتختگاه بلندی را آماده کردند و روی آن تالار آپادانا و پله های اصلی و کاخ تچرا را ساختند . پس از داریوش ، پسرش خشایارشا تالار دیگری را بنام تالار هدیش را بنا نمود و طرح بنای تالار صد ستون را ریخت . اردشیر اول تالار صد ستون را تمام کرد . اردشیر سوم ساختمان دیگری را آغاز کرد که ناتمام ماند . این ساختمانها بر روی پایه هایی ساخته شــده که قسمتـی از آنها صخره های عظیم و یکپارچه بوده و یا آنها را در کوه تراشیده اند .

معماری هخامنشی ، هنری است از نوع تلفیق و ابداع که از سبک معماریهای بابل و آشور و مصر و شهرهای یونانی آسیای صغیر و قوم اورارتو اقتباس شده و با هنر نمایی و ابتکار روح ایرانی نوع مستقلی را از معماری پدید آورده است . هخامنشیان با ساختن این ابنیة عظیم می خواستند عظمت شاهنشاهی بزرگ خود را به جهانیان نشان دهند.

 

 

تخت جمشید

اسناد تخت جمشید و کارگران مزد بگیر
در اواخر سال 1312 شمسی براثر خاکبرداری در گوشة شمال غربی صفه تخت جمشید قریب چهل هزار لوحه های گلی به شکل و قطع مهرهای نماز بدست آمد .
بر روی این الواح کلماتی به خط عیلامی نوشته شده بود . پس از خواندن معلوم شد که این الواح عیلامی اسناد خرج ساختمان قصرهای تخت جمشید می باشد . از میان الواح بعضی به زبان پارسی و خط عیلامی است . از کشف این الواح شهرت نابجایی را که می گفتند قصرهای تخت جمشید مانند اهرام مصر با ظلم و جور و بیگار گرفتن رعایا ساخته شده باطل گشت .
زیرا این اسناد عیلامی حکایت از آن دارد که به تمام کارگران این قصرهای زیبا ، اعم از عمله و بنا و نجار و سنگتراش و معمار و مهندس مزد می دادند و هر کدام از این الواح سند هزینة یک یا چند نفر است .
کارگرانی که در بنای تخت جمشید دست اندرکار بودند ، از ملتهای مختلف چون ایرانی و بابلی و مصری و یونانی و عیلامی و آشوری تشکیل می شدند که همة آنان رعیت دولت شاهنشاهی ایران بشمار می رفتند .

گذشته از مردان ، زنان و دختران نیز به کار گل مشغول بودند . مزدی که به این کارگران می دادند غالباً جنسی بود نه نقدی ، که آنرا با یک واحــد پـول بابلی به نام « شکــل » سنجیده و برابر آن را به جنس پرداخت می کردند . اجناسی را که بیشتر به کارگران می دادند و مزد آن محسوب می شدعبارت از : گندم و گوشت .

اسکندر مقدونی در یورش خود به ایران در سال 331 قبل از میلاد، آنرا به آتش کشید.
تاریخنگاران در مورد علت این آتش سوزی اتفاق رای ندارند. عده ای آنرا ناشی از یک حادثه غیر عمدی میدانند ولی برخی کینه توزی و انتقام گیری اسکندر را تلافی ویرانی شهر آتن بدست خشایار شاه علت واقعی این آتش سوزی مهیب میدانند.


تصویری از عظمت کاخها
ازآنچه امروز از تخت جمشید بر جای مانده تنها می توان تصویر بسیار مبهمی از شکوه و عظمت کاخها در ذهن مجسم کرد. با این همه می توان به مدد یک نقشه تاریخی که جزئیات معماری ساختمان کاخها در آن آمده باشد و اندکی بهره از قوه تخیل، به اهمیت و بزرگی این کاخها پی برد.

نکته ای که سخت غیر قابل باور می نماید این واقعیت است که این مجموعه عظیم و ارزشمند هزاران سال زیر خاک مدفون بوده تا اینکه در اواخر دهه1310خورشیدی کشف شد.

                             

چیزی که در نگاه اول در تخت جمشید نظر بیننده را به خود جلب می کند، کتیبه ها و سنگ نبشته های گذر خشایارشاه است که به زبان عیلامی و دیگر زبانهای باستانی تحریر شده است. از این گذر به مجموعه کاخهای آپادانا می رسیم، جائی که در آن پادشاهان بار میدادند و مراسم و جشنهای دولتی در آن برگذار می شد.

مقادیر عمده ای طلا و جواهرات در این کاخها وجود داشته که بدیهی است در جریان تهاجم اسکندر به غارت رفته باشد.
تعداد محدودی از این جواهرات در موزه ملی ایران نگهداری می شود. بزرگترین کاخ در مجموعه تخت جمشید کاخ مشهور به "صد ستون" است که احتمالا یکی از بزرگترین آثار معماری دوره هخامنشیان بوده و داریوش اول از آن به عنوان سالن بارعام خود استفاده می کرده است.
تخت جمشید در 57 کیلومتری شیراز در جاده اصفهان و شیراز واقع شده است.

--------------------------------------------------

 

پارسَه یا تخت جمشید نام یکی از شهرهای باستانی ایران است که در روزگار باستان پایتخت شاهنشاهی ایران بوده است. تخت جمشید محل برگذاری آیین‌های بهاری هخامنشیان بوده است. اسکندر مقدونی سردار یونانی به ایران حمله کرد و این مکان را به آتش کشید. امّا ویرانه‌های این مکان هنوز هم در نزدیکی شیراز مرکز استان فارس برپا است. این مکان هم‌اکنون از مکان‌های باستانی ایران است.

         

                  نمایی از «کاخ آینه» در تخت جمشید

نام تخت جمشید

تخت جمشید نام امروزی «پارسَه» است. «پارسه» از زبان پارسی باستان است و یونانیان آن را پِرسپولیس (به یونانی یعنی «پارسه شهر») خوانده‌اند.

مردم محلی این مکان را جایگاه تاجگذاری پادشاه باستانی جمشید پیشدادی می‌‌دانسته‌اند.

پیشینه

این بنا را تخت جمشید یا قصر شاهی جمشید پادشاه اسطوره ای ایران مینامند که در شاهنامه فردوسی بزرگ ساختن کاخهای باشکوه به او که دیو و جنها تختش را حمل میکردند نسبت داده شده است. عقائد مختلفی درباره تخت جمشید وجود دارد:پایتخت،خزانه،مکانی مقدس ،محل برگذاری جشنها،نوعی سازمان ملل یا مجلس بزرگان و دانشمندان. آنگونه که در منابع متعدد و گوناگون تاریخی آمده است ساخت تخت جمشید در حدود 25 قرن پیش در دامنه غربی کوه رحمت،به عبارتی میترا یا مهر و در زمان داریوش اول(داریوش کبیر)هخامنشی آغاز گردید و سپس توسط جانشینان وی با تغییراتی در بنای اولیه آن ادامه یافت. بر اساس خشت نوشته های کشف شده در تخت جمشید در ساخت این بنای با شکوه معماران،هنرمندان،استادکاران،کارگران،زنان و مردان بیشماری شرکت داشتند که علاوه بر دریافت حقوق از مزایای بیمه کارگری نیز استفاده میکردند.

چگونگی سازه

وسعت‌ کامل کاخ‌های‌ تخت‌ جمشید ۱۲۵ هزار متر مربع‌ است که بر روی سکوئی که ارتفاع آن بین ۸ تا ۱۸ متر بالاتر از سطح جلگهٔ مردوشت است، بنا شده‌اند^[1] و از بخش‌های‌ مهم‌ زیر تشکیل‌ یافته‌ است‌:

·                     کاخ‌های‌ رسمی‌ و تشریفاتی‌ تخت جمشید (کاخ دروازه ملل)

·                     سرای‌ نشیمن‌ و کاخ‌های‌ کوچک‌ اختصاصی‌

·                     خزانه‌ٔ شاهی‌

·                     دژ و باروی‌ حفاظتی‌

 

            

یکی از سرستون‌ها

 

 

پلکان‌های ورودی سکو و دروازهٔ خشایارشا

راه‌ ورود سکو‌، دو پلکان‌‌ است‌ که روبروی یکدیگر و در بخش شمالغربی مجموعه قرار دارندکه همچون دستانی است که آرنج خویش را خم کرده و بر آن است تا مشتاقان خود را از زمین بلند کرده و در سینه خود جای دهد. این پلکان‌ها‌ از هر طرف‌ ۱۱۱ پله‌ٔ پهن‌ و کوتاه(به ارتفاع10 سانتیمتر)‌ دارند. پله ها را کوتاهتر از معمول ساخته‌اند تا راحتی و ابهت میهمانان (که تصاویرشان با لباسهای فاخر و بلند بر دیوارهای تخت جمشید نقش بسته) هنگام بالا رفتن حفظ شود. بالای‌ پلکان‌ها، بنای‌ ورودی‌ تخت‌ جمشید،‌ «دروازه‌ بزرگ‌» یا «دروازهٔ خشایارشا»، قرار گرفته‌است. ارتفاع این بنا ۱۰ متر است. این بنا یک ورودی اصلی و دو خروجی داشته ‌است که امروزه بقایای دروازه‌های آن برجاست. بر دروازهٔ غربی و شرقی طرح مردان بالدار و بر و طرح دو گاو سنگی‌ با سر انسانی‌ حجاری‌ شده‌ است‌. این دروازه‌ها در قسمت فوقانی با شش کتیبهٔ میخی به زبان‌‌هایی چون بابلی و عیلامی^{[نیاز به ذکر منبع]} تزیین یافته‌اند. این کتیبه‌ها پس از ذکر نام اهورامزدا به اختصار بیان می‌کند که: «هر چه بدیده زیباست، به خواست اورمزد انجام پذیرفته‌است.»^[2]

دو دروازه‌ خروجی‌ یکی‌ رو به‌ جنوب‌ و دیگری‌ رو به‌ شرق‌ قرار دارند و دروازه جنوبی‌ رو به‌ کاخ‌ آپادانا، یا کاخ‌ بزرگ‌ بار، دارد.

 

پلکان‌های کاخ آپادانا

کاخ آپادانا در شمال و شرق دارای دو مجموعه پلکان است. پلکان‌های شرقی این کاخ که از دو پلکان - یکی رو به شمال و یکی رو به جنوب - تشکیل شده‌اند، نقوش حجاری‌شده‌ای را در دیوار کنارهٔ خود دارند. پلکان رو به شمال نقش‌هایی از فرماندهان عالی‌رتبهٔ نظامی مادی و پارسی دارد در حالی که گل‌های نیلوفر آبی را در دست دارند، حجاری شده است. در جلوی فرماندهان نظامی افراد گارد جاویدان در حال ادای احترام دیده می‌شوند. در ردیف فوقانی همین دیواره، نقش افرادی در حالی که هدایایی به همراه دارند و به کاخ نزدیک می‌شوند، دیده می‌شود.

بر دیوارهٔ پلکان رو به جنوب تصاویری از نمایندگان کشورهای مختلف به همراه هدایایی که در دست دارند دیده می‌شود. هر بخش از این حجاری اختصاص به یکی از ملل دارد که در شکل زیر مشخص شده‌اند :

جزئیات حجاری‌های پلکان روبه‌شمال کاخ آپادانا که نظامیان هخامنشی را نمایش می‌دهد.

 

 

       

۱- مادی‌ها ۲- عیلامی‌ها ۳- پارت‌ها ۴- سغدی‌ها ۵- مصری‌ها ۶- باختری‌ها ۷- اهالی سیستان ۸- اهالی ارمنستان ۹- بابلی‌ها ۱۰- اهالی کلیکیه ۱۱- سکاهای کلاه‌تیزخود ۱۲- ایونی‌ها ۱۳- اهالی سمرقند ۱۴- فنیقی‌ها ۱۵- اهالی کاپادوکیه ۱۶- اهالی لیدی ۱۷- اراخوزی‌ها ۱۸- هندی‌ها ۱۹- اهالی مقدونیه ۲۰- اعراب ۲۱- آشوری‌ها ۲۲- لیبی‌ها ۲۳- اهالی حبشه

 

کاخ آپادانا

کاخ آپادانا از قدیمی‌ترین کاخ‌های تخت جمشید است. این کاخ که به فرمان داریوش کبیر بنا شده است، برای برگزاری جشن‌های نوروزی و پذیرش نمایندگان کشورهای وابسته به حضور پادشاه استفاده می‌شده است.

این کاخ توسط پلکانی در قسمت جنوب غربی آن به «کاخ تچرا» یا «کاخ آینه» ارتباط می‌یابد.

کاخ تچر

تچر به معنای کاخ می باشد.این کاخ نیز به فرمان داریوش کبیر بنا شده و کاخ اختصاصی وی بوده است. روی کتیبه ای آمده : «من داریوش این تچر را ساختم.»

این کاخ یک موزه خط به شمار می رود از پارسی باستان گرفته در این کاخ کتیبه وجود دارد تا خطوط پهلوی بالای ستون ها از نمای گیلویی های مصری استفاده شده است.

کاخ هدیش

این کاخ که کاخ خصوصی خشایارشا بوده است در مرتفع‌ترین قسمت صفهٔ تخت جمشید قرار دارد. این کاخ از طریق دو مجموعه پلکان به کاخ ملکه ارتباط دارد. احتمال میرود آتش سوزی از این مکان شروع شده باشد به خاطر نفرتی که آتنی ها از خشایارشا داشتند به خاطر به آتش کشیده شدن آتن به دست وی. رنگ زرد سنگ ها نشان دهنده تمام شدن آب درون سنگ ها به خاطر حرارت است. اینجا مکان کوچکی بوده 6*6 ستون قرار داشته است. به خاطر ویرانی شدیدی که شده اطلاعات زیادی در مورد این کاخ در دسترس نیست خیلی ها از اینجا به عنوان کاخ مرموز نام برده اند.

کاخ ملکه

این کاخ توسط خشایارشا ساخته شده است و به نسبت سایر بناها در ارتفاع پایین‌تری قرار گرفته است. بخشی از این کاخ در سال ۱۹۳۱ توسط شرق‌شناس مشهور، پرفسور هرتزفلد، خاکبرداری و از نو تجدیدبنا شد و امروزه به عنوان موزه و ادارهٔ مرکزی تأسیسات تخت جمشید مورد استفاده قرار گرفته است.

ساختمان خزانه ی شاهنشاهی

این ساختمان که شامل چندین تالار، اطاق و حیاط تشکیل شده است با دیوار عظیمی از بقیهٔ تخت جمشید جدا می‌شود.

کاخ صد ستون

وسعت این کاخ در حدود ۴۶۰۰۰ مترمربع است و سقف آن به‌وسیلهٔ صد ستون که هر کدام ۱۴ متر ارتفاع داشته‌اند، بالا نگه داشته می‌شده است.

کاخ شورا

به این مکان کاخ شورا یا تالار مرکزی میگویند. احتمالا شاه در اینجا با بزرگان به بحث و مشورت می پرداخته است. با توجه به نقوش حجاری شده از یکی از دروازه ها شاه وارد میشده و از دو دروازه دیگر خارج می شده است. به این دلیل به این جا کاخ شورا می گویند که در اینجا دوسر ستون انسان وجود داشته که جاهای دیگری نیست و سر انسان سمبل تفکر است.

سرانجام تخت جمشید

مجموعه‌ کاخ‌های‌ تخت‌ جمشید، در سال‌ ۳۳۰ (پیش‌ از میلاد) به‌ دست‌ اسکندر مقدونی‌ به‌ آتش‌ کشیده‌ شد و تمام‌ بناهای‌ آن‌ به‌ صورت‌ ویرانه‌ در آمد. از بناهای‌ بر جای‌ مانده‌ و نیمه‌ ویرانه‌، بنای‌ مدخل‌ اصلی‌ تخت‌ جمشید است که‌ به‌ کاخ‌ آپادانا معروف‌ است‌ و مشتمل‌ بر یک‌ تالار مرکزی‌ با ۳۶ ستون‌ و سه‌ ایوان‌ ۱۲ ستونی‌ درقسمت‌های‌ شمالی‌، جنوبی‌ و شرقی‌ است‌ که‌ ایوان‌های‌ شمالی‌ و شرقی‌ آن‌ به‌وسیله‌ پلکان‌هایی‌ به‌ حیاط‌های‌ مقابل‌ متصل‌ و مربوط‌ می‌شوند. بلندی‌ صفه‌ در محل‌ کاخ‌ آپادانا ۱۶ متر و بلندی‌ ستون‌های‌ آن‌ ۱۸ متر است‌. این‌مجموعه‌ در فهرست‌ آثار تاریخی‌ ایران‌ و نیز در فهرست میراث جهانی یونسکو به‌ ثبت‌ رسیده‌ است‌.-

                          پلکان ورودی

جایگاه کنونی

در دورهٔ نو و با بازگشت و پیدایش حس میهن خواهی در میان ایرانیان و ارجگذاری به گذشتگان این سرزمین شهر تخت جمشید اعتبار بسیاری یافت. در زمان حکمرانی خاندان پهلوی در ایران به این بنا توجه فراوانی گردید و محمدرضاشاه پهلوی جشن‌های پادشاهی خویش را در این سازهٔ کهن انجام می‌‌داد. با آغاز رویداد انقلاب اسلامی این سازه را یادگار شاهان خواندند و بسیار مورد بی‌مهری قرار دادند. ولی امروزه می‌‌توان تخت جمشید را نام‌آورترین و دوست‌داشتنی‌ترین سازه در ایران و در میان ایرانیان و همچنین نماد شکوه گذشتگان دانست.

----------------------------------------------

 

پارْسَهْ

هخامنشیان عادت باستانی کوچ کردن را فراموش نکردند، و معمولاً همه سال را در یک جا به سر نمی‌بردند، بلکه بر حسب اقتضای آب‌و‌هوا، هر فصلی را در یکی از پایتخت‌های خود سر می‌کردند. در فصل سرما، در بابل و شوش اقامت داشتند، و در فصل خنکی هوا به همدان می‌رفتند که در دامنه کوه الوند افتاده بود و هوای لطیف و تازه و خنک داشت. این سه شهر «پایتخت» به معنی اداری و سیاسی و اقتصادی بودند، اما دو شهر دیگر هم بودند که «پایتخت آئینیِ» هخامنشیان بشمار می‌رفتند، یکی پاسارگاد که در آن‌جا آیین و تشریفات  تاجگذاری شاهان هخامنشی برگزار می‌شد، و دیگری «پارْسَهْ» که برای پاره‌ای تشریفات دیگر به کار می‌آمد. این دو شهر «زادگاه» و «پرورشگاه» و به اصطلاح «گهواره» پارسیان به شمار می‌رفت، و گور بزرگان و نام‌آوران آنان در آن‌جا بود و اهمیت ویژه‌ای داشتند؛ به عبارت دیگر، این‌ها مراکز مذهبی ایرانیان هخامنشی بودند، مانند اورشلیم و واتیکان، که نظر به اهمیت آیینی خود، مرکز ثقل بسیاری از حوادث بوده‌اند. البته از این دو تخت‌جمشید بیش‌تر اهمیت داشته است و به همین دلیل، اسکندر مقدونی آن را به عمد آتش زد تا گهواره و تکیه‌گاه دولت هخامنشی را از میان ببرد و به ایرانیان بفهماند که دیگر دوره فرمانروایی آنان به سر آمده است.

نام اصلی این شهر پارْسَهْ بوده است که از نام قوم پارسی آمده است و آنها ایالت خود را هم به همان نام پارس می‌خواندند. پارسه به همین صورت در سنگ نوشته خشیارشا بر جرز درگاهای «دروازه همه ملل» نوشته شده است، و در لوحه‌های عیلامی مکشوفه از خزانه و باروی تخت‌جمشید هم آمده است. یونانیان از این شهر بسیار کم آگاهی داشته‌اند، به دلیل این که پایتخت اداری نبوده است، و در جریان‌های تاریخ سیاسی، که مورد نظر یونانیان بوده، قرار نمی‌گرفته. به علاوه، احتمال دارد که به خاطر احترام ملی و آئینی شهر پارسه، خارجیان مجاز نبوده‌اند به مکان‌های مذهبی رفت‌‌ وآمد کنند و در باب آن آگاهی‌هایی به دست آورند؛ همچنان  که تا پایان دوره قاجار، سیاحان اروپایی کم‌تر می‌توانستند در باب مشاهد و امام‌زاده‌های ایرانی تحقیق کنند. بعضی گمان کرده‌اند که در برخی از نوشته‌های یونانی از پارسه به صورت پارسیان persai   و یا شهر پارسیان Persia نام رفته است، اما این گمان مبنای استواری ندارد.

پِرْسِهْ پُلیْس

نام مشهور غربی تخت‌جمشید ، یعنی پِرْسِهْ پُلیْس (Perse Polis) ریشه غریبی دارد. در زبان یونانی، پْرسهْ‌پُلیْس و یا صورت شاعرانه آن پِرْسِپ‌ْتوُلیْس Persep tolis لقبی است برای آِتِنه، الهه خرد و صنعت و جنگ، و «ویران‌کننده شهرها» معنی می دهد.این لقب را آشیل، شاعر یونانی سده پنجم ق.م. در چکامه مربوطه به پارسیان، به حالت تجنیس و بازی با الفاظ، در مورد «شهر پارسیان» به کار برده است (سُوکنامه پارسیان، بیت 65). این ترجمه نادرست عمدی، به صورت ساده‌‌ترش، یعنی پرسه پلیس، در کتب غربی رایج گشته و از آن‌جا به مردم امروزی رسیده است.  خود ایرانیان نام «پارسه» را چند قرن پس از برافتادنش فراموش کردند چون کتیبه‌ها را دیگر نمی‌توانستند بخوانند و در دوره ساسانی آن را «صدستون» می‌خواندند. البته مقصود از این نام، تنها کاخ صدستون نبوده است، بلکه همه بناهای روی صفه را بدان اسم می‌شناخته‌اند. در دوره‌های بعد، در خاطر ه مردم فارس، «صدستون» به «چهل‌ستون» و «چهل‌منار» تبدیل شد. جُزَفا باربارو، از نخستین اروپاییانی که این آثار را دیده است (سال 1474 میلادی)، آن را ِچْل‌‌مِنار (چهل‌منُار) خوانده است. (3)  پس از برافتادن هخامنشیان خط و زبان آنها نیز بتدریج نامفهوم شد و تاریخ آنان از یاد ایرانیان برفت، و خاطره‌‌ شان با یاد پادشاهان افسانه‌ای پیشدادی و نیمه تاریخی کیانی درهم آمیخت، و بنای شکوهمند پارسه را کار جمشید پادشاه افسانه‌ای که ساختمان‌های پرشکوه و شگرف را به او نسبت می‌دادند دانستند و کم‌کم این نام افسانه‌ای را بر آن بنا نهادند.

کاربرد بناهای تخت‌جمشید

تخت‌جمشید در دل استان فارس، یعنی میهن هخامنشیان، بنا شده است. داریوش بزرگ در حدود 518 ق.م. صخره بزرگی را در حدود شمال غرب کوه مهر (= کوه رحمت) برگزید تا کوشک شاهانه‌ای بر روی آن بنا نهد، وی و پسرش خشیارشا، و پسرزاده‌اش اردشیر یکم، بناهای با شکوه تخت‌جمشید را بر آن‌جا بنا کردند. بر این نکته باید تأکید کرد که هدف داریوش بزرگ از ساختن این کوشک در سرزمین فارس، ساختن یک پایتخت اداری و سیاسی نبوده، زیرا که این مکان از مرکز دولت دور بوده، بلکه می‌خواسته است مرکزی برای تشریقات ایرانی درست کند. ارنست هرتسفلد Ernst Herzfeld که در سالهای 1930 در تخت‌جمشید حفاری می‌کرد، گفته است: «چنان می‌نماید که تخت‌جمشید جایی بوده است که به علت‌های تاریخی و علایقی ریشه‌دار در زادگاه دودمان هخامنشی ساخته شده و نگهبانی گشته و تنها در مواقع برگزاری مراسم و تشریفاتی خاص از آن استفاده می‌شده است»  بسیاری از محققان معتقدند که تخت‌جمشید تنها برای برگزاری جشن نوروز، که هم عیدی شاهی و هم جشنی دینی و هم آیینی ملی بود، به کار می‌رفت. استاد  و. لنتس W. Lentz  استدلال کرده است که داریوش بزرگ جایگاه و جهات این کوشک را بر طبق محاسبات نجومی ساخته است و محور تابش خورشید به هنگام دمیدن، در روزهای معینی از سال با محورهای عرضی و طولی تخت‌جمشید رابطه می‌یابد. از سوی دیگر کارل نیلندر  Carl  Nylanderمعتقد است که شواهدی برای برگزاری جشن نوروز در تخت‌جمشید در دست نیست و کالمیر Peter Calmeyer  نقوش تخت‌جمشید و متون یونانی را مقایسه کرده و به همان نتیجه رسیده است. عده‌ای هم با توجه به اسناد دیوانی و کاربرد برخی از بناها (مثلاً حرمسرا) و وسعت کاخ‌ها وهزینه گزافی که بر سر ساخت آن‌ها به کار رفته است، تخت‌جمشید را مرکزی سیاسی و ادرای و بازرگانی می‌دانند که تناسبی با آیین‌های مذهبی نداشته است. اما حقیقت آن است که اسناد دیوانی، هزینه‌های کارگری و سازندگی و نقش‌تراشی و نیز رفت‌و‌آمدهای پیک‌ها و مأموران دولتی در تخت‌جمشید همه به زمانی تعلق دارند که داریوش و خشیارشا و اردشیر آن‌جا را بنا می‌کرده‌اند یعنی فعالیت ساختمانی در آنجا زیاد بوده است. وجود جشن نوروز در زمان هخامنشی هم از شواهدی ثابت می‌شود (مثلاً وجود جشن مهرگان، زیرا که در نوروز درست آغاز سال و در مهرگان درست میانه سال را جشن می‌گرفته‌اند، ایجاد تقویم اوستایی، که شامل جشن‌ها منجمله نوروز می‌بوده‌ ـ در دوره هخامنشی و نیز وجود دعای مخصوص زرتشتی بسیار کهن برای نوروز، که با اعتقادات هخامنشیان پیوند ناگسستنی دارد). از سوی دیگر در زمان ساسانی نیز با آن‌‌‌که استخر‌ـ جانشین پارسه‌ـ محل اصلی ساسانیان و جایگاه مذهبی و برگزاری آیین‌های دولتی (مثلاً تاجگذاری) بود، هیچ ‌گونه مرکزیت سیاسی نداشت. با این دلایل جشن ما هنوز نظریه آیینی‌ بودن تخت‌جمشید را مرجح می‌دانیم .

صفّه‌ پارسه

 تخت‌جمشید بر روی صفّه‌ای بنا شده است که کمی بیشتر از یکصدوبیست‌ وپنج‌هزار متر مربع وسعت دارد. خود صفه برفراز و متکی به صخره‌ای است که از سمت شرق پشت به کوه‌ مهر (= کوه رحمت) داده است و از شمال و جنوب و مغرب در درون جلگه مرودشت پیش رفته و شکل آن را می‌توان یک چهار ضلعی دانست که ابعاد آن تقریباً چنین است: 455 متر در جبهه غربی، 300 متر در طرف شمالی، 430 متر در سوی شرقی و 390 متر در سمت جنوبی کتیبه برزگ داریوش بر دیوار جبهه جنوبی تخت، صریحاً گواهی می‌دهد که در این مکان هیچ بنایی قبل از وی موجود نبوده است.

کارهای ساختمانی تخت‌جمشید بفرمان داریوش بزرگ در حدود 518 ق.م آغاز شد. اول از همه می‌بایست این تخت بسیار بزرگ را برای برآوردن کوشک شاهی آماده سازند: بخش بزرگی از یک دامنه نامنظم سنگی را مطابق نقشه معماران، تا ارتفاع معینی که مورد نظرشان بود، تراشیدند و کوتاه و صاف کردند و گودیها را با خاک و تخته‌سنگ‌های گران انباشتند، و قسمتی از نمای صفه را از صخره طبیعی تراشیدند و بخشی دیگر را با تخته‌سنگ‌های کثیرالاضلاع کوه پیکری که بدون ملاط بر هم گذاشتند برآوردند و برای آن‌که این سنگ‌های بزرگ بر هم استوار بمانند آن‌ها را با بست‌های دم چلچله‌ای آهنی به هم پیوستند و روی بست‌ها را با سرب پوشانیدند (این بست‌های فلزی را دزدان و سنگ‌ربایان کنده و برده‌اند؛ تنها تعداد کمی از آن‌ها را بر جای مانده‌اند). این تخته سنگ‌ها یا از سنگ آهکی خاکستری رنگی است که از کوه و تپه‌های اطراف صفه استخراج می‌شده و یا سنگ‌های آهکی سیاهی شبیه به مرمر است که از کانهای مجدآباد در 40 کیلومتری غرب تخت‌جمشید می‌آورده‌اند. خرده سنگ‌ها و سنگ‌های بی‌مصرف حاصل از تراش و تسطیح صخره را نیز به درون گودها ریختند. شاید در همین زمان بوده است که با آب انبار بزرگ چاه مانندی در سنگ صخره و در دامنه کوه‌ مهر (= کوه رحمت) به عمق 24 متر کندند. 

پس از چند سال، صاف کردن صخره طبیعی و پر کردن گودی‌ها به پایان رسید و تخت هموار گشت. آن‌گاه شروع به برآوردن شالوده بناها کردند و در همان زمان دستگاه آب دَرکُنی تخت‌جمشید را ساختند بدین معنی که در دامنه آن قسمت از کوه رحمت که مشرف بر تخت است آبراهه‌هایی کندند و یا درست کردند، و سر این آبراهه‌ها را در یک خندق بزرگ و پهن، که در پشت دیوار شرقی تخت کنده بودند، گذاشتند تا آب باران کوهستان از راه آن خندق به جویبارهایی در جنوب و شمال صفه راه یابد و به دَر رَوَد. بدین‌گونه خطر ویرانی بناهای روی تخت‌ ناشی از سیلاب جاری از کوهستان از میان رفت، اما بعدها که این خندق پُر شد آب باران کوهستان قسمت اعظم برج و باروی شرقی را کند و به درون  محوطه کاخ‌ها ریخت و آن‌ها را انباشت، تا این که در هفتاد سال گذشته؛ باستان‌شناسان این خاک‌ها را بیرون ریختند و چهره بناها را دوباره روشن  ساختند. بر روی خود صفه، آبراهه‌های زیرزمینی کنده‌اند که از میان حیاط و کاخ‌ها می‌گذشت و آب باران سقف‌ها از راه ناودان‌هایی که مانند لوله بخاری و با آجر و ملاط قیر در درون دیوارهای ستبر خشتی تعبیه کرده بودند، وارد آبراهه‌های زیرزمینی می‌شد و از زیر دیوار جنوبی به دشت و خندقی در آن جا می‌رسید. هنوز قسمت‌هایی از این آبراه‌های زیرزمینی و ناودان‌های درون دیوارها را در گوشه‌و‌کنار تخت‌جمشید می‌توان یافت. هم اکنون  نیز آب باران‌های شدید زمستانی از این آبراه‌ها به در می‌رود.

 

 

----------------------------------------------

 

 

میراث تاریخی

" مقام تخت جمشید در تاریخ" بسیار والا است.نه تنها یکی از تخت گاه های دوره هخامنشی و مرکزی تشریفاتی و اداری و اقتصادی بشمار می رفته است بلکه سر مشقی برای هنر ملل بعدی هم گشته است .خاطره " گنج خانه نبشته های آن – که در آتش سوزی اسکندری به سختی گزند دید- تا قرنها در ذهن ایرانیان ماند و بعد استخر و نقش رستم را به تبعیت از آن ساختند و پرداختند. پادشاهان محلی فارس از تخت جمشید برای رهایی از یوغ مقدونیان الهام می جستند. ساسانیان بدان احترام می نهادند وپاپک و دو پسرش اردشیر و شاپور نقش خود را با سوزن در دیوار شمالی تالار حرمسرا کندند وشاپور سکانشاه دو کتیبه از خود درتـَچَرَ باقی گذارد . معماران و هنرمندان ساسانی تزئینات و خصایص هنری و معماری تخت جمشید را تقلید کرده اند ( مثلا ً در درگاه های فیروزآباد، درپلکان کنگاور، درنقش هدیه پردازان و نجبای سنگتراشی بزرگ شاپوریکم در بیشاپور، در ستونهای سنگی کاخی در بیشارپور در شیار ستونهای گچی شیز ( تخت سلیمان آذربایجان ). اینگونه تقلید در خارج از ایران هم راه یافته است و حتی در تزئینات و طرحهای آلروپل آتن ها هم رد پایش مشخص است. در هنر تاکسیلا وهندِ و بلخ در دوره یونانگرائی تأ ثیر مستقیم ستونها و تزئینات تخت جمشیدی روشن است چنانکه حتی مظهر ملت و دولت هند، که ستون سرنات باشد، نیز تقلیدی از ستونهای تخت جمشیدی است. در دوره اسلامی توجه خاصی به تخت جمشید داشته اند و بایکسان دانستن جمشید وسلیمان، بناهایش را به سلیمان هم نسبت داده و حالت تقدسی برایشان قایل بوده اند، چنانکه خاک تخت جمشید را توتیای چشم می دانستند و مردم خاکها را می شستند تا " درمیان آن توتیاء هندی یابند کی داروی چشم راشاید ". در دوره اول اسلامی مقداری از ستونها و زیر ستونها و درگاه های تخت جمشید را به استخر بردند تا با آنها مسجد جامع استخر را بسازند که مسعودی به دقت توصیف کرده است و آثارش هنوز بر جاست. دیلمیان تخت جمشید را ساخته نیاکان خود می دانستند و عضدوالدوله در قصری که بنام پسرش ابو نصر در شیراز ساخت، مقداری از درو ارگاه های کاخ داریوش بزرگ ( تـَچَرَ ) را بدانجا برد و کارگذارد. هم چنین تخت جمشید با جلب توجه مسافران اروپائی از ۱۴۷۰به بعد و شرح و قرحهای آنها از آن، خیلی زود شهرتی عالمگیر برای ایران باستان در جهان غرب به ارمغان آورد و نوشته های بسیاری وقف توصیف آن آثار وشناخت هنر ایرانی گردید. از راه همین توصیفات بود که خط میخی شناخته شد وراز خواندنش کشف گردید. نفوذ تخت جمشید در معماری چهل ستون ( که حتی نامش را هم از تخت جمشید آن زمان ــ" چهل منار" ــ گرفته است ) بخوبی آشکاراست، و نیز در آثار دوره قاجاریه – حتی در قالی و پرده بافی – بخوبی راه یافته است. در دوره معاصر، ساختمانهائی چون بانک ملی ایران و اداره کل شهربانی کشور را مستقیما ً به تقلید تخت جمشید ساخته اند و نقوش تخت جمشیدی آراینده قالی ها، پرده ها، ظروف فلزی، نقاشی و معماری گشته است.

 

----------------------------------------------

 

 

 

 

میراث طبیعی دشت مرودشت

جلگة مَرْوْدَشْت

 وقتی جادة اسفالتة شیراز به اصفهان را در پیش گیریم، پس از پیمودن سی‌کیلومتر در جهت شمال شرقی به جلگة مَرْوْدَشْت   (اصلاً مَرْغ‌دشت بوده است یعنی دشت خرّم) می‌رسیم که درازایش از غرب به شرق شصت کیلومتر است و پهنایش تا هفتادکیلومتری شیراز می‌رسد. رود کورش (کُرْ) از شمال غربی جلگه تا جنوب شرقی آن را می‌پیماید و سیراب می‌کند. از شما ل غربی دشت، رود کوچک‌تری، که در قدیم «رود مادی» می‌گفتند و امروز «پُلْوارْ» (= پرآب) می‌نامند، وارد می‌شود که پس از طی مسافتی در نزدیک پل‌خان به رود کُرْ می‌پیوندد و رود بزرگ شدة کُرْ، مسیر جنوب شرقی را دنبال می‌کند و سرانجام به دریاچة بختگان می‌ریزد.

 

 

----------------------------------------------

 

 

 پاسارگاد

پاسارگاد یا دشت مرغاب جلگه مرتفعی است در شمال غربی استان فارس که در دامنه تپه ها و کوه های منشعب از جبال زاگرس واقع شده است.شکل آن به مستطیلی می ماند که در شمال 12-10 کیاومتر عرض دارد و در شرق و غرب حدود 25 کیلومتر طول دارد و قسمت پایینی آن (در واقع در جنوب غرب) نوک تیز می شود. و به تنگی منتهی می گردد که 12 کیلومتر طول و 200 تا500 متر عرض دارد و « تنگ بلاغی» خوانده می شود و پاسارگاد را از کوتاهترین راه به جلگه سیوند می رساند.

موقعیت جغرافیایی پاسارگاد در کشور ایران .
 

دشت مرغاب یا جلگه پاسارگاد را رودخانه پلوار سیراب می کند . بخاطر همین رودخانه پلوار ، جلگه پاسارگاد همیشه بارور و نشیمنگاه اقوام بوده است.

محوطه باستانی پاسارگاد در 138 کیلومتری شیراز،در فاصله سه کیلومتری جاده آسفالته شیراز به آباده قرار دارد.دشتی که پاسارگاد در آن واقع شده، همانطور که اشاره شد ، به نام دشت مرغاب نامیده می شود و مساحتی تقریباً 20*15 کیاومتر و ارتفاعی حدود 1200 متر از سطح دریا دارد.

موقعیت قرارگیری پاسارگاد نسبت به روستاهای اطراف و نسبت به جاده اصلی شیراز به آباده

ماخذ : سازمان نقشه برداری کل کشور .
 
 

 

پاسارگاد را راهی شاهی به تخت جمشید و شوش پیوند داده، هرتسفلد و دیگران آثار این راه را در جلگه مرغاب یافته اند که از شمال وارد می شده و از مغرب تل تخت می گذشته و به کنار آرامگاه کورش می آمده و سپس یکراست به تنگ بلاغی می رسیده. بعدها این راه به طرف شرق کشانده شده است، به گونه ای که جادة شاهی اصفهان- شیراز از سمت شمال،از دو سه کیلومتری مشرق رودخانة پلوار به جنوب و جنوب شرقی سرازیر می شده و در جنوب شرقی به تنگ بلاغی می رسیده است. از میان این راه ، جاده ای عمومی به دهکده مادر سلیمان یا مرغاب می رسد که اکنون به روستای به نام پاسارگاد معروف است و پس از گذر از پلی فلزی ( تازه احداث ) ، یکراست به سوی آرامگاه کوروش می رود تا از آن جا به شمال و شرق پیچیده و آثار دیگر را دور زند.

 

----------------------------------------------

 

حفاظت و مرمت

 

حفاظت و مرمت

 

 

 

----------------------------------------------

 

راهنمای گردشگری

 

---------------------------------------------

                  

تاريخچه شيمي

 

آغاز شیمی همراه با پیدایش حیات بر روی زمین بود . تمام پدیده های (طبیعی ٬مصنوعی)زمان مربوط به علم شیمی بود برای مثال هنگامی که کوه های آتشفشان فعال میشد مواد مذاب آتشفشان ٬گاز های سمی ایجاد شده و... همگی جزو مواد شیمیایی به حساب می آیند .

شیمی یعنی زندگی : چون ما در زندگی در تمام عمر با علم شیمی بدون آنکه متوجه آن شویم سر و کار داریم مثلا ما بدون آنکه متوجه بشویم به چای آبلیمو اضافه میکنیم و اینکار یک تغییر شیمیایی است.

بگذریم .

تاریخچه شیمی :

به علت اینکه شیمی در دوران ها و کشور های مختلف فرق داشت دانشمندن شیمی را به سه دوره تقسیم کردند که در زیر به شرح این سه دوره میپردازیم :

۱ـدوران شیمی باستان : در این دوره علم شیمی تازه علاقه مندان زیادی پیدا کرد و به همین دلیل دوران ابتدایی علم شیمی بود اکثر دانشمندان این دوره در یونان باستان زندگی میکردند به همین دلیل قلمرو شیمی در آن زمان یونان باستان بود . و از دانشمندان معروف همان دوره می توان ارسطو ٬سقراط٬دموکریت و ... را نام برد.

۲ـ دوران کیمیا گری : در این دوره بیشتر دانشمندان مسلمان بودند و قلمرو این دوره تقریبا کشور های خاورمیانه امروزی بوده اند . در این دوره کیمیا گران بر این فکر بودند که ماده فرضی قرمز رنگی وجود دارد که اگر آنرا به فلزات بی ارزش بمالند آن فلز به طلا و نقره تبدیل میشود(سنگ فیلسوفان) و همینطور ماده ای وجود دارد که به انسان عمر جاویدن میدهد (اکسیر حیات). کیمیا گران برای کشف این دو ماده وسایل  را ابداع کردند ولی هیچکدام به نتیجه نرسیدند. و از دانشمندان معروف این دوره میتوان . زکریا رازی و جابر بن حیان را نام برد .

۳ـ دوران شیمی نوین : بعد از اینکه دانش شیمی کیمیاگران به وسیله کتاب ها و مقالات به اروپا منتقل یافت آنها از این دانش استفاده کردند و خود را بالا تر از آنها بردند و قلنرو شیمی به اروپا منتقل شد در این دوره اشتباه بودن بعضی از افکار کیمیا گران از جمله سنگ فیلسوفان و اکسیر حیات مشخص شد . از دانشمندان معروف این دوره : جان دالتون .

شيمي كاغذ

دید کلی
برخلاف این تصور که تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند ، پدیده‌های شیمیایی نقش برجسته‌ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب ، معمولا چوب ، یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است که در دما و فشار زیاد انجام می‌شود.

دامنه شیمی کاغذ ، وسیع و جالب است شامل مباحثی از قبیل شیمی کربوهیدراتها ، رنگدانه‌های معدنی ، رزینهای آلی طبیعی و سنتزی و افزودنیهای پلیمری متعدد می‌باشد. در فرآیند تشکیل نیز تا حد زیادی شیمی کلوئید و شیمی سطح دخالت دارد. نقش پلیمر ، شیمی محیط زیست و شیمی تجزیه را نیز نباید فراموش کرد.

ترکیب شیمیایی کاغذ
از آنجا که کاغذ از الیافی ساخته می‌شود که قبلا تحت تاثیر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته‌اند، سلولهای گیاهی حاصل از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلولهای گیاهی عمدتا از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می‌یابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید می‌گردد) تشکیل شده‌اند. بخش کربو هیدراتی سلول بطور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکاریدهای غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولز هستند، که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.

به نظر می‌رسید که با توجه به نام همی سلولزها ، این ترکیبات با سلولز ارتباط داشته باشند و به روش مشابهی با سلولز بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر بخوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر به خوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز می‌شوند و نقش ویژه‌ای در دیواره سلول گیاهان ایفا می‌کنند. علاوه بر این ترکیبات مهم ، مقادیر کمی از مواد آلی قابل استخراج و مقادر بسیار کمی از مواد معدنی نیز در دیواره سلولی الیاف وجود دارد.


سلولز (%) همی سلولزها (%) لیگنین(%) مواد عصاره‌ای و اندک (%)
سوزنی برگان 40 تا 45 20 25 تا 35 10>
پهن برگان 40 تا 45 15 تا 35 17 تا 25 10>

ترکیب کلی استخراج الیاف گیاهی از نظر درصد کربن ، هیدروژن و اکسیژن بسته به درجه لیگنین شدن متغیر است. میزان این عناصر برای چوب حدود 50% کربن ، 6% هیدروژن و 44% اکسیژن است. از آنجایی که ترکیب عنصری کربوهیدراتها کم و بیش به صورت CH2O)n) است، میزان کربن موجود تقریبا حدود 40% است. لیگنین یک ترکیب آروماتیک با فرمول تقریبی C10H11O4 می‌باشد. بنابراین ، میزان کربن آن بطور متوسط حدود 65 - 60% است.

سلولز
سلولز مهمترین ترکیب ساختاری دیواره‌های سلول است و بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهمترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب می‌شود. از نظر شیمیایی ، سلولز یک پلیمر دارای ساختمان میکرو فیبریلی شبه بلوری متشکل از واحدهای D-β گلوکوپیرانوزی با اتصالات (4 <---- 1) گلیکوزیدی است. همچون بسیاری از پلی ساکاریدها ، سلولز پلیمری بسپاشیده با وزن مولکولی زیاد است. بسته به نوع منبع سلولزی، درجه پلیمریزاسیون سلولز از 10000 تا 15000 متفاوت است.

سلولز 100% بلوری شناخته نشده است، اما ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر بلوری یا بی‌شکل است. درجه بلورینگی بستگی به منشاء سلولز دارد. سلولز پنبه و انواع جلبکها مانند والونیا درجه بلورینگی بسیار بالایی است. در حالیکه سلولز چوب درجه بلورینگی پایینی دارد. سلولز بوسیله باکتریها نیز تولید می‌گردد که البته به عنوان منابع سلولزی برای کاغذ کاربردی ندارند.

همی سلولزها
همی سلولزها گروهی از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی تولید می‌شوند. نام همی سلولزها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها با سلولز نیست. نقش همی سلولزها در دیوراه سلول بخوبی شناخته شده نیست، اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمی‌تواند همی سلولزها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند (درجه پلیمریزاسیون آنها بین 150 - 200 است).

تحقیقات نظری در این زمینه نشان می‌دهد که همی سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند. همی سلولزها معمولا از واحدهای مونومری هگزوزی مثل D- گلوکوپیرانوز ، D- مانوپیرانوز و D- گالاکتوپیرانوز و واحدهای پنتوزی مثل D- زایلو پیرانوز و –L آرابینوفورانوز تشکیل شده‌اند. بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی ، در خمیر کاغذ باقی می‌مانند. مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتو گلوکومانان است که حدود 20% از وزن خشک چوب را تشکیل می‌دهد.

لیگنین
لیگنین ، پلیمری آروماتیک با ساختاری بسیار پیچیده است. تقریبا کلیه خصویات لیگنین در کاربردهای کاغذ سازی نقش منفی دارند و کاغذهای با کیفیت خوب از الیافی ساخته می‌شود که تقریبا عاری از لیگنین هستند. لیگنین سبب شکننده شدن کاغذ می‌شود و به دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروههای رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می‌شود. کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و بطور کلی کلیه خمیرهای مکانیکی که در آنها مقدار زیادی لیگنین وجود دارد، چنین اثرهایی را نشان می‌دهد.

رزینها و مواد استخراجی
چوب حاوی مقدار کمی (کمتر از 5%) از ترکیباتی است که توسط حلالهای آلی مثل اتانول یا دی کلرومتان قابل استخراج هستند. میزان این ترکیبات در پهن برگان و سوزنی برگان و در بین گونه‌های مختلف چوبی متفاوت است. اگر چه این ترکیبات ممکن است در حین فرآیندهای شیمیایی تهیه خمیر کاغذ حذف شوند، اما همیشه مقداری از آنها در کاغذ باقی می‌ماند. ترکیب شیمیایی این مواد بسیار متغیر است و شامل آلکانها ، آلکنها ، اسیدهای چرب (اشباع یا غیز اشباع) ، استرهای گلیسرول ، مومها ، اسیدهای رزینی ، ترپنها و ترکیبات فنولی هستند.

میزان باقیمانده این ترکیبات این ترکیبات در خمیر و کاغذ بستگی به فرآیند تهیه خمیر مورد استفاده دارد. در مجموع ، ترکیبات اسیدی مثل اسیدهای چرب و رزینی در محیط قلیایی براحتی از طریق تبدیل شدن به نمکهای محلول حل می‌گردند، اما در خمیر سازی اسیدی ، این ترکیبات براحتی قابل حل و خارج سازی نیستند. چندین محصول فرعی مفید در عملیات خمیر سازی از مواد استخراجی قابل استحصال است که مهمترین آنها شامل تربانتین و روغن تال است. تربانتین مخلوطی از هیدروکربنهای دو حلقه‌ای با فرمول C10H16 است که ترکیبات عمده آن α و β- پنن است.

این ترکیبها به صورت محصولات فرعی فرار با بازده 5-4 لیتر به ازای هر تن چوب (کاج) قابل استحصال بوده و به عنوان حلال مور استفاده اند. روغن تال عمدتا از اسیدهای رزینی به همراه حدود 10% ترکیبات خنثی تشکیل شده است. این اسیدها از نظر ساختمانی ایزومرهای اسید آبیتیک هستند و به عنوان مواد افزودنی شیمیایی و مواد آهارزنی در تهیه کاغذ مصرف می‌شوند .

پنجره هاي هوشمند

موضوع: تصور كنيد كه در یکی از گرمترین روزهای آفتابی در تابستان، نور خورشيد مستقیما به اتاق شما می تابد و هیچ راه گریزی به جز استفاده از پنجره هايی با شیشه های دودي برای متعادل تر کردن گرما و نور اتاق ندارید. همچنین دوست دارید تا تنها زمانی که نور شدت دارد شیشه درست مانند عینک های فتوکرومیک دودی شوند. امروزه این کار با استفاده از الكتروکروماتيك ها انجام مي شود كه موادي هستند كه رنگ آنها در اثر جريان الكتريكي تغيير مي کنند. جريان الكتريسته با ايجاد واكنش شيميايي سبب تغییرات خصوصيات مواد می شود و کاری می کند تا آنها نور را جذب يا منعكس كنند. امروزه از صنعت الكترونيك در ساخت اين نوع از شیشه های پنجره استفاده می شود. زمانی که نور خورشيد به شيشه ها می تابد جريان الکتريکی برقرار و سبب مي شود تا يونها از لايه ذخيره يوني به سمت لايه هدايت يوني حركت کرده به لايه الكتروكروماتيكي رجعت کنند و شيشه را کدر و تیره نمایند. با قطع الكتريسته فرایند برعكس عمل کرده شيشه مجدداً شفاف مي‌شود. يكي از ويژگی مواد الكتروكروماتيكی قابليت تنظيم آنهاست به طوري كه مي توان شدت كدري آنها را با تغيير مقدار جريان تنظيم كرد. NTERA يك شركت لهستاني است که توسط كالج دانشگاهي دوبلين تاسيس شده است و راه حلي براي اين مورد يافته است. آنها موفق به ساخت نمايشگرهاي نانوكروماتيك شده اند. اساس این نمایشگرها درست مانند آنچه در الكتروكروماتيكها شرح داده شد می باشد با این تفاوت که در ساخت آنها از فناوری نانو استفاده شده است. نانوکروماتیکها داراي ذراتی در مقياس نانو هستند كه مي توانند به سرعت روشن و خاموش شوند. پايداري دو طرفه فرآیند سبب می شود که در مصرف انرژي نیز صرفه جويي شود. در این نوع از نمايشگرها از دي اكسيد تيتانيوم (ماده شيميايي كه سبب سفيد شدن كاغذ مي‌شود) استفاده شده كه كانتراست خوبي دارد. این نوع از نمایشگرها در آینده ای نه چندان دور جایگزین نمایشگرهای فعلی شده و تحول عظیم در دنیای تلویزیون و نمایشگرها ایجاد می کند.

توصیه های کاربردی در انتخاب رنگ ها در خانه

 

همه ی ما قبول داریم که ترکیبات رنگی روشن ، قشنگ تر به نظر می آیند و محیط خانه را از پرتو درخشانی برخوردار می کنند. چنانچه فضای منزل تان را با رنگ های عسلی و طلایی بیارایید، متوجه می شوید که چقدر اتاق های خانه دلباز و روشن می شوند. منزل شما با استفاده از رنگ مایه های طلایی ، زرد ، شکلاتی و قهوه ای کم رنگ ، درخشش خاصی پیدا می کند و اتاق هایتان جلوه ای حقیقی به خود می گیرند؛ همانند این که تابش نور خورشید سراسر روز در خانه ی شما گسترده باشد.

 

طیف های مختلف از رنگ طلایی ، رنگ هایی سرد و گرم را شامل می شوند که همه جزء رنگ مایه های طبیعی اند و در کنار قهوه ای بسیار هماهنگی خوبی دارند. مبلمان راحتی ، پرده ها، فرش ها ، همین طور کوسن ها ، در اتاقی با ترکیب رنگ طلایی و قهوه ای بسیار شکیل اند ، به خصوص اگر آن ها را با مخمل اعلا تلفیق نمایید تا تأثیر گذاری شان بیش تر شود. شما با توجه به علاقه مندی خود می توانید از سایه های طلایی گرم شامل رنگ مایه های مسی و کاراملی بهره بگیرید. رنگ های طلایی سرد سایه روشن هایی از بژ یا رنگی شبیه به پوست لیمو عمانی را شامل می شوند که بسیار سنگین و پرجلوه اند. طلایی های سرد وقتی با رنگ هایی مثل فندقی یا عنابی که از خود سایه های قرمز رنگ ساطع می کنند ترکیب شوند، با هم آیی بی نظیری ایجاد می کنند.

 

رنگ های متالیک یا در اصطلاح ، همان رنگ هایی که از فلزات برگرفته شده اند ، همیشه بسیار چشمگیرند و اگر آرایه ها و پوشش های پارچه ای و بافت دار منزل از بین چنین رنگ هایی برگزیده شوند ، درخشش آن ها هر روز بر نشاط ساکنان خانه می افزاید. طلایی و نقره ای از برترین رنگ هایی هستند که پایه ی فلزی دارند. از سایر طیف ها هم می توان به برنزی ، مسی آبی، سبز و قرمز متالیک اشاره کرد.

 

جالب ترین انتخاب برای رنگ دیوار اتاق های تاریک ، زرد آفتابی یا کرم درخشان با ته مایه ی طلایی است. این نوع رنگ آمیزی ، کاملا سردی و یکنواختی محیط را از بین می برد ، هم چنین باعث روشنی فضا شده، انسان را شاد و زنده دل می کند. بهره گیری از این رنگ مایه حسی آرام و دلنشین در اتاق خواب ها و اتاق نشیمن ایجاد می کند و با ترکیب رنگ های سفید و قهوه ای یک محیط دنج برای روزهای کوتاه پاییز و زمستان فراهم می آورد.

 

طیف هایی از طلایی خاکی رنگ ، بسیار قوی و گرم هستند. سعی کنید از این رنگ ها برای قفسه های چوبی قدیمی ، همین طور میز و صندلی ها استفاده کنید. البته پس از رنگ زدن این اشیا آن ها را کمی سمباده بزنید تا روشن تر شوند و به اتاق نشیمن تان نمایی شاد ببخشند.

 

برخلاف این حالت، ممکن است از چوب های تیره در کنار آرایه های روشن در اتاق بهره بگیرید. چوب های تیره به رنگ قهوه ای سوخته در محیطی با رنگ مایه های طبیعی و خنثی ، نمود بسیار جذابی پیدا می کنند. این نوع لوازم اگر نقش واقعی چوب را بر خود داشته باشند ، خیلی زیباتر و شیک تر خواهند بود.

 

توصیه های کاربردی:

 

1. در اتاق خواب هایی که نور کمی دارند و همین طور در اتاق نشیمنی که کم وسعت است، هاله ای از نور صورتی ملایم به کار ببرید؛ زیرا محیط را دلنشین و مهیج می سازد. هم چنین پرده ها، مبلمان و دیوار را با ترکیبی از رنگ سفید و کرم انتخاب کنید تا هماهنگی متناسبی در فضای اتاق به وجود آید.

 

2. مبل و صندلی قدیمی اتاق نشیمن را با پیراهنی از پارچه ی مخمل نرم به رنگ طلایی بپوشانید تاامروز جلوه کنند . سایه روشن هایی از شکلاتی و بژ، در کنار طلایی تأثیر گذاری این رنگ را فوق العاده بیش تر می کنند. چنانچه از پارچه ی مخمل نقره ای استفاده کنید، می توانید آن را در کنار آبی یا سبز رنگ پریده قرار دهید. همین طور با افزودن گلدانی پر از رزهای صورتی و سفید، یک حس خاص و زنانه در فضا ایجاد می کنید.

 

3. پرده های گیپور یا تورهای نقش دار باعث می شوند که پنجره های بزرگ جلوه ی زیادی پیدا کنند. هم چنین با انتخاب رومیزی یا روتختی قلاب دوزی شده و برودری در رنگمایه های ملایم صدفی و صورتی ، در اتاق های خواب و نشیمن جذابیت بیش تری ایجاد می کنید.

 

4. اگر مایلید پارچه های براق به کار برید، اما نمی خواهید اتاق تان خیلی پرزرق و برق شود، آن ها را در وسایل کوچک مثل کوسن ، رومیزی ، روبالشی یا مثلاً تابلویی که خود با پارچه ی هم رنگ مبلمان و اثاثیه درست کرده اید ، استفاده نمایید. پارچه های ابریشمی طبییعی یا مصنوعی و نیز ساتن براق برای این منظور مناسب اند.

 

5. پارچه های طرح دار چاپی برای پوشش مبلمان یا پرده انتخاب خوبی هستند، ولی زیاده روی در استفاده از آن ها، اتاق را خیلی یکنواخت و بی روح نشان می دهد. اما پارچه هایی با گل های برجسته که خیلی شلوغ نباشند، در اتاق های بزرگ کاربرد خوبی دارند.

 

6. می توانیم اتاق های بی روح و بی رنگ را به وسیله ی نصب پرده های خوش رنگ و طرح دار که با نوارهای طلایی و یراق های منگوله دار زربفت، از حالت سنگین و ساده خارج کرده، به محیط روحی تازه بدمیم. هم چنین به یاد داشته باشید که گرد آوردن مبلمانی با چوب تیره رنگ ، در کنار کف سازی سنگ و دیوارهای روشن ، همیشه بهترین ترکیب برای اتاق نشیمن است.

سیستمهای سوخت رسانی در خودرو

آشنایی با سیستمهای سوخت رسانی کاربراتوری و انژکتوری و مزایای استفاده از تکنولوژی های جدید سوخت رسانی در خودرو :
Electronic Fuel Injection


سیستم سوخت رسانی برای خودرو به مانند دستگاه گوارش و دستگاه تنفسی برای بدن انسان ضروری و بسیار حساس است که بایستی انرژی لازم برای استفاده و کار خودرو را فراهم سازد . حدودا از سال 1382 ساخت خودرو های سواری کاربراتوری تقریبا به حالت تعلیق در آمده است و شرکت ها تنها مجازند از سیستم های انژکتوری برای محصولات خود استفاده کنند . در این نوشتار سعی داریم به صورت اختصار با هر دو نوع سیستم سوخت رسانی آشنا شویم و در نهایت با مزایا و معایب هر دو آشنایی پیدا کرده تا بتوانیم به درستی در خصوص استفاده از این سیستم ها در خودرو تصمیم گیری نماییم .

کاربراتور :
کاربراتور مهمترین قطعه در سیستم های سوخت رسانی کاربراتوری است . وظیفه ی اصلی کاربراتور تهیه مخلوط مناسبی از هوا و سوخت برای شرایط مختلف کار موتور می باشد . یک کاربراتور بایستی خواسته های زیر را برآورده سازد :
1 . تهیه مخلوط صحیح هوا و سوخت برای شرایط مختلف کار موتور در زمانی بسیارکوتاه
2 . مصرف کم سوخت در وضعیت کار عادی موتور
3 . امکان تامین حداکثر قدرت در حالت بار کامل
4 . روشن شدن موتور در هر درجه حرارت و کارکرد منظم آن در حالت دور آرام
5 . پایداری تنظیم های انجام یافته بر روی کاربراتور برای یک مدت طولانی و امکان تنظیم ها با توجه به شرایط کاری موتور
6 . سادگی ، قابلیت اطمینان و دوام
7 . سهولت تعمیر و نگهداریکاربراتور چگونه کار می کند ؟
عامل اصلی کار کاربراتور ایجاد مکش ( خلاء ) در روی مجرای خروج سوخت ( ژیگلور ) می باشد .این کار توسط قسمتی از بدنه کاربراتور به نام ونتوری یا گلوگاه انجام می گیرد . ونتوری در حقیقت مقطع کاهش بدنه کاربراتور می باشد . با باز شدن صفحه گاز هوا توسط سیلندر موتور مکیده شده و به داخل کاربراتور جریان می یابد . در هنگام عبور از ونتوری به علت کاهش مقطع عبور ، سرعت هوا افزایش یافته و فشار محفظه ونتوری کاهش می یابد و مکشی ایجاد می نماید که به مراتب از سایر مقاطع کاربراتور بیشتر است . بنابراین چنانچه مجرای سوخت به این قیمت متصل شود ، سوخت مکیده شده و پس از مخلوط شدن با هوا به داخل سیلندر وارد می شود .

انواع کاربراتور :
کاربراتور ها از نظر جریان هوا به سه دسته تقسیم می شوند :
1 . کاربراتور با جریان هوا از بالا به پایین : در این کاربراتور نیروی جاذبه به جریان مخلوط سوخت و هوا به داخل موتور کمک می کند و در نتیجه تغذیه موتور بهتر انجام میشود . علاوه بر آن دسترسی به کاربراتور از نظر فضای تعمیراتی نیز بهتر می باشد . به همین دلیل این نوع کاربراتور برروی اکثر خودروها به کار می رود که می توانند شامل کاربراتورهای یک مرحله ای یا دو مرحله ای باشند . کاربراتور خودروهای نیسان ، پراید ، پژو از این نوع می باشند .
2 . کاربراتور با جریان هوا از پایین به بالا : این نوع کاربراتور بیشتر در گذشته به کار گرفته می شده است و علت آن جلوگیری از ورود سوخت به صورت مایع به موتور بود . در حال حاضر با توجه به اینکه این کاربراتور از نظر فضای تعمیراتی از قابلیت دسترسی خوبی برخوردار نیست و علاوه برآن روشن شدن موتور در هوای سرد نیز به خوبی انجام نمی شود ، کاربردی ندارد . کاربراتور خودروهای قدیمی دهه ی 60 19 معمولا از این نوع می باشد .
3 . کاربراتور با جریان هوای افقی : مزیت اصلی این نوع کاربراتور ارتفاع کمی است که درزیر درپوش موتوراشغال می کند . این نوع کاربراتور می تواند دارای ونتوری ثابت یا متغیر باشد . کاربراتور خودرو پیکان از نوع کاربراتور با جریان هوای افقی و با ونتوری متغیر می باشد .

کاربراتورها عموما از قسمت های زیر تشکیل شده اند :
محفظه ی گاز – محفظه ی ساسات – بدنه – محفظه راه انداز – پمپ شتابدهنده که ونتوری در کاربراتورهای یک مرحله ای یا ونتوری ها در انواع دو مرحله ای در بدنه اصلی جای می گیرند . صفحه گاز در محفظه ی گاز و صفحه ی ساسات در محفظه ی ساسات قرار دارند . محفظه ی راه انداز و پمپ شتابدهنده نیز در کاربراتورهای پیشرفته برای جبران بعضی کاستی های کاربراتور های اولیه طراحی و استفاده می شوند

باید بدانیم که وجود چه معایبی از سیستم های کاربراتوری موجب شده تا با کنار گذاشتن آن سیستم انژکتوری را جایگزین آن نماییم . دو جزء اساسی سیستم های کاربراتوری کاربراتور و دلکو می باشند .

کاربراتور ها دو وظیفه اصلی به عهده دارند :
1 . مخلوط کردن سوخت و هوا به نسبت ترکیبی مشخص که در هر کاربراتور به عنوان یک پارامتر اساسی تعیین می شود .
2 . توزیع سوخت پودر شده به میزان برابر بین سیلندرها

دلکو نیز دو وظیفه اصلی به عهده دارد :
1 . تولید برق مبتنی بر مکانیزم کارکرد پلاتین و فیوز ( خازن ‌) دلکو .
2 . توزیع برق در روی سر شمع ها در زمان لازم .
معایب عمده و ذاتی کاربراتور :
با دقت در انجام کار کاربراتور می توان دید علی رغم تمام محاسنی که کاربراتور برای خودرو دارد چند عیب ذاتی بزرگ دارد که چشم پوشی از آنها امکان پذیر نیست

از جمله معایب کاربراتور :
1 . عدم تناسب میزان مخلوط شدن هوا و سوخت : این میزان ثابت نبوده و به دلیل چگالی
نامتناسب این دو ماده که یکی گازی و
دیگری مایع است تنها در یک زاویه خاص از دریچه کاربراتور این نسبت رعایت شده و در بقیه موارد این تناسب به هم می خورد .
2 . کاربراتور شدیدا وابسته به شرایط محیط است : وابستگی شدید کاربراتور به شرایط محیط به خصوص دما و فشار باعث می شود که به جرات بتوان گفت هیچ خودرو کاربراتوری در حالت تنظیم کامل کار نمی کند .زمانی که یک خودرو کاربراتوری را تنظیم می کنید نا خودآگاه این تنظیم را بگونه ای انجام خواهید داد که فقط و فقط خودرو در همان ساعت و همان مکان تنظیم باشد و به محض تغییر محل یا تغییر ساعت ، خودرو از تنظیم خارج می شود . احتمالا شما در هنگام رانندگی از شهری مانند تهران به شهری دیگر مانند رشت این تغییر رفتار محسوس کاربراتور و بد روشن شدن و تنظیم نبودن خودرو را یا به طور کلی بد روشن شدن خودروهای کاربراتوری در هنگام زمستان و یا صبح زود تجربه کرده اید .
3 . عدم توزیع یکسان سوخت به سیلندرها : از آنجایی که کاربراتور وظیفه انتقال یک سیال را به سیلندرها به عهده دارد و این انتقال بدون هیچ دخالتی انجام می شود طبیعی است که به سیلندرهایی که به کاربراتور نزدیکترند سوخت بیشتری منتقل شده و بازده آنها بیش از سیلندرهای دورتر به کاربراتور می باشد . این موضوع باعث ایجاد یک نوع عدم بالانسینگ موتور می شود که در صورت استفاده از کاربراتور اجتناب ناپذیر است .
4 . خفه کردن کاربراتور : این مشکل در کلیه کاربراتورهایی که واحد پمپ شتابدهنده دارند دیده می شود که در زمان خاموشی موتور با چند بار فشردن پدال مقداری سوخت وارد سیلندر می شود و کاربراتور فلوت می کند . در حالی که این موضوع در خودروهای انژکتوری اصلا مصداق ندارد .
5 . پدیده قفل گازی : این پدیده پس از خاموش کردن موتور رخ می دهد . وقتی که موتور و متعاقب آن پمپ بنزین خاموش می شود بنزینی که در لوله ها و کاربراتور موجود است بر اثر از دست دادن حرکت خود و نیز همنشینی با گرمای موتور بخار شده و باعث دیر روشن شدن خودروهای کاربراتوری پس از چند لحظه خاموش شدن می شوند .این پدیده در خودروهای انژکتوری نیز اتفاق می افتد اما بلافاصله پس از باز کردن سوئیچ با کارکرد پمپ بنزین قبل از روشن شدن موتور این موضوع منتفی می شود .
6 . وابسته بودن به نوع بنزین : اصولا یکی از پارامترهای کیفی بنزین عدد اکتان است . این عدد بدون واحد در واقع معیاری است که به نوعی می تواند به ما نشان دهد که تا چه حد می توانیم بنزین را تحت فشار قرار دهیم بدون آنکه بنزین دچار خودسوزی و انفجار شود .هر چه عدد مزبور به عدد 100 نزدیکتر باشد کیفیت بنزین مصرفی به اصطلاح بهتر خواهد بود .طبیعتا در لحظه تنظیم موتور این کار با استفاده از بنزین مشخصی صورت می گیرد . حال اگر نوع بنزین و در نتیجه عدد اکتان آن تغییر کند نیازمند تنظیم جدیدی خواهیم بود .اکثر کسانی که از بنزین معمولی در خودرو کاربراتوری خود استفاده می کنند پس از استفاده از بنزین سوپر شاهد این تفاوت کارکرد موتور می شوند .
7 . تنظیمات زیاد و پیچیدگی زیاد مکانیکی : موجب می شود که تعمیر کاران اغلب به دلیل عدم آگاهی از تنظیمات دقیق و یا عدم استفاده از ابزار مخصوص های لازم نسبت به تنظیم همه جانبه آن غفلت ورزیده و این خود مزید بر علت می شود علاوه بر این باعث خرابی های زودرس نیز خواهد بود .

معایب عمده ذاتی دلکو :
1 . شدت جرقه به دور موتور وابسته است : تولید برق در خودرو به دلیل مکانیزم خاص عملکردی پلاتین و خازن دلکوست . در یک کویل ساده در زمانی که پلاتین بسته است جریان از مسیر کویل اولیه و پلاتین عبور کرده و به بدنه می رسد . این عمل موجب شارژ شدن جریانی سیم پیچ اولیه می شود . اصولا سیم پیچ ها دارای خاصیت مشابهی با خازن ها هستند با این تفاوت که خازن ها با تغییرات ولتاژ مخالفت کرده و در زمان افت ولتاژ شبکه با دادن ولتاژخود باعث ثابت ماندن آن در سیتم شده اما سیم پیچ ها دارای این ویژگی هستند که سعی دارند با دادن جریان اضافی مقدار جریان عبوری از خود را ثابت نگه دارند .
تا زمانی که پلاتین بسته است هیچ اتفاقی نمی افتد . به محض باز شدن پلاتین سیم پیچ که سعی دارد جریان خود را ثابت نگه دارد به اجبار جریان خود را به خازن هدایت می کند . خازن وقتی در این حالت قرار می گیرد ولتاژ روی آن به شدت افزایش یافته و حتی به بالای 300 ولت نیز میرسد . این شدت موجب می شود که جریان تغییر مسیر داده و به سیم پیچ برگردد . این تغییر جریان تا شارژ مجدد سیم پیچ ادامه داشته و دوباره جهت جریان بین سیم پیچ و خازن تغییر می کند . تا زمانی که پلاتین باز است این نوسان بارها انجام شده که نتیجه آن تغییر شار مغناطیسی و تحریک سیم پیچ ثانویه و ایجاد جرقه برروی شمع ها است . در هر بار باز شدن پلاتین این عمل تکرار می شود .در این حالت موتور در دور آرام هیچ مشکلی عملکردی ندارد اما با افزایش دور موتور زمان بسته شدن پلاتین ناخودآگاه کوتاه شده و عمل شارژ و دشارژ کویل خارج از بازه زمانی باز و بسته شدن پلاتین قرار می گیرد . اینجاست که عیب بزرگ سیستم جرقه زنی دلکو ظاهر می شود . کویل به دنبال پلاتین چون زمان کافی برای شارژ و دشارژ سیم پیچ اولیه ندارد نمی تواند شار لازم برای تحریک کامل سیم پیچ ثانویه را به دست آورد و لذا شدت جرقه در دورهای بالاتر به طور محسوسی کاهش یافته و خودرو در دور بالا دچار لرزش زیاد کاهش راندمان موتور و افزایش مصرف بنزین به صورت تصاعدی می شود .
2 . شدت توزیع جرقه بر روی سر شمع ها یکسان نیست : مسئله وجود وایر شمع ها و مشکلات آن همیشه یک معضل بوده است . اما مشکل عمده آن مسئله نا هماهنگ بودن طول وایرهاست که موجب نا موزونی شدت جرقه در سر شمع ها می شود .
3 . عدم تناسب آوانس های دینامیکی و استاتیکی :
الف ) آوانس استاتیکی که با حرکت دادن موضعی دلکو ایجاد شده و توسط فرد تنظیم می شود .
ب ) آوانس دینامیکی که شامل آوانس های خلائی و وزنه ای هستند که به طور اتوماتیک توسط دلکو تنظیم می شوند . آوانس استاتیکی با توجه به دخالت دست همیشه دقیق تنظیم نمی شود و از طرفی به آوانس خلایی نیز نمی توان اطمینان داشت زیرا با هر بار فشردن و یا رها کردن گاز خلاء منیفولد کم و زیاد شده و آوانس خودرو به هم میریزد و از جانب دیگر آوانس وزنه ای نیز با توجه به اتکا بر نیروی گریز از مر کز و خاصیت غیر خطی فنر وزنه ها معمولا مقدار مناسبی را به دست نمی دهد . تمامی این عوامل دست به دست هم می دهند تا آوانس دلکو هرگز تنظیم قابل قبولی ارائه ندهد .
4 . تنظیمات زیاد و پیچیدگی زیاد مکانیکی : موجب می شود که تعمیر کاران اغلب به دلیل عدم آگاهی از تنظیمات دقیق و یا عدم داشتن ابزار مخصوص های لازم نسبت به تنظیم های همه جانبه آن غفلت ورزیده و این خود مزید بر علت می شود علاوه بر این باعث خرابی های زودرس نیز خواهد بود

سیستم تزریق سوخت الکترونیکی EFI چیست ؟
اتومبیل ها یکی از دو سیستم کاربراتوری یا انژکتوری را برای تحویل مخلوط سوخت و هوا با نسبت صحیح به سیلندرها در تمام دامنه های سرعت دورانی موتور مورد استفاده قرار می دهند . هر یک از این دو سیستم حجم هوای مکش را اندازه گیری می کند . حجم هوای مکش بر اساس زاویه دریچه گاز و سرعت موتور تغییر می کند و هر دو سیستم نسبت سوخت و هوای صحیح را برای تمام سیلندرها بر اساس حجم هوای مکش تامین می کنند .
به دلیل اینکه ساخت کاربراتور نسبتا ساده است ونیازی به قطعات با تکنولوژی بالا ندارد در سطح وسیعی از موتورهای بنزینی مورد استفاده قرار گرفته است . در پاسخ به نیاز های فعلی برای کاهش آلودگی دود خروجی از اگزوز ‏، مصرف سوخت اقتصادی ، سوخت رسانی بهینه و سایر موارد دیگر ، کاربراتورهای امروزی باید به وسیله جبران سازهای مختلف مجهز گردند که باعث به وجود آمدن کاربراتور با سیستم پیچیده تر می گردد . برای اطمینان از نسبت سوخت و هوای صحیح در موتور سیستم EFI بر اساس شرایط رانندگی مختلف به جای کاربراتور مورد استفاده قرار گرفت .
سیستم کنترل EFI در دو نوع آنالوگ و دیجیتال برای سوخت رسانی به کار می رود . در سیستم کنترل از نوع آنالوگ حجم سوخت تزریق شده بر اساس زمان مورد نیاز برای شارژ و دشارژ کردن خازن کنترل می شود و لیکن در سیستم کامپیوتری حجم سوخت تزریق شده بر اساس داده های ذخیره شده در حافظه مشخص می گردد علاوه بر کنترل زمان مقدار سوخت تزریق شده آوانس جرقه کنترل سرعت هرزگرد موتور کارکرد نادرست موتور و سایر موارد نیز می تواند بوسیله ی سیستم کامپیوتری کنترل گردد .
وظیفه ای را که کاربراتور در سیستم سوخت رسانی کاربراتوری به عهده دارد در سیستم های انژکتوری به عهده 2 سیستم سوخت رسانی و سیستم هوارسانی گذاشته شده است که بوسیله واحد کنترل الکترونیکی Electronic Control Unit هدایت می شوند .

سیستم سوخت رسانی شامل : باک بنزین –Fuel Tank پمپ بنزین Fuel Pump – لوله ای انتقال سوخت Fuel Pipe – فیلتر بنزین Fuel Filter – رگولاتور فشار Pressure Regulator – ریل توزیع کننده سوخت Delivery Pipe Fuel Rail - انژکتورهای مستقر بروی ریل سوخت Injectors و تعدیل کننده جریان ( دامپر ) Damper می باشد .
سیستم هوارسانی نیز شامل : فیلتر هوا Air Filter – اندازه گیر جریان هوا Air Flow Meter – دریچه هوا ‏Throttle Body – سیلندر Cylan. – منیفولد هوا I.Manifold – مخزن آرامش Surge Tank می باشد .
در حقیقت سیستم سوخت رسانی وظیفه ای تهیه سوخت مورد نیاز در زمان مشخص و مقدار مناسب برای محفظه احتراق ( سیلندر ) و سیستم هوارسانی نیز وظیفه ای تهیه هوای مورد نیاز در زمان مشخص و مقدار و دمای مناسب برای محفظه احتراق ( سیلندر ) را به عهده دارند که به کمک سنسور های مختلف موجود در مسیر شرایط لحظه به لحظه کارکرد موتور خودرو را اندازه گیری کرده و پس از انتقال به ECU فرمان مناسب را گرفته و به کمک فرمانبر های مختلف بهینه ترین سوخت را برای کارکرد موتور تدارک می بینند . فرمان زمان جرقه زنی شمع ها نیز توسط ECU صادر می شود .
بعضی از سنسورهای اصلی سیستم های EFI عبارتند از :
سنسور اندازه گیری دبی هوا AFM ( میزان دبی هوا از نظر جرمی و میزان دبی هوا از نظر حجمی ) - سنسور اندازه گیری میزان خلاء ورودی MAP - سنسور اندازه گیری میزان دمای هوا ATS - سنسور اندازه گیری دمای آب موتور CTS - سنسور اندازه گیری دور موتور RPM یا Crankshaft Sen. – سنسور موقعیت دریچه گاز TPS - سنسور l - سنسور اندازه گیری دمای سوخت FTS – سنسور اندازه گیری فشار سوخت FPS – سنسور کنترل وضعیت احتراق درون سیلندرها Knock Sen. – سنسور وضعیت سیلندرها Camshaft Sen. - سنسور اندازه گیری CO و HC CO-Potentiometer Sen.
عملگرها Actuators عمده سیستم نیز شامل شیر موتوری Stepper Motor – انژکتورها Injectors - گرمکن هوا PTC - شمع ها و . . . می باشند .

سیستم های انژکتوری در طول زمان تغییرات متنوعی کرده اند که در ابتدای دهه 1970 میلادی ابداع شده از سیستم های مکانیکی انژکتوری آغاز و سپس سیستم های الکترونیکی طراحی شدند . نیز از سیستم های تک انژکتوری شروع شده و هم اینک از سیستم های پاشش سوخت مستقیم استفاده می شود .

انواع سیستم های سوخت رسانی انژکتوری به ترتیب ابداع :
1 . K - JETRONIC ابزار الکترونیکی وارد کار شد .
2 . KE - JETRONIC واحد کنترل الکترونیکی اضافه شد .
3 . L - JETRONIC
4 . LH - JETRONIC
5 . MONO JETRONIC - SPFI
6 . MULTI JETORONIC - MPFI
7 . GDI
در اینجا سه مورد آخر که معمولترین سیستم های سوخت رسانی انژکتوری را شامل می شوند معرفی می کنیم
الف ) سیستم های پاشش سوخت تکی یا Single Point Fuel Injection :
در این سیستم ها از یک انژکتور برای تغذیه چهار سیلندر استفاده می شود که این انژکتور سوخت مورد نیاز را در ابتدای منیفولد سوخت می پاشد .از نظر انتقال سوخت نظیر سیستم های کاربراتوری می باشد اما به کمک واحد کنترل الکترونیکی شرایط مناسب تری و مطلوب تری را برای محفظه ی احتراق فراهم میکند .
ب ) سیستم های پاشش سوخت چند گانه یا Multi Point Fuel Injection :
که به تعداد سیلندر های خودرو از انژکتور استفاده می شود که این انژکتورها برروی ریل سوخت نصب شده و سوخت مورد نیاز را مستقیم در پشت سوپاپ های سوخت تزریق می کنند .نسبت به سیستم هایSPFI میزان تغییرات سوخت در آنها پس از پاشش تا زمان احتراق بسیار کمتر است در نتیجه سوخت با شرایط بهتری وارد سیلندر می شود و معمولترین نوع این سیستم ها در حال حاضر به شمار می روند .
ج ) سیستم های پاشش مستقیم سوخت یا Gasoline Direct Injection :
در این روش برای اینکه حداقل تغییر در شرایط سوخت ورودی به سیلندر روی دهد انژکتورها سوخت مورد نیاز برای احتراق را مستقیم درون محفظه سیلندر تزریق می کنند . که به جز تعدادی خودرو ساز هم اکنون آنچنان مورد استفاده عمومی قرار نگرفته است .

سیستم مورد استفاده در خودروهای داخلی عمدتا از نوعMPFI می باشد که شامل منیفولد ؛ ریل سوخت و انژکتورها و رگولاتور فشار نصب شده بروی آن ؛ دریچه هوا و قطعات نصب شده بروی آن ؛ سیستم الکتریکی تعیین زمان احتراق و غیره . . . و واحد کنترل الکترونیکی ECU ‌ می باشد .که از این میان تنها انژکتورها ؛ رگولاتور فشار ؛ تعدادی از قطعات دریچه هوا ، ECU ، سنسورها و قطعات بسیار حساس به دلیل استفاده از تکنولوژی های ویژه از اقلام وارداتی بوده و بصورت انحصاری تنها توسط چند شرکت در جهان طراحی و تولید می شوند و تقریبا بقیه قطعات در داخل کشور ساخته می شوند .

مزایای استفاده از سیستم های انژکتوری نسبت به سیستم های کاربراتوری :
1 . افزایش راندمان حجمی و حرارتی موتور بدلیل یکنواختی و ترکیب صحیح نسبت هوا و سوخت در حالتهای مختلف کاری موتور
2 . افزایش راندمان حجمی باعث افزایش گشتاور و توان خروجی موتور تا 15 درصد می شود .
3 . نسبت هوا ی ورودی به هر سیلندر بدلیل استفاده تمام سیلندرها از یک حجم ثابت تقریبا برابر است .
4 . بدلیل استفاده از سیتم های اندازه گیری دقیق الکترونیکی برای اندازه گیری دبی هوای ورودی سوخت متناسب با آن تامین شده و در نتیجه مصرف سوخت کاهش می یابد .
5 . در این سیستم ها به علت حذف کاربراتور و پیاله بنزین بخارات حاصل از تیخیر سوخت در پیاله از بین می رود .
6 . کنترل موتور در شرایط مختلف کاری کارکرد موتور مناسب تر و بهتر شده و موتور در هوای سرد سریعتر روشن شده و نیازی بوجود ساسات نمی باشد .
7 . بدلیل یکنواختی ترکیب سوخت و هوا احتراق مناسب تر صورت گرفته و بدلیل افزایش راندمان احتراق موتور نرم تر و بی صدا ترکار می کند .
8 . بدلیل امتزاج مناسب سوخت و هوا راندمان احتراق افزایش یافته و در نتیجه می توان ضریب تراکم حجمی موتور را افزایش داد .
9 . در سیستم های انژکتوری بدلیل اینکه نیازی به گرم کردن منیفولد ورودی نمی باشد در نتیجه دانسیته هوای ورودی بیشتر شده و راندمان حجمی را افزایش می دهد و در نهایتا قدرت خروجی موتور افزایش می یابد .
10 . با افزایش راندمان احتراق و کنترل پدیده Knock یا Detonation باعث افزایش عمر موتور خودرو می شود .
11 . مهمترین علت ساخت سیستمهای انژکتوری و مزیت اصلی آن نسبت به موتورهای کاربراتوری کاهش آلودگی ناشی از موتور خودرو می باشد تا قابلیت پوشش دادن استانداردهای عدم آلایندگی را داشته باشند .

معایب سیستم های سوخت رسانی انژکتوری نسبت به کاربراتوری :
1 . گران بودن موتور بدلیل گران بودن قطعات سیستم های انژکتوری
2 . احتیاج بیشتر به تعمیر و نگهداری و خدمات پس از فروش
3 . نیاز به صافی بنزین دقیق تر و بنزین با کیفیت بالاتر

مقدمه‌اي بر چگونگي كار پالايش نفت

بطور ميانگين نفت خام از عناصر و يا تركيبات زيرتشكيل ميشود

• كربن 84%
  
• هيدروژن 14%
  
• سلفور 1 تا 3%
  
• نيتروژن كمتر از 1%
  
• اكسيژن كمتر از 1%
  
• فلزات كمتر از 1%
  
• نمك كمتر از 1%

 

حتماً تا بحال بارها در فيلمهاي سينما و تلويزيون تصاويري از نفت خام را ديده ايد كه سياه و غليظ است و از چاه ‌هاي نفت فوران مي كند. اما وقتي كه شما در پمپ بنزين مشغول سوختگيري ماشين خود هستيد، احتمالاً اين نكته توجه شما را جلب كرده است كه بنزين شفاف و بي‌رنگ مي‌باشد.

محصولات زياد ديگري نيز وجود دارد كه ريشه آنها از نفت مي‌باشد مانند مداد شمعي، پلاستيك، نفت سوخت، سوخت جت، نفت سفيد، الياف مصنوعي و تاير ماشين.

چگونه مي‌توانيم از نفت خام شروع كنيم و به بنزين و تمام محصولاتي كه در بالا نام برديم برسيم؟

 

در اين مقاله به بررسي تكنولوژي و شيمي مورد استفاده در پالايش نفت خام  كه منجربه توليد اين همه مواد مختلف مي‌شود, پرداخته مي شود.

 

 

 

نفت خام

نفت خام به نفتي مي‌گويند كه روي آن هيچ گونه فرآيندي صورت نگرفته است و از چاه‌هاي نفت بيرون مي آيد. در بعضي از زبانها به آن پتروليوم يا پترول هم مي‌گويند.

نفت خام يك سوخت فسيلي است، اين بدين معني است كه نفت خام از افساد اجساد حيوانات و گياهاني كه ميليون‌ها سال پيش در درياهاو اقيانوس‌ها زندگي مي كرده‌اند به وجود آمده است – هرجايي نفت خام پيدا شود، زماني كف دريا بوده‌است.

نفت‌ خام رنگهاي متفاوتي از بي‌رنگ تا سياه به رنگ قير دارد، و گرانروي آن نيز بين گرانروي  آب و تا ماده‌اي تقريباً جامد متغير مي‌باشد.

به دليل وجود هيدروكربن‌ در نفت‌ خام مي توان از آن براي توليد تعداد زيادي از مواد مختلف استفاده نمود. هيدروكربن‌ها مولوكولهايي هستند كه از هيدروژن و كربن تشكيل شده اند ودرابعاد و اشكال مختلفي از يك زنجير مستقيم گرفته تا زنجيرهاي چند شاخه‌اي و حلقه‌ها يافت مي‌شوند.

 

هيدروكربونها به دو دليل براي  شيميدانان جالب هستند:

• هيدروكربنها انرژي زيادي دارند. خيلي از فرآورده‌هاي نفت خام مانند بنزين، گازوئيل، واكس پارافين و غيره از اين انرژي بهره مندند.
• هيدروكربونها مي‌توانند به اشكال مختلفي درآيند.

 

كوچكترين هيدروكربن متان (CH4) مي‌باشد كه گازي است سبكتر از هوا. زنجيرهاي بزرگترهيدروكربني كه پنج اتم كربن يا بيشتر دارند مايع مي‌باشند. زنجيرهاي خيلي بزرگ مانند واكس و قير جامد ميباشند. با انجام واكنش هاي شيميايي مي‌توان زنجيرهاي مختلف هيدروكربوني را با هم متصل كرده و محصولات مختلفي نظيركائوچوي مصنوعي ,نايلون و پلاستيك مورد استفاده در ظروف توليد نمود. زنجيرهاي هيدروكربني اشكال خيلي زيادي دارند.

 

شاخه ‌هاي مهم هيدروكربنها در نفت خام شامل موارد زير مي‌شوند:

پارافين‌ها (Paraffins)

• فرمول كلي پارافين‌ها به صورت C_nH_2n+2 مي باشد. (كه n معمولاً عددي كامل و بين ا تا20مي باشد)
• مولكولهايي با زنجير مستقيم و يا شاخه‌دار ميباشند وبسته به نوع مولكول مي‌توانند در دماي اتاق بصورت گاز و يا مايع يافت شوند.
• مثال‌: متان، اتان، پروپان، بوتان، ايزو بوتان، پنتان و هگزان

 

آروماتيك ها (Aromatics)

• فرمول كلي آروماتيك ها به صورت  C₆H_5-Y مي باشد. (در اين فرمولY  يك مولكول با زنجير طولاني و مستقيم مي‌باشد كه به حلقه بنزن متصل مي‌شود)
• داراي ساختار حلقوي هستند كه از يك يا چند حلقه تشكيل مي‌شوند.
• حلقه‌ها داراي 6 اتم كربن مي‌باشند و بين كربن‌ها يك در ميان پيوند دوگانه و ساده وجود دارد.
• به صورت مايع هستند
• مثال: بنزن و نفتالين

 

نفتنها يا سيكلوآلكانها ((Naphtenes or Cycloalkanes

• فرمول كلي نفتن ها به صورت C_nH_2n  مي باشد(كه n معمولاً عددي كامل و بين ا تا 20مي باشد)
• داراي ساختار حلقوي هستند و از يك يا چند حلقه تشكيل مي‌شوند.
• پيوند بين اتم‌هاي كربن از نوع ساده مي‌باشد.
• معمولا" در دمای اتاق به صورت مايع مي باشند.
• مثال : سیکلو هگزان ، متیل سیکلوپنتان (cyclohexane, methyl cyclopentane)

 

هیدرو کربنهای دیگر

آلكن ها (Alkenes)

• فرمول کلی آلكن ها به صورت C_nH_2n مي باشد.(كه n معمولاً عددي كامل و بين ا تا 20مي باشد) دارای ساختار مولکولی زنجیره ای خطی و یا شاخه ای می باشندو یک پیوند دوگانه کربن – کربن دارند.
• می توانند به شكل مایع یا گاز باشند
• مثال: اتیلن ، بوتن ، ایزوبوتن

دي ان هاو آلكين ها (Dienes و Alkynes)

• فرمول کلی دي ان ها و آلكين ها به صورت C_nH_2n-2 مي باشد (كه n معمولاً عددي كامل و بين ا تا 20مي باشد)
• دارای ساختار مولکولی زنجیره ای خطی و یا شاخه ای می باشند. دي ان ها دو پیوند دوگانه کربن – کربن دارند وآلكين ها داراي يك پيوند سه گانه هستند.
• می توانند به شكل مایع یا گاز باشند.
• مثال: استیلن يك نوع آلكين است و بوتادینها دي ان مي باشند.

حال که اجزا تشكيل دهنده نفت خام شناسايي شدند, چه  چيزهايي می توان از آن به دست آورد ؟

محصولاتي كه از نفت خام گرفته مي شود

شکل نفت خام در این است که از صد ها نوع هیدورکربن تشکیل شده است که با هم مخلوط شده اند. برای اینکه نفت خام به محصولي مفيدتبديل شود، باید آنها را از همدیگر جدا نمود. خوشبختانه روش آسانی برای جدا کردن  آنها وجود دارد و این همان چیزی است که اساس پالایش نفت را تشكيل مي دهد.

 

فرآیند پالایش نفت خام در یک ستون تقطیر شروع می‌شود.

هیدروکربن هاي مختلف موجود در نفت خام دارای نقاط جوش متفاوتي هستند و هر چه طول زنجير بزرگتر باشد نقطه جوش آن بالاتر خواهد بود، بنابراین می‌توان آنها را با کمک تقطیر از همدیگر جدا نمود. و این همان چیزی است که در یک پالایشگاه نفت روی می دهد. در یک قسمت از فرآیند، نفت خام حرارت داده مي شود و هيدروكربن هاي مختلف با توجه به نقطه جوش شان از همديگر جدا مي شوند. هر يك از این برش ها، دارای خواص متفاوتي هستند که نوع استفاده از آنها را مشخص می کند.

برای پي بردن به تنوع مواد موجود در نفت خام و همچنین درك اهمیت پالايش نفت درجامعه امروزي به لیست زیر از محصولات گرفته شده از نفت خام توجه کنید :

 

گازهاي نفتي (Petroleum Gas) – برای گرم کردن ، آشپزی و تولید پلاستیک از آنها استفاده می شود .

• ازآلکانهاي کوچک (ا تا 4 اتم کربن) تشكيل شده است.
• نام معمول اين آلكان ها : متان ، اتان ، پروپان و بوتان است.
• دامنه نقطه جوش گازهاي نفتي كمتر از 40 درجه سانتیگراد است.
•  غالبا" آن ها را تحت فشار  قرار داده و به گاز مایع (LPG) تبدیل می كنند.

 

نفتا یا لیگروین (Ligorin)  – يك محصول مياني است که باید روی آن فرآیند دیگری انجام داد تا به بنزین تبدیل شود.

• ترکیبی است از آلکانها يي كه 5 تا 9 اتم كربن دارند.
• دامنه نقطه جوش آن بین 60 تا 100 درجه سلسيوس مي باشد.

 

بنزين

• به صورت مايع مي باشد.
• مخلوطي از آلكانها و سيكلو آلكانها يي است كه 5 تا 12 اتم كربن دارند.
• محدوده نقطه جوش آن  بين40 تا 205 درجه سلسيوس است.

 

نفت سفيد(Kerosene) – سوخت موتور جت و تراكتوراست و ماده اي اوليه براي توليد محصولات ديگرمي باشد.

• به شكل مايع است.
• مخلوطي از الكانها ي10 تا 18 كربنه و آروماتيك هاست.
• محدوده نقطه جوش آن از 175 تا 325 درجه سلسيوس مي باشد.

 

 

 

 

نفت گازيا گازوئيل – از نفت گاز به عنوان سوخت موتور ديزل و براي توليد گرما استفاده مي شود و ماده اوليه براي توليد محصولات ديگراست

• به شكل مايع است.
•  ازآلكانهايي با 12 اتم كربن يا بيشتر تشكيل شده است.
• محدوده نقطه جوش آن از 250 تا 350 درجه سلسيوس مي باشد.

 

روغن هاي روان كننده – مورد استفاده در موتورها، گريس و يا روان كننده هاي ديگر

• به شكل مايع هستند.
• از زنجيرهاي طولاني 20 تا 50 اتم كربن آلكان ها، سيكلو آلكانها و آروماتيك ها تشكيل شده اند.
• محدوده نقطه جوش آنها بين 300 تا 370 درجه سلسيوس مي باشد.

 

نفت كوره –  از نفت كوره به عنوان سوخت صنعتي استفاده مي شودو ماده اوليه براي توليد محصولات ديگر مي باشد.

• به شكل مايع است.
• از زنجيرهاي طولاني 20 تا 50 كربنه آلكان ها، سيكلو آلكانها و آروماتيك ها تشكيل شده است.
• محدوده نقطه جوش آن بين370 تا 600 درجه سلسيوس است.

 

باقيمانده نفت خام: باقيمانده نفت خام به صورت كك، آسفالت، قير و واكس مي باشد و ماده اوليه براي توليد محصولات ديگر است.

• به شكل جامد مي باشد.
• تركيباتي از حلقه هاي چندگانه  با 70 اتم كربن يا بيشتر هستند.

نقطه جوش آنها بيشتر از 600 درجه سلسيوس است.

 

همانطور كه تا بحال متوجه شده‌ايد، همه اين محصولات اندازه‌ها و نقاط جوش متفاوتي دارند. شيميدانان از اين خصوصيات‌ براي پالايش نفت استفاده مي‌كنند. براي پي بردن به جزئيات بيشترراجع به اين فرآيند جالب به بخش زير توجه كنيد.

 

فرآيند پالايش

همانطور كه قبلاً گفته شد، يك بشكه نفت خام مخلوطي از انواع هيدروكربنها مي‌باشد. فرايند پالايش نفت،روي  نفت خام عمليات جداسازي انجام داده و آن را به محصولات مفيد وكاربردي تبديل مي‌كند.

شيميدانان از روشهاي زير براي تهيه محصولات از نفت استفاده مي كنند:

1. قديمي ترين و رايج ترين راه جدا كردن يك مخلوط به اجزاي مختلف آن, استفاده از اختلاف دماي جوش مي باشد. اين فرآيند تقطيرجزﺀ به جز ﺀ ناميده مي شود. اساس كار اين فرآيند اين است كه نفت خام حرارت داده شده و به بخار تبديل مي شود، سپس بخارات حاصله سردشده و به مايع تبديل مي‌شوند.
2.  درتكنيكهاي جديد از فرآيندهاي شيميايي استفاده شده ويك برش نفتي به برش ديگر تبديل مي شود. اين فرآيند , فرآيند تبديل ناميده مي شود. براي مثال مي‌توان با فرآيند شيميايي يك هيدرو كربن سنگين را به هيدروكربن هاي كوچكتر تبديل كرد. اين تكنيك به پالايشگران كمك مي كند تا در صورت نياز يك سوخت سنگين مانند ديزل را به بنزين تبديل كنند.
3. پالايشگاهها بايد برش هاي نفتي را تصفيه كرده و ناخالصيهاي آنها را بگيرند.
4. پالايشگا هها برش هاي مختلف را با هم مخلوط كرده و محصولات مورد نظر خود را مي سازند. براي مثال  با تركيب كردن مخلوط هاي متفاوتي ازهيدروكربن هاي مختلف, بنزين هايي با  عدداكتان متفاوت به دست مي آيد.

محصولات توليدي معمولاً تا زمان تحويل به مصرف كننده‌ها، مانند پمپ بنزين‌ها، فرودگاهها، كارخانجات شيميايي و غيره در محدوده پالايشگاه ذخيره شوند. علاوه بر توليد محصولات نفتي، پالايشگاهها بايد زباله‌هاي ناشي از عمليات پالايش را نيز تصفيه نمايند تا آلودگي هوا، آب و محيط زيست را به حداقل برسانند.

 

در بخش زير به نحوه جداسازي نفت خام به اجزاي آن پرداخته مي‌شود.

 

تقطير جزﺀ به جز ﺀ

اجزاء سازنده نفت خام داراي اندازه‌ها، وزنها و نقاط جوش متفاوتي هستند. بنابراين اولين قدم، جداكردن اين اجزا است. از آنجائيكه نقطه جوش اين اجزاء متفاوت است، مي‌توان آنها را توسط فرآيندي بنام تقطير جزﺀ به جز ﺀ ، جدا كرد. مراحل تقطير جزﺀ به جز ﺀ به شرح زير است:

1. مخلوطي از دو مايع يا بيشتر كه نقاط جوش متفاوتي دارند تا دماي خاصي حرارت داده مي شود. حرارت دادن، معمولاً به وسيله بخار آب فشار بالا تا دماي حدود 600 درجه سلسيوس  انجام مي شود.
2. مخلوط جوشيده و توليد بخار (گاز) ميكند. اغلب اجزاء به بخار تبديل ميشوند.
3. بخارآب وارد قسمت پايين يك ستون بلند كه با سيني پرشده است(ستون تقطير جز ﺀ به جز ﺀ)  ميشود.

a)  سيني ها تعداد زيادي سوراخ  و bubble cap دارند .اين سوراخها به بخار اجازه عبور ميدهند.

b)    سيني‌ها زمان تماس بين بخار و مايع موجود در ستون را افزايش مي‌دهند.

c)     مايعاتي كه در ارتفاعات مختلف ستون تشكيل مي‌ شوند در سيني‌ها جمع‌ مي‌شود.

d)    در طول ستون يك اختلاف دما وجود دارد. (پايين ستون گرم و بالاي آن خنك است)

4. بخار در ستون به سمت بالا حركت مي‌كند
5. هنگامي كه بخار از سيني‌ها عبور كرده وبالا مي رود سرد مي‌شود.
6. زمانيكه بخارات يك ماده به ارتفاعي از ستون مي‌رسد كه دماي آن برابر با دماي نقطه جوش آن ماده است، بخارات آن ماده چگالش يافته و به مايع تبديل مي‌شوند. ماده‌اي كه نقطه جوش پائين‌تري دارد در بالاترين نقطه ستون و موادي كه نقطه جوش بالاتردارند در نقاط پائين تر ستون به مايع تبديل مي‌شوند.
7. برش هاي مختلف مايعات نفتي در سيني ها جمع مي‌شود.
8.  برش هاي نفتي جمع آوري شده ممكن است:

a)    به كندا نسورها منتقل شوند و در آنجا خنكتر شده و سپس به مخازن انتقال پيدا كنند.

b)    به منظور انجام عمليات شيميايي به مناطق ديگري منتقل شوند.

 

تقطير جزﺀ به جز ﺀ براي جداسازي مخلوطي از مواد كه تفاوت دماي جوششان كم است، مفيد است و مهمترين گام در فرآيند پالايش مي باشد.

 

تعداد خيلي كمي از برشهايي كه از ستون تقطير بيرون مي‌آيند, براي ارسال به بازار مناسب مي‌باشند. اغلب آنها را بايد توسط فرآيندهاي شيميايي به برش هاي ديگر تبديل نمود. براي مثال، تنها 40% نفت خام تقطيرشده را بنزين تشكيل مي‌دهد ولي با اين وجود بنزين يكي از مهمترين محصولات شركتهاي نفتي مي‌باشد. شركتهاي نفتي بجاي اينكه حجم زيادي از نفت خام را به طور پيوسته تقطير كنند، بعضي از برش هاي نفتي را به روش شيميايي به بنزين تبديل مي‌كنند. اين روش باعث افزايش توليد بنزين از هر بشكه نفت خام مي‌شود.

در بخش زير به بررسي فرآيند شيميايي تبديل يك برش به برش ديگر پرداخته مي شود.

 

فرآيند شيميايي

با استفاده از يكي از سه روش زير مي توان يك برش نفتي را به برش  ديگر تبديل نمود:

• با شكستن هيدروكربنهاي بزرگ به هيدروكربن هاي كوچكتر (كه آن را كراكينگ  cracking مي‌نامند).
• با تركيب مولكول هاي كوچكتر وساختن مولكول هاي بزرگتر (كه آن را unification مي‌نامند).
• با تغيير آرايش اجزا مختلف سازنده هيدروكربن وتبديل آن به هيدروكربن مورد نظر (كه آن را alteration مي‌نامند).

كراكينگ(cracking)

در روش كراكينگ هيدروكربنهاي بزرگ شكسته شده و به هيدروكربنهاي كوچكتر تبديل مي شوند.

عمليات كراكينگ به روش هاي گوناگوني انجام مي شود:

-   كراكينگ حرارتي – با حرارت دادن هيدروكربنهاي بزرگ در دماي بالا (و همچنين گاهي اوقات در فشار بالا), اين مولكول ها شكسته مي شوند.

• -Aبخار – از بخار با دماي بالا (816 درجه سلسيوس) براي شكستن اتان، بوتان و نفتا به اتيلن و بنزن استفاده مي‌شود كه ازآن ها براي ساختن ماد شيميايي استفاده مي شود.

• -Bشكستن غلظت(visbreaking) – باقيمانده ستون تقطير در 482 درجه سلسيوس حرارت داده و سپس آن را با نفت گاز سرد كرده و آن را سريعا" وارد يك ستون تقطير يا ظرف انبساط ناگهاني مي نمايند. اين عمل باعث كم شدن غلظت مواد نفتي سنگين و توليد قير مي‌شود.

• -Cفرآيند توليد كك(coking) – باقيمانده برج تقطيررا در دمايي بالاتر از 482 درجه سلسيوس حرارت مي‌هند تا به نفت سنگين، بنزين و نفتا تبديل شود. در پايان فرآيند، يك باقيمانده  نسبتا" خالص كربني به نام كك باقي مي‌ماند. كك را نهايتا" از دستگاه جدا كرده و بفروش مي‌رسانند.

كراكينگ كاتاليزوري(catalystic) – در فرآيند كراكينگ كاتاليزوري از يك كاتاليزور جهت سرعت بخشيدن به  واكنش هاي شكستن استفاده ميشود. كاتاليستها شامل زئوليت ,هيدرو سيليكات آلومينيوم, بوكسيت  و سيليكا-آلومينا مي‌باشند.

• -  A كراكينگ به كمك كاتاليزور سيال ( fluid catalystic cracking) – در اين فرآيند كاتاليست سيال با دماي حدود538 درجه سلسيوس نفت گاز سنگين را به سوخت ديزل و بنزين تبديل مي‌كند.

•  -  Bهيدرو كراكينگ يا شكستن هيدروكربنها توسط هيدروژن(hydrocracking)  – فرآيند هيدروكراكينگ مانند فرآيند شكستن به كمك كاتاليزور سيال مي باشد, با اين تفاوت كه در آن از كاتاليزور ديگري استفاده شده، در درجه حرارت كمتر و فشار بيشتري انجام شده و ازگاز هيدروژن استفاده ميشود. با اين روش مي توان نفت گاز سنگين را به بنزين و نفت سفيد يا سوخت جت تبديل نمود.

بعد از اينكه هيدروكربنهاي مختلف شكسته شده و به هيدروكربنهاي كوچكتري تبديل شدند، محصولات وارد يك ستون تفكيك ديگر شده و برش هاي مختلف از هم جدا مي شوند.

تركيب هيدروكربن ها با يكديگر (unification)

بعضي وقت ها نياز است كه هيدروكربنهاي كوچكتر را با هم تركيب كرد تا بتوان هيدروكربنهاي بزرگتر توليد نمود. اين فرآيند را تركيب (unification) مي‌نامند. مهمترين فرآيند تركيب, تغيير شكل مولكولي به وسيله كاتاليزور (catalytic reforming), مي‌ باشد. در اين فرآيند از يك كاتاليزور (طلاي سفيد و يا مخلوطي از طلاي سفيد و رنيوم)  استفاده مي شود  تا نفتاي سبك را به مواد  آروماتيكي تبديل كند كه از آنها  در ساخت مواد شيميايي وتهيه بنزين استفاده مي‌شود. يك محصول جانبي مهم اين فرآيند گاز هيدروژن است كه از آن در فرآيند هيدروكراكينگ استفاده مي‌شود و يا فروخته مي‌شود.

 

تغيير آرايش مولكول ها  (Alteration)

گاهي اوقات براي توليد يك محصول جديد، بايد ساختار مولكولهاي يك برش تغيير داده شود. معمولا" اينكار با روشي بنام آلكيلاسيون انجام مي شود.

در روش آلكيلاسيون، تركيباتي را كه وزن مولكولي پائيني دارند مانند پروپلين و بوتلين را در حضور يك كاتاليزور مانند اسيد فلوﺋوريدريك يا اسيد سولفوريك ( كه يك محصول جانبي حاصل از حذف ناخالصي از خيلي از محصولات نفتي است) با هم مخلوط مي‌كنند. محصولات آلكيلاسيون هيدروكربن هاي اكتان بالا مي باشند كه از آن ها براي تهيه بنزين استفاده مي‌كنند تا آرام سوزي بنزين را بهبود بخشند.

حالا كه چگونگي تغيير برش ها توضيح داده شد ، به بحث در مورد چگونگي تصفيه واختلاط برش ها جهت توليد محصولات تجاري پرداخته مي شود.

تصفيه و اختلاط برش ها

برش هاي نفتي توليد شده توسط فرآيندهاي تقطير و ديگر فرآينهاي شيميايي را بايد تصفيه كرد تا ناخالصي‌هاي آنها گرفته شود. ناخالصي ‌هاي موجود در اين برش ها شامل تركيبات آلي گوگرد دار، نيتروژن دار، اكسيژنه، آب و فلزات محلول و نمكهاي معدني مي‌شوند. تصفيه برش هاي نفتي معمولاً با يكي از روشهاي زير انجام مي‌گيرد.

•  با عبور دادن برش نفتي از روي ستوني از اسيد سولفوريك، هيدروكربنهاي اشباع نشده آن (يعني هيدروكربن هايي كه پيوند دوگانه كربن – كربن دارند), تركيبات نيتروژني و تركيبات اكسيژنه و باقيمانده هاي جامد آن (مانند قير و آسفالت) حذف مي‌شوند.
•  با عبور دادن برش نفتي ازيك ستون جذب كه با مواد خشك كننده پرشده است مي توان آب را از برش حذف نمود.
• براي حذف گوگردو تركيبات گوگردي از برش هاي نفتي مي توان از روش هاي تصفيه(مانند يونيفاينينگ)استفاده كرده ويا  ازبرج هاي جذب سولفيد هيدروژن بهره جست.

بعد از تصفيه برش هاي نفتي ،آنها را خنك كرده و سپس با يكديگر مخلوط مي كنند تا محصولاتي جديد مانند محصولات زير را بسازند:

• انواع بنزين با درجه اكتانهاي متفاوت, با مواد افزودني يا بدون آنها.
• روغنهاي موتور با وزنها و درجه بندي‌هاي مختلف مانند 10W-40 و يا 5W-30.
• انواع مختلف نفت سفيد.
• سوخت جت.
• سوخت ديزل.
• نفت سوخت.
• مواد شيميايي مختلف براي توليد انواع پلاستيك و پليمرها.

 

 

 

مشخصات يک مبتکر

 

ابتکار چگونه به وجود مي‌آيد؟

راه و روش خاصي وجود ندارد. هر راهي ممکن است به ابتکار منتهي شود. ولي نمي‌توانيم نقطه شروع مشخصي براي آن قائل باشيم. در مجموع معيارهاي مشترکي وجود دارد که به آن‌ها اشاره مي‌کنيم:

 

1- پايه‌هاي اوليه:

طرح سوال‌هاي عجيب از جانب برخي کودکان که دلالت بر هوشمندي آن‌ها دارد، ابتکار روش‌هاي جديد در ترکيب اسباب‌بازي‌ها و ساختن عروسک، درک سريع مطالب و دقت در انجام کارها و مسووليت‌هاي محوله، همگي نشانه‌هاي جرقه ي اوليه ي ابتکار هستند.

 

2- تأمل و دقت:

نسان مبتکر مانند مردم عادي، ساده و گذرا به مسايل و حوادث اطراف خود نگاه نمي‌کند بلکه نسبت به هر پديده‌اي دقيق مي‌شود و عميق فکر مي‌کند تا بتواند مجهولات آن پديده را کشف کند. قرآن نيز به ما سفارش‌ اکيد کرده که نسبت به همه ي مسايل از جمله مخلوقات خداوند عميق فکر کنيم، از پشه گرفته تا ماه و خورشيد و کهکشان:

 

«وينفکرون في خلق السموات و الارض، ربنا ما خلقت هذا باطلا...»

(سوره آل عمران آيه 191)

«در آفرينش آسمان‌ها و زمين‌ها مي‌انديشند، و گويند خداوند! مخلوقات را بيهوده نيافريدي.»

 

براي يک مبتکر متفکر و ريزبين (خود شما هم مي‌توانيد اين دقت عمل را آزمايش کنيد) در حين تحقيق و کنجکاوي اسراري از زيبايي‌هاي آفرينش آشکار مي‌شود که تا به حال به ذهنش خطور نکرده است.

 

3- رابطه ي ميان پديده‌ها:

تمام اشيايي که در اطراف ما وجود دارند با هم رابطه دارند. حوادثي که اتفاق مي‌افتد با خيلي از مسائل زندگي ارتباط دارند که ما نياز به کشف آن‌ها داريم و شخص مبتکر با دقت و تعمق در اين پديده‌ها و حوادث، اين ارتباط را کشف و از آن يک اختراع به وجود مي‌آورد. شخصي که به آب در حال جوش نگاه مي‌کرد و ديد که چگونه بخار متصاعد از آب‌جوش در ديگ را تکان مي‌دهد، ارتباط ميان قدرت بخار آب و توليد حرکت را کشف و قطار را اختراع کرد.

 

4- تجزيه و تحليل:

عمل تجزيه و تحليل بر عکس عمل ارتباط دادن اشيا و يا پديده‌ها با هم است. تجزيه و تحليل يک پديده، براي شناختن منشاء و اجزاي آن مانند تفکيک کردن يک وسيله و يا يک دستگاه است تا قطعات ساخته شده از آن و نحوه ي ترکيب آنها شناخته شود. لذا کودکي که سعي مي‌کند اسباب‌بازي خود را تفکيک کند تا قطعات آن را بشناسد و دوباره ترکيب کند در واقع يک عمل ابتکاري از خود نشان مي‌دهد.

 

5- تخيل:

همه ي ما کم و بيش قدرت تخليل داريم. در واقع خيال‌پردازي يک نعمت الهي است تا انسان بتواند قدرت تخيل خود را فعال سازد و آن‌چه را که در عالم خيال دارد به واقع مبدل سازد. لذا امروزه بسياري از اختراعات و توليدات علمي جزء خيالات بوده که به دست تواناي مبتکران به واقعيت تبديل شد و در حال حاضر انسان‌ها از اين ابتکارات بهر‌ه‌برادري مي‌کنند. مبتکر مانند عمل مهندس معماري، اول نقشه ي ساختمان را بر اساس قدرت تخيل، روي کاغذ مي‌آورد سپس آن را اجرا مي‌کند.

 

6- ريسک:

يک مبتکر شجاعانه و بدون واهمه وارد عمل مي‌شود. با گام‌هاي ثابت و استوار، و با اين‌که خود مي‌داند براي ريسک کردن بايد هزينه ي سنگيني بپردازد ولي در عوض نتيجه ي مفيدي به دست خواهد آورد. تسليم کار انجام شده نمي‌شود و زير بار کارهاي ساده و سبک که نيازي به تلاش زيادي ندارد، نمي‌رود و به خاطر ريسکي که مي‌کند از سرزنش آدم‌هاي تنبل نمي‌ترسد.

 

7- پرسشگر:

 آدم مبتکر معمولا درباره همه چيز سوال مي‌کند و هيچ‌وقت از سوال کردن خسته نمي‌شود شخص مبتکر با سوال کردن، بسياري از مجهولات را کشف و بسياري از درهايي را که قبلا بسته بوده، باز مي‌کند و براي يافتن پاسخ برخي از سوال‌ها مدت‌هاي مديدي تلاش فکري و عملي مي‌کند تا به نتيجه برسد.

بنابراين اختراعات و اکتشافات با سوال کردن شروع مي‌شود و بسياري از نظريات علمي و دستاوردهاي آن در آغاز به شکل يک سوال بودند.

 

سوال‌هاي مبتکران عبارتند از:

سوال‌هايي از نوع احتمالات چه اتفاقي خواهد افتاد اگر ...؟

فرضيات: اگر اين کار را بکنيم، نتيجه چه خواهد شد...؟

حدسيات: من چنين عملي را ترجيح مي‌دهم ... من فکر مي‌کنم اگر چنين کاري را انجام دهيم به اين نتيجه خواهيم رسيد.

شک در نتايج: چه کسي گفته است که اين روش صحيح است؟ شايد راه حل ديگري دارد.

سوال‌هاي ترکيبي: اگر فلان ماده را اضافه کنيم چه نتيجه‌اي خواهيم گرفت؟

اين موضوع چه ارتباطي با فلان عمل دارد؟ چه نسبتي با هم دارند؟

سوال‌هاي چرايي و سوال‌هاي چگونگي: به هر حال يک مبتکر به انواع سوال‌ها متوسل مي‌شود تا به نتيجه برسد. مثل قديمي مي‌گويد: علم صندوقچه‌اي است که کليد آن سوال است.

 

8- تعداد راه‌حل‌ها و گزينه‌ها:

يک مبتکر به يک راه‌حل اکتفا نمي‌کند بلکه به راه حل‌ها و جايگزين‌هاي مختلفي متوسل مي‌شود. به همين خاطر بعضي از راه‌حل‌هايي که ارائه مي‌دهد ابتکاري است يعني سابقا مطرح نشده و به ذهن کسي خطور نکرده است.

 

9- بحث تقارن:

يک شخص مبتکر از ذهن خلاق برخوردار است، بنابراين سعي مي‌کند از پديده‌هاي مشابه، ترکيب جديدي ايجاد کند. حتي از پديده‌هايي که در ظاهر مخالف هم هستند و هيچ سنخيّتي با هم ندارند، پس از آزمايش‌هاي مختلف آن‌ها را با هم مخلوط و يا ترکيب مي‌کند و وسيله‌اي اختراع مي‌کند و يا ماده‌اي را به وجود مي‌آورد که به تصور خيلي‌ها ناممکن بود.

 

10- يک مبتکر همانند ساير انسان‌ها براي دريافت اطلاعات از حواس پنج گانه ي خود استفاده مي‌کند ولي با اين اختلاف که موقعي که گوش مي‌دهد خيلي دقيق مي‌شود به طوري که مي‌تواند اطلاعات دريافتي را از هم تفکيک، تجزيه و تحليل کند و به کوچک‌ترين صدا حساس است. ما ظاهر اشيا را مي‌بينيم ولي او مي‌تواند جزييات ريز آن را هم مشاهده کند.

 

11- مطالعه ي ابتکارات ديگر مبتکران:

يک مبتکر موفق، به تحقيق و مطالعه در زمينه ي تخصصي خود اکتفا نمي‌کند بلکه براي موفقيت در کار خود دستاوردهاي مبتکران گذشته را مطالعه و از آن‌ها استفاده مي‌کند.

شگفت انگیز باشید !

 

 

مشخصه‌های یک عمل ابتکاری و خلاقانه عبارتند از:

 

1- دقیق و با کیفیت:

 عملی که با سرعت و بدون دقت و پختگی و حوصله ی لازم انجام شود مانند میوه ی خامی است که از درخت چیده شود . دقت و محکم کاری و حوصله به خرج دادن در یک کار ابتکاری به این خاطر است که آن کار تا حد امکان دچار عیب و نقص نشود.

 

2- وضوح و شفافیت:

خیلی‌ها فکر می‌کنند که یک کار ابتکاری و خلاق باید خیلی پیچیده و پررمز و راز باشد. هر عمل ابتکاری مخاطب خاص خودش را دارد. لذا اگر مخاطب نتواند منظور و مفهوم آن عمل ابتکاری را درک کند، باید اذعان کرد که مبتکر شکست خورده است. به همین خاطر باید سعی کنیم کار ابتکاری ما به دور از هر گونه پیچیدگی و نامفهوم بودن باشد، و باید بیشتر به فکر دقت در عمل باشیم.

 

3- شگفت‌انگیز :

 اگر شگفت‌انگیز نباشد نمی‌توان به آن، ابتکار گفت. صفت تعجب و تحسین‌برانگیز یک ابتکار، آن را از کارهای معمولی متمایز می‌سازد. اگر چنین نباشد تمام آثار ادبی و هنری اعم از شعر، داستان، فیلم و تابلوهای نقاشی برای مردم به عنوان یک کار معمولی و تکراری تلقی می‌شد و تحسین و تعجب آن‌ها را برنمی‌انگیخت و به عنوان یک اثر جادوانه تلقی نمی‌شد.

 

4- صداقت:

بسیاری از هنرپیشه‌ها به گونه‌ای بازی می‌کنند که شما برای یک لحظه فراموش می‌کنید که هنرپیشه هستند و تصور می‌کنید در حال تماشای یک حادثه ی واقعی هستید. هنرپیشه‌ای که می‌تواند نقش شخصیت مورد نظر را با تمام وجود و هنرمندانه ایفا کند، یک عمل ابتکاری انجام داده است. این صفت را می‌توانید به سایر اعمال ابتکاری نیز تعمیم دهید.

انسانی بودن یک عمل ابتکاری آن عمل را شایسته ی شهرت و جاودانگی می‌کند و در هر عصری به عنوان یک اثر باقی می‌ماند و همان ثاثیر را روی مخاطب می‌گذارد که در دوره ی خودش نیز داشته است. مانند بعضی از رمان‌ها و تئاترها که شهرت جهانی پیدا کردند.

 انسانیت یک مبتکر:

گاهی اوقات تحت تاثیر رفتار و کردار بعضی از مصلحان، داستان‌نویسان، معلمان و یا عمل یک مکتشف دارو قرار می‌گیریم و گاهی این شخصیت‌ها منعکس‌کننده ی احساسات و خواهش‌های درونی‌ ما هستند و آرزو می‌کنیم مانند آن‌ها باشیم و علتش به نوع و هدف کار آنها برمی‌گردد. آن‌ها به فکر خود و منافع خویش نبودند بلکه هدف آنها ارائه ی یک عمل انسانی بسیار بزرگ است که همگان از آن نفع می برند.

 

 به کمال رساندن عمل ابتکاری:

از آن جایی که مبتکر عجول نیست، برای رسیدن به نتیجه، بارها در کار خود تجدید‌نظر می‌کند، تا این که کارش تقریبا به حد کمال می‌رسد، چون کمال مطلق از آن خالق جهان است.

 

نویسنده : محمد ابراهیم ریاضی

لاستیک- طبیعی و صنایع

ولکانیزاسیون

در اوایل سده شانزدهم، کلمب و دیگر کاوشگران اسپانیایی مشاهده کردند که سرخپوستان آمریکایی جنوبی با توپی که از شیره گیاهی یا شیرابه ی انواع خاصی از درختان درست شده بود بازی می کردند. یکی از نام هایی که سرخپوستان بر شیرابه اطلاق می کردند هِـوِئا بود، و مهمترین درختی که شیرابه مزبور را از آن به دست می آوردند هوئا برزیلینسیس نام داشت. گر چه کاوشگران اسپانیایی مقداری از این" صمغ هندی" را با خود به اروپا آوردند، اما استفاده چندانی از آن نشد، تا سرانجام جوزف پریستلی، کاشف اکسیژن، نشان داد که مالش آن بر خطوطی که با مداد نوشته شده باشند، آنها را پاک می کند. بر اساس همین کاربرد نسبتاً عوامانه اما با وجود ای پر فایده، امروزه در زبان انگلیسی لاستیک راRUBBER می خوانند.

علت این که اروپاییان در طی دو قرن نتوانستند استفاده مهمی برای لاستیک بیابند این بود که در دماهای زیاد نرم، چسبنده، و در دماهای کمتر سفت و شکننده می شد. چارلز مکینتاش اسکاتلندی دو قطعه پارچه را از لاستیک می پوشاند و در حالی که لاستیک در و سط آن دو به عنوان چسب عمل می کرد، آنها را به یکدیگر می فشرد؛ بدین ترتیب با استفاده از چسبندگی لاستیک در حرارت های بالا، مصرفی برای لاستیک هندی پیدا کرد.

مکینتاش از پارچه مضاعفی که با این روش ضد آب شده بود برای تولید بارانی استفاده می کرد. بدین ترتیب بارانی مکینتاش اختراع شد، و هنوز هم در انگلستان لباس های بارانی را که از پارچه های امروزی تهیه شده باشند به همین نام می خوانند.

در ابتدا چکمه ها و کفش هایی که از لاستیک یا پارچه های پوشیده از لاستیک تهیه شده بودند در انگلستان تولید و به ایالات متحده صادر می شدند؛ بعدها در دهه 1830، در خود ایالات متحده به مرحله تولید رسیدند. اما چندی نگذشت که آمریکاییان از کفش هایی که در زمستان سفت و در تابستان نرم و بی شکل می شدند بیزار شدند. در همین زمان بود که چارلز گودییر وارد صحنه شد.

گودییر در سال 1800 در نیوهیون کانتیکت به دنیا آمد. پدرش مخترع و تاجر ناموفقی بود. گودییر جوان دوست داشت راهی برای مقاوم ساختن لاستیک در برابر تغییرات دما بیابد تا در مصارف گوناگونی کاربرد پیدا کند. این علاقه به شیفتگی عمیقی تبدیل شد که سلامتی و سرمایه اندکی را که او و خانواده اش در فاصله سالهای 1830 تا 1839 داشتند، به باد داد. دراین مدت گودییر چندین بار به زندان بدهکاران افتاد؛ برای تامین غذا و مسکن محتاج خویشاوندانش شد؛ اما باز هم شیفتگی اش باقی بود. یکی از شکست های زندگی اش فروش تعداد زیادی کیسه نامه به دولت بود که برای ضد آب شدن با لاستیک آمیخته شده بودند، اما هنوز آنها را از کارخانه بیرون نبرده بودند که در برابر گرما چسبناک و بی شکل شدند.

پس از تلاش های ناموفق و غیرعلمی بسیاری که برای بهبود لاستیک انجام داد، در یکی از این تلاش ها که قصد داشت آن را با گوگرد مخلوط کند، تصادفاً مخلوطی از لاستیک و گوگرد با اجاق تماس پیدا کرد. گود ییر در کمال شگفتی مشاهده کرد که لاستیک ذوب نشد، بلکه مثل قطعه ای چرم فقط کمی سوخت. گودییر بلافاصله به اهمیت این تصادف پی برد. بعدها دخترش گفت:

همچنان که از اتاقش می گذشتم، بر حسب اتفاق قطعه صمغ کوچکی را که نزدیک آتش گرفته بود دیدم و نیز متوجه شدم که بر اثر اکتشافی که ظاهراً کرده بود، برخلاصه همیشه حالتی سرزنده داشت. قطعه صمغ را در سرمای شدید بیرون در آشپزخانه بر میخی آویزان کرد. وقتی آن را صبح روز بعد به داخل آورد، با خوشحالی بر دست بلندش کرد. آن را درست مثل روز قبل که بیرونش گذاشته بود، ارتجاعی یافت.

گودییر پس از انجام آزمایش های بیشتر، بهترین دما و مدت حرارت را برای تثبیت لاستیک تعیین کرد. تقاضای ثبت اکتشافش را کرد، و در سال 1844 فرایند خود را بر اساس نام خدای آتش روم باستان، ولکان، فرایند ولکانیزاسیون نامید، که به نام او ثبت شد.

پسنوشت

وقتی لاستیک در مجاورت گوگرد حرارت داده شود، اتمهای گوگرد زنجیره های بلند مولکول های پلیمری لاستیک را به یکدیگر متصل می کنند و بدین ترتیب ماده زمینه ای لاستیک را به توده یکپارچه ای تبدیل می کنند که حساسیت کمتری به تغییر دما نشان می دهد.

اگر بخواهیم تعریف والپول را به طور کاملاً دقیق تفسیر کنیم، کشف تصادفی ولکانیزاسیون لاستیک به دست گودییر را نمی توان بخت یارانه نامید. به جای اینکه چیزی را که مورد جست و جو نبود به طور تصادفی کشف کند، تصادفاً راه حلی پیدا کرد که سخت به دنبال آن بود. همان طور که در دیباچه گفته ام نمونه های بسیاری از تصادف های پر برکت می توان یافت که وقوع آنها منجر به اکتشافاتی شده است، و تا زمانی که این حوادث اتفاق نیفتاده بودند، کسانی که به دنبال چیزی بودند آن را نمی یافتند. این تصادف ها درست آن مفهومی را که منظور والپول از بخت یاری بود نمی رسانند، ولی آن قدر شبیه اند که می توان آنها را شبه بخت یاری نامید.

گودییر حتی پس از کشف فرایند ولکا نیزاسیون هم زندگی خوشی نداشت. درگیر دفاع قانونی از حق امتیاز اکتشافش شد، و اگر چه دانیال وبستر توانست در یکی از پرونده های نقض امتیازش او را در دادگاه پیروز کند، اما تا زمان مرگش در سال 1860 ، هرگز نتوانست از زیر بار سنگین بدهیهایش کمر راست کند. با این حال فرایند ولکا نیزاسیون منجر به فعالیت گسترده ای در زمینه تولید و مصرف لاستیک شد. تا سال 1858، ارزش اجناس تولید شده از لاستیک به حدود 5000000 دلار رسید. بزرگترین شرکتهای لاستیک سازی از جمله شرکت گودییر از سال 1870 به بعد در آکرون اوهایو تاسیس شدند. این قبل از اختراع اتوموبیل، کامیون و هواپیما بود، که قسمت اعظم لاستیکی که امروزه مصرف می شود در تایرهای آنها به کار رفته است.

لاستیک صناعی

دو لاستیک صناعی که برای نخستین بار با موفقیت تجاری همراه بودند، یعنی نئوپرن و تیوکول، هر دو برحسب تصادف تولید شدند. کشف نئوپرن شبه بخت یارانه و کشف تیوکول بخت یارانه بود.

شیمیدانان با حرارت دادن لاستیک در شرایط تنظیم شده و شناسایی قطعاتی که از تجزیه آن به دست می آمد، مطالبی در باره ساختار مولکولی لاستیک آموختند. یکی از این قطعات ایزوپرن بود، که ترکیبی پنج کربنی با دو پیوند مضاعف است. در سال 1920 هرمان استاودینگر مقاله معروفی نوشت که در آن برای ساختار فراورده های طبیعی مهمی نظیر لاستیک، سلولوز، و پروتئین ها، و نیز برخی مواد صناعی که ویژگی های مشابهی داشتند، توجیهی ارائه شده بود. به نظر وی این مواد، که ظاهراً با ترکیبات آلی ساده تر تفاوت مرموزی داشتند، پلیمر بودند ( این کلمه از دو واژه یونانی پلی به معنای چندین و مروس به معنای پاره یا قطعه مشتق شده است). پلیمرها از مولکول های عظیمی تشکیل شده اند که در آنها واحدهای تکرارشونده با همان انواعی از پیوندهای شیمیای که در ترکیبات ساده تر دیده می شوند به هم متصل شده اند. به عنوان نمونه فرمول مولکول لاستیک چنین پیشنهاد شد:

فرض شد که تعداد زیادی واحد ایزوپرن " منومر" ( لغتاً به معنای " یک پاره" ) در درخت کائوچو طی واکنش های زیست شناختی به یکدیگر متصل می شوند و مولکول های پلیمری بزرگ لاستیک به دست می آید.

پس از آنکه این فرمول برای لاستیک طبیعی پیشنهاد شد، تلاشهای زیادی برای تهیه نوعی لاستیک صناعی که ساختار مولکول و خاصیت ارتجاعی لاستیک به دست آمده از درخت را داشته باشد انجام شد. ایزوپرن در معرض کاتالیزورهای مختلفی قرار گرفت تا معلوم شود آیا به شکل چیزی مثل لاستیک پلیمریزه می شود یا نه. این تلاش ها به اندازه ای موفقیت آمیز بودند که مشخص شد نظریه استاد و دینگر صحیح است، اما جنبه های جزئیتر ساختار مولکولی ناشناخته بودند، تا سرانجام کارل زیگلر در 1953 کاتالیزورهای تنظیم کننده آرایش فضایی را کشف کرد ( در فصل 26 در باره این اکتشاف بخت یارانه توضیح داده شده است). معلوم شد که در لاستیک طبیعی آرایش واحدهای منومر ایزوپرن " تمام – سیس" است؛ این آرایش را می شد با کاتالیزورهای جدید در لاستیک صناعی تقلید کرد، در حالی که کاتالیزورهای قبلی باعث ایجاد آرایش اتفاقی واحدهای سیس و ترانس می شدند. تنها از این موقع بود که تولید لاستیک صناعی مقدور گردید، به نحوی که تقریباً نمی شد فرقی بین آن و همتای طبیعی اش گذاشت. امروز مهمترین عامل تعیین کننده استفاده از لاستیک طبیعی یا صناعی در ساخت تایر و تولیدات دیگر قیمت نفت است، که ماده اولیه لاستیک صناعی است.

دکتر و. س. کلکات، که در آزمایشگاه جکسون شرکت دوپون پژوهش می کرد، متوجه تحقیقاتی که پدر نیولند در دانشگاه نوتردام انجام داده بود شد. نیولند کشیشی کاتولیک، رئیس نوتردام و شیمیدان بود. او با انتشار نتایج تحقیقاتش نشان داد که استیلن، هیدروکربنی که فرمولH2 C2 را دارد، تحت شرایطی یک یا دوبار به خود اضافه می شود، و وینیل استیلن و دی وینیل استیلن، که مولکول هایی با فرمولC6H6,C4H4 هستند، ایجاد می کند. به عقیده کلکات ممکن بود این دیمرها و تریمرها آن قدر به واحد سازنده لاستیک طبیعی، یا ایزوپرن، شباهت داشته باشند که بتوان از آنها برای تهیه لاستیک صناعی استفاده کرد. عده ای از شیمیدانان زیر دست خود را در دوپون به این کار مشغول ساخت، اما موفقیتی نصیب شان نشد، بنابر این نزد والاس کارودرز رفت، که در ایستگاه آزمایشی دوپون که محل انجام مهمترین پژوهش ها در زمینه پلیمرها بود مقام سرگروهی داشت.

کارودرز به مسئله علاقه مند شد. از شیمیدانی به نام آرنولد کالینز که زیر نظرش کار می کرد خواست تا نمونه ای از مخلوط خامی را که به روش نیولند از استیلن به دست می آمد تخلیص کند. وقتی کالینز این کار را انجام داد توانست مقدار ناچیزی مایع جدا کند که به نظر می رسید نه وینیل استیلن باشد نه دی وینیل استیلن، و نیولند نیز آن را شرح نداده بود. اما آن را دور نریخت، بلکه در مدت تعطیلات آخر هفته بر میز کارش در کناری گذاشت. وقتی دوشنبه برگشت متوجه شد که مایع سفت شده است، و وقتی آنرا بررسی کرد، دریافت که حالتی لاستیکی پیدا کرده است، تا حدی که وقتی آن را روی میزش می انداخت، برمی گشت.

شاید بگویید این هیچ تصادف نبود، بلکه همان چیزی بود که کلکات انتظارش را می کشید یا حتی پیش بینی می کرد. اما وقتی این جامد لاستیکی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، معلوم شد شکل پلیمری هیدروکربن استیلن نیست، بلکه در آن کلر وجود دارد، که کاملاً غیر مترقبه بود. ظاهراً این کلر ناشی از اسید کلریدریک (HCI) بود که در روش نیولند برای به دست آوردن دیمر و تریمر استیلن استفاده می شد، و به وینیل استیلن اضافه شده بود. محصولی که از این اضافه شدن به دست آمد به دلیل شباهتش به ایزوپرن، کلروپرن نام گرفت. تنها تفاوتی که وجود داشت این بود که در مولکول منومر آن، اتم کلر به جای یک گروه متیل ( واحدی مولکولی متشکل از یک اتم کربن متصل به سه اتم هیدروژن، یعنی CH3) قرار گرفته بود. این پلیمر یزاسیون خود به خودی کلروپرن در طی تعطیلات آخر هفته بر میزکالینز ایجاد جامد لاستیک مانندی کرده بود که شرکت دوپون نئوپرن نامید.

معلوم شد که این لاستیک صناعی جدید بر خلاف لاستیک طبیعی مقاومت زیادی در برابر نفت، بنزین واوزون دارد. همین ویژگی ها باعث شد دوپون آن را با وجود گرانتر بودنش در مقایسه با لاستیک طبیعی، در سال 1930 تولید و به بازار عرض کند. نئوپرن هنوز هم مفید و ارزشمند است؛ دوامش در کار بردهای سنگینی همچون شلنگهای صنعتی، پوشش کف کفش، درزگیری دور شیشه ، تسمه های انتقال نیروهای مکانیکی سنگین و پوشش کابل های برق، اثبات شده است. از کاربردهای تازه و جالب آن، استفاده از نئوپرن به عنوان ماده چسباننده کمربندهای چرمی دو لایه است: با این ماده می توان دو نوار چرمی سیاه و قهوه ای را بدون دوزندگی بطور دایمی به هم چسباند و کمربندهای دو رنگ قابل تعویض تولید کرد.

در سال 1924 ج . س . پاتریک تصمیم گرفت از مقادیر زیاد اتیلن و گاز کلر که محصول جانبی فرایندهای صنعتی بود، ماده مفیدی تهیه کند. از قبل می دانستندکه از ترکیب این دو ماده دی کلرید اتیلن به دست می آید؛ پاتریک مشغول آزمایش بر روی واکنش مواد مختلف با دی کلرید اتیلن بود، به این امید که اتیلن گلیکول، که محصول قابل فروشی بود، تولید شود. یکی از موادی که امتحان کرد پلی سولفید سدیم بود. واکنش این ماده با دی کلرید اتیلن موجب تولید مایع گلیکولی که به دنبال آن بود نشد، بلکه ماده ای نیمه جامد و لاستیکی به دست آمد. پاتریک بی درنگ به اهمیت بالقوه این جسم لاستیکی پیش بینی نشده پی برد، و طرح پژوهشی گسترده ای را آغاز کرد که پس از مدت کوتاهی به در خواست ثبت امتیاز و تاسیس شرکتی برای تولید این لاستیک صناعی جدید منجر شد.

شرکت شیمیایی تیوکول، که پاتریک رئیس آن بود، تیوکول A را در سال 1929 به بازار فرستاد. ساختار مولکولی آن با لاستیک طبیعی کاملاً تفاوت داشت، ولی در عین حال ارتجاعی بود. نسبت به لاستیک طبیعی یک برتری داشت و آن اینکه مثل نئوپرن در برابر مواد نفتی مقاوم بود. اما چندی نگذشت که عیب بزرگ آن معلوم شد: بوی گندی داشت!

شرکت تیوکول و دیگران لاستیک های پلی سولفید متعددی تولید کردند. در به کار گرفتن آنها از مقاومتشان در مقابل فراورده های نفتی و ویژگی های عایقکاری خوبشان نظیر درزگرفتن دور شیشه های اتومبیل و پوشاندن مخازن سوختی که در بالهای هواپیماها وجود دارند استفاده می شد. چون لاستیک های تیوکول را می شد در دمای پایین تثبیت کرد، مدتی از آنها به عنوان چسباننده و جزئی از سوخت های جامد موشک برای پرتاب ماهواره ها و سفینه های فضایی به مدار استفاده می شد.در سال 1982 شرکت نمک مورتون، شرکت تیوکول را خرید و تشکیل شرکت مورتون تیوکول را داد؛ هر دو شرکت قبل از ادغام در یکدیگر مواد شیمیایی تخصصی تولید کرده بودند و پس از ادغام نیز به کار خود ادامه دادند. شرکت مورتون تیوکول که از پیمانکاران عمده در ساخت شاتل فضایی نا فرجام چلنجر بود، دچار بدنامی زیادی شد. اما حلقه O شکلی که انفجار سفینه فضایی مزبور را به آن نسبت می دادند از لاستیک های صناعی پلی سولفید تیوکول نبود، بلکه آن را از ویتون، نوعی پلیمر ارتجاعی که از لحاظ شیمیایی بیشتر به تفلون شباهت دارد، تهیه کرده بودند.

حذف يا به حداقل رساندن آلودگي هاي محيط زيست در صنعت

آلودگي محيط زيست، از مهمترين مشكلاتي است كه امروزه جهان با آن مواجه است. اگر كنترلي برروند رشد تصاعدي اين پديده انجام نگيرد با فاجعه محيط زيست روبرو خواهيم شد. در يك تعريف ساده، آلودگي محيط زيست عبارتست از هرگونه تغيير در ويژگيهاي اجزاي محيط زيست به طوري كه استفاده پيشين از آنها را ناممكن كند و به طور مستقيم يا غيرمستقيم حيات موجودات زنده را به مخاطره اندازد.
    براي كنترل و يا حذف آلودگي مي بايستي منشاء تشكيل دهنده آلودگي را شناسايي كرده و راهكارهاي لازم براي رفع آنرا بيابيم. صنعت نفت به ويژه عمليات پالايش از مواردي است كه در ايجاد اين آلودگي سهم زيادي دارد. در اين ميان عواملي چون افزايش كمّي تصفيه نفت خام به علت رشد تقاضا و احداث پالايشگاه هاي بزرگ به ويژه در كنار شهرها و مناطق پرجمعيت به علت صرفه جويي در هزينه هاي حمل و نقل، سبب افزايش ميزان آلودگي، از سوي اين صنايع شده است.
    
    آلودگي هوا را مي توان به عنوان نخستين مورد از آلاينده هاي پالايشگاهي، مطالعه و بررسي كرد. در پالايشگاه هاي ساده، پالايشگاه هايي كه در آنها عمل تقطير، تبديلات كاتاليستي، تصفيه با هيدروژن و تأسيسات خارج از محل وجود دارد، مقدار كل نفت مصرف شده كه شامل سوخت مصرفي و نفت به هدر رفته در عمليات توليدي است نبايد از3/5 درصد مقدار محصول بيشترشود. همچنين براي پالايشگاه هايي كه داراي واحدهاي تبديلي ثانويه (Secondary Conversion Units) همچون هيدروكراكرها يا واحدهاي توليد روانساز هستند، اين مقدار نبايد بيشتر از6-5 درصد و در برخي موارد تا10 درصد محصول شود.
    انتشار تركيبات آلي فرار از واحدهاي فرآيندي مي تواند به0/05 درصد ميزان محصول و كل انتشارات VOC كمتر از1 كيلوگرم در هر تن نفت خام يا0/1 درصد ميزان محصول كاهش يابد. روشهاي مورد استفاده در تخمين اين اعداد شامل ديده باني انتشار آلاينده ها(Emissions Monitoring)، نوسان حجمي(Mass Balance) و شناسايي منابع انتشار(Inventories of Emission Sources) است. سيستم هاي باز يافت بخار براي كنترل خروج VOCs از
    تانك هاي ذخيره كننده و محل هاي بارگيري، بايد90 تا100 درصد بازيافت داشته باشند. اپراتورهاي واحدهاي صنعتي بايد از سوخت با گوگرد كمتر از0/5 درصد استفاده كنند. سوخت هايي كه داراي گوگرد بالا هستند بايد به واحدهاي مجهز به كنترل كننده Sox برده شوند. راه ديگر، مخلوط كردن سوخت ها (Fuel Blending) است. در صورتي كه غلظت سولفيد هيدروژن در گازهاي انتهايي به بيش از230mg/Nm3 برسد بايد از يك سيستم باز يافت گوگرد كه حداقل97 درصد گوگرد (ترجيحاً بيش از99 درصد) را بازيافت مي كند، استفاده كرد. مقدار كل انتشار اكسيد گوگرد در يك پالايشگاه هيدرواسكيمينگ(Hydro Skimming Refinery)، داراي برجهاي تقطير اتمسفر يك و تحت خلاء واحدهاي رفرمينگ و فرآيند تقطير، بايد كمتر از0/5 و براي يك پالايشگاه تبديلي كمتر از1 كيلوگرم درهرتن باشد.
    كنترل انتشار آلاينده ها
    راههاي كنترل انتشار آلاينده ها به هوا شامل به حداقل رساندن نشت از تانك هاي ذخيره كننده و مسيرهاي حمل فرآورده توسط روش هايي چون استفاده از سيستم هاي باز يافت بخار و نصب دو سيستم آب بندي
    (Double seals) ، به حداقل رساندن انتشار اسيد گوگرد توسط گوگرد زدايي سوخت ها تا حد ممكن يا استفاده از سوخت هاي با گوگرد بالا در واحدهاي مجهز به كنترل كننده هاي انتشار اكسيد گوگرد است. همچنين باز يافت گوگرد از گازهاي انتهايي (Tale Gasses) در واحدهاي باز يافت گوگرد با كارايي بالا، باز يافت كاتاليزورهاي با پايه بدون سيليكا و كاهش انتشار ذرات ريز، استفاده از كوره هاي با اكسيد نيتروژن پايين براي كاهش انتشار اين گاز، جلوگيري و محدود كردن انتشار تركيبات فرار با طراحي صحيح فرآيند، تعمير و نگهداري مناسب و استفاده از حداقل سوخت از جمله راههاي كنترل انتشار آلاينده ها است. بانك جهاني حداكثر انتشار آلاينده ها را به شرح جدول1 اعلام كرده است. در صورتي كه در سيستم هاي كنترل آلودگي از طراحي مناسب، عملكرد و تعمير و نگهداري خوب استفاده شود اين سطوح به طور كامل قابل دستيابي خواهد بود. تمام سطوح حداكثري بايد حداقل براي95 درصد مواقعي كه واحد صنعتي در حال فعاليت است به دست آيند تا به عنوان قسمتي از ساعات عملكرد ساليانه مورد محاسبه قرار گيرند.
    

    
    جدول1: الزامات حداكثر انتشار آلاينده ها از صنايع نفت خام (ميلي گرم در متر مربع) (World Bank، 1996)
    
    
    
     آلودگي هاي آب
    آلودگي آب يكي ديگر از مسايل مهم و مورد مطالعه شناخته مي شود
    و منظور از آن غلظت مواد آلوده كننده و حجم مقدار آب هاي خروجي (Effluent Water) و پسابهاي صنعتي،(Waste Water) است كه از يك پالايشگاه خارج مي شود. پالايشگاه هايي كه دور از سواحل دريا يا مسير رودخانه قرار دارند نسبت به آنها كه از اين امكانات بهره مند هستند از نظر مسايل آلودگي آب وضع دشوارتري دارند. حداكثر مقدار نفت بايد به20 تا30 قسمت و در برخي مكانها حتي كمتر از5 در ميليون كاهش يافته و علاوه بر آن غلظت مواد شيميايي آنها نيز به سطح ايمن و بي خطر رسيده باشد. فاضلاب بايد از مواد سمي يا مواد شيميايي سرطانزا عاري و بنزن موجود در آب به حدود10ppm وزني تقليل داده شود.
    نكته قابل توجه اينكه مقدار مجاز غلظت مواد شيميايي در مناطق گوناگون متفاوت است و در برخي نقاط، مقررات ايجاب مي كند كه براي پسابهاي صنعتي، دستگاه هاي تصفيه نصب شود. البته مواد شيميايي اين پسابها هميشه سمي نيست، ولي اين خطر را دارند كه بيشتر آنها به سرعت اكسيده شده، اكسيژن آب را جذب كرده و سبب نابودي موجودات آبزي شوند. نبودن اكسيژن در آب، كار اكسيده شدن پسابهاي مواد آلي را كه يك عمل طبيعي تصفيه آب است متوقف كرده و سبب تشديد واكنش هاي تخمير كننده اين مواد مي شود. درجه حرارت پساب هاي خروجي
    پالايشگاه ها نيز بسيار مهم است زيرا بالا بودن آن، سبب مرگ ماهي ها و ديگر آبزيان مي شود. از سويي جدا كردن مواد نفتي از آب جزو ضروريات عملياتي هر پالايشگاه است. در پسابهاي يك پالايشگاه هميشه نفت يافت مي شود و احتمال نشت آن در محيط زيست همواره وجود دارد.
    
    

جدول2 مشخصات پساب توليدي پالايشگاهها طبق گزارش بانك جهاني (World Bank Group، 1998)
    
    پالايشگاه هايي كه در كنار سواحل هستند گذشته از پساب هاي توليدي خود آبهاي آلوده نفتكش هاي اقيانوس پيما را نيز از طريق آب مصرفي از دريا دريافت مي كنند، بنابراين نفتكش هاي دريايي مجاز نيستند كه آب
    مخزن هاي خود را در دريا تخليه كنند. امروزه براي تصفيه آب هاي آلوده امكانات فني گسترده اي در دست است چنانكه مي توان آب هاي به دست آمده از صنايع را به صورتي تصفيه كرد كه مستقيماً مورد استفاده شهري قرار گيرند.
     در بررسي تازه اي كه در ايالات متحده انجام گرفته هزينه تصفيه آب هاي آلوده كه قابل استفاده شهري باشند از قرار0/43 دلار براي هزار گالن است كه اين رقم تقريباً برابر با بهاي شيرين كردن آب شور دريا است. در يك پالايشگاه جديد معمولاً15 تا20 درصد مجموع سرمايه گذاري صرف فراهم كردن امكاناتي براي كنترل آلودگيها و ضايعات خطرناك مي شود. مجموع هزينه هاي اضافي براي نصب، بهره برداري و نگهداري اين وسايل تقريباً10 تا20 سنت ( در سال1993) به ازاي هر گالن فرآورده هاي پالايش شده است. در صورت بازيافت آب خنك كننده در هر تن پروسه نفت خام، حدود3/5 تا5 متر مكعب پساب توليد مي شود كه با طراحي و انجام عمليات خوب اين ميزان مي تواند تا0/4m3/t تقليل يابد. جدول3 دستور العمل تخليه مستقيم پسابهاي نفتي به آبهاي سطحي را طبق راهبردهاي گروه بانك جهاني نشان مي دهد.
    جدول3 : دستور العمل تخليه مستقيم پساب صنعتي نفت خام(ميلي گرم در ليتر)، (World Bank، 1996)
    
    

    در تصفيه لجن از تصفيه طبيعي و به كارگيري خاك، استخراج حلال پس از احتراق تفاله و يا در صورت ممكن از آن براي تهيه آسفالت استفاده مي شود. در برخي موارد به منظور كاهش تحرك فلزات سمي، ممكن است پسمانده به تثبيت نياز داشته باشد. روغن توسط روش هاي جداسازي همچون جدا كننده هاي ثقلي و سانتريفيوژ از لجن بازيابي مي شود. در صورت امكان توليد لجن در هر تن پروسه نفت خام بايد به0/3kg و حداكثر تا0/5kg كاهش يابد. لجن بايد تصفيه و تثبيت شود تا تجمع مواد سمي(همچون بنزن و سرب) در مايع زهكشي شده، به مقدار قابل قبولي، مثلاً زير0/05 ميلي گرم در كيلوگرم، كاهش يابد.
    

جايگاه فن آوري اطلاعات در مديريت مخازن

 
 به علت پيشرفت صنعت، امروزه يك نفر به تنهايي قادر به دانستن تمامي اطلاعات مربوط به يك پروژه صنعتي نيست. همان طور كه از نام مديريت مخازن بر مي آيد، كار چند نفر بهمراه هم بطوريكه افراد در تخصص خاص مشغول بوده و بعد از رسيدن به نتيجه‌اي مشخص، آنرا در اختيار ديگر گروه‌هاي كاري قرار مي دهند.
در اينجا چند گروه مطالعاتي تعريف مي گردند:
گروه مخزن، گروه حفاري، گروه ژئوفيزيك، گروه زمين شناسي و گروه ايمني و بازرسي. در هر گروه، يك نفر قادر به احاطه بر تمامي مطالب و دانستني‌هاي آن حوزه نيست چه برسد به احاطه كامل به اطلاعات ديگر حوزه‌ها. در اين ميان مديريت تمامي واحدها و هماهنگي ميان آنها خود نياز به تخصصي خاص دارد. بهترين روش مديريت يك گروه مطالعاتي، دانستن بايد ها و اولويت‌هاي كار مي باشد. تعدادي از اين بايد ها از طرف كارفرما مشخص شده و در هر زمان ممكن است، تغيير كند. مثلاً كارفرما نياز خود را ابتدا ازدياد برداشت اعلام كرده ولي بعد از مدتي، سياست كاري عوض شده و نياز را گسترش ميادين بيان مي‌كند.دو مورد بر هماهنگي گروه‌ها تاثير گذار است. اول پيشرفت كار هر گروه و دوم نياز‌هاي مرتبط گروه‌ها. پيشرفت كار همان طور كه از نامش پيداست نشان دهنده ميزان نزديك شدن كار به نتيجه مطلوب آن مي‌باشد. نيازهاي مرتبط، نيازهايي است كه براي برطرف كردن آنها، به نتايج رسيده از ديگر گروه‌ها احتياج است. پس در اينجا يك نظم و برنامه‌اي خاص بر رسيدن به اهداف مشترك و مرتبط نياز است. در سالهاي اخير اكثر نرم‌افزارهاي صنعتي مجهز به سيستم سروري شده‌اند. سرور كامپيوتري مركزي است، با قدرت پردازش و فضاي بالا كه تمامي كامپيوتر هاي client به آن متصل شده و از طريق آن با هم در ارتباط مي باشند. البته نوع اين ارتباط بستگي به طراحي شبكه دارد. نرم‌افزار در كامپيوتر سرور نصب شده، و ديگر client ها از طريق سرور از آن استفاده مي‌كنند. نرم‌افزارهاي مديريت پروژه در دنياي امروز نه تنها در صنعت نفت، بلكه تمامي صنعت كاربردهاي بسيار زيادي دارند. با استفاده از اين نوع نرم‌افزار‌ها هر گروه قادر به اتصال به آن و وارد كردن گزارشات و نتايج خود در زمان‌هاي مشخص تعريف شده‌اند. در اين ميان، ديگر گروه‌ها، در زمان هاي تعريف شده، قادر به استفاده از نتايج ديگر گروه‌ها مي باشند. گروه مديريت پروژه نيز در هر زمان، به تمامي گروه‌ها، نتايج و پيشرفت آنها احاطه دارد. سيستم‌هاي يكپارچه مديريت پروژه اين روزها با توجه به نوع پروژه و نيازهاي تعريف شده آن آماده برنامه‌نويسي مي‌شوند. بنابراين هر پروژه‌اي از دو سيستم عام و خاص تشكيل شده است.

واحدهاي مشترك سيستم مديريت مخازن با ديگر سيستم‌هاي مديريت پروژه
تمامي سيستم‌هاي مديريت پروژه به تقويم برنامه كارها مجهز مي‌باشند. يعني از كي تا كي. زمان آغاز كار بر روي پروژه مشخص و با توجه به تجربه كاري پرسنل، حداكثر زمان مورد نياز براي پروژه تعيين مي‌گردد. مورد بعدي محيطي با دسترسي مديريت شده است. يعني هر واحد، يا به عبارتي دقيق تر هر فرد، با نام كاربري و رمز عبور خود از سيستم، قادر به دسترسي به اطلاعات محدود با نظر مديريت پروژه مي باشد. از اين به عنوان طبقه‌بندي اطلاعات ياد مي‌شود كه علاوه بر فايده آن از لحاظ حفاظتي، از دستكاري اطلاعات توسط افراد ناآگاه و نامربوط جلوگيري مي‌شود. مورد بعدي كه مي‌توان از آن ياد كرد، سيستم نمودارگيري ورود و خروج به سيستم مي‌باشد. اين سيستم تمامي تغييرات را در سيستم بنام فرد تغيير دهنده در سيستم ذخيره مي‌كند. سيستم آگهي‌هاي مديريتي نيز در اين برنامه‌ها لحاظ شده است. آگهي مديريتي به معني همان تابلوي اعلانات اما بصورت مجازي است كه افراد با ورود به سيستم آنرا مشاهده مي‌كنند. سيستم اطلاع‌رساني بوسيله پيغام الكترونيكي با SMS موبايل نيز در اين سيستم‌ها لحاظ شده است. در صورت نياز مي‌توان از آخرين وضعيت هر بخش بوسيله اين سيستم بدون ورود به سيستم آگاه شد. سيستم گرفتن فايل پشتيبان نيز از ضرورت‌هاي هر سيستم كامپيوتري است كه در اين برنامه‌ها لحاظ شده است.

واحدهاي تخصصي
در مديريت مخازن براي مطالعه هر بخش، از نرم‌افزار‌ها و سخت‌افزار‌هاي معرفي شده آن بخش استفاده مي‌گردد. در اينجا، نياز اوليه دانستن چگونگي كار با اين نرم‌افزارهاي تخصصي و تعامل آن با بقيه نرم‌افزار‌هاست. همان طور كه مي‌دانيد، اكثر نرم‌افزارهاي تخصصي صنعت نفت ما، از شركت‌هاي خارجي تامين مي گردد كه اين خود بزرگترين مشكل در صنعت نفت ما مي باشد. تبادل اطلاعات ميان نرم‌افزارها از طريق تشخيص ساختار ( OUTPUTخروجي) نرم‌افزار مادر قابل اجراست. در حال حاضر بعضي از نرم‌افزارهاي بزرگ و معروف دنيا، براي استفاده از خروجي‌هاي ديگر نرم‌افزارها اقداماتي را صورت بخشيده‌اند. مثلاً معرفي نرم‌افزار تبديل‌كننده )Converter(، براي تغيير فرمت خروجي به فرمتي كه قابل خواندن براي نرم‌افزارشان باشد. بعضي نيز اين سيستم را يكپارچه با ورژن )Version( جديد نرم‌افزار خود، به بعنوان قابليتي جديد و مورد توجه براي نرم‌افزار خود، به دنيا معرفي نموده‌اند.

نتيجه
با توجه به مطالب گفته شده، مي توان ضرورت مديريت داده‌ها و نتايج بدست آمده از مطالعات در گروه‌هاي كاري مختلف در مديريت مخازن را درك نمود. در اينجا اين نكته قابل توجه است كه عدم رعايت موارد ذكر شده، باعث ايجاد مشكل در پيشرفت اين مطالعات شده و بعد از پيشرفت‌هاي اوليه، ممكن است اين مطالعات با مشكلات مديريتي روبرو شوند. البته در اين ميان تعهد كاري گروه‌ها نيز، خود از نقاط قوت مديريت مخازن است زيرا اكثر مطالعات صورت گرفته، با هم مرتبط مي‌باشند و كم كاري يك گروه، باعث ضربه زدن به كار بقيه گروه و ضربه شديد به پروژه خواهد شد. بنابراين براي رسيدن به هدف نهايي چند مرحله تعريف شده است؛
1- كار گروهي
2- مديريت كار گروهي
3- تعامل كار گروه‌ها
4- داشتن برنامه و عمل كردن به آن
كه نتيجه آن رسيدن به هدف است. همانطور كه نشان داده شد، در تمامي مراحل نياز اساسي به علوم IT كاملاً مشهود مي باشد.

اسید سولفوریک

 اسید سولفوریک اسید معدنی بسیار قوی می‌باشد. این اسید با هر درصدی در آب حل می‌شود. اسید سولفوریک در گذشته به نام جوهر گوگرد معروف بوده است. وقتی غلظت بالایی از گازی به اسید سولفوریک اضافه می‌شود، الئوم یا اسید سولفوریک دود کننده به فرمول ایجاد می‌شود. واکنش اسید سولفوریک با آب بسیار گرمازا می‌باشد. اضافه کردن آب به اسید سولفوریک غلیظ خطرناک است. زیرا در اثر حرارت حاصل از واکنش اسید و آب ، آب داغ ممکن است به اطراف پراکنده شود. بنابراین آن را با آرامی به آب اضافه می‌کنند. این مساله بدلیل پایین بودن دانسیته آب نسبت به اسید سولفوریک می‌باشد که آب میل دارد روی اسید قرار گیرد. میل ترکیبی اسید سولفوریک با آب بقدری بالاست که می‌تواند مولکول‌های هیدروژن و اکسیژن را از بقیه ترکیبات بصورت آب جدا کند. به عنوان مثال مخلوط کردن گلوکز و اسید سولفوریک ، عنصر کربن و آب ایجاد می‌کند. اسید سولفوریک قسمت عمده باران اسیدی می‌باشد که از آلاینده‌های جوی مثل حاصل از کارخانه‌ها با آب باران بوجود می‌آید. تاریخچه اسید سولفوریک در قرن نهم توسط شیمیدان ایرانی به نام زکریای رازی کشف شد. او اسید سولفوریک را از طریق تقطیر خشک کانی‌هایی که شامل سولفات آهن که زاج سبز نامیده می‌شود و سولفات مس که کات کبود نامیده می‌شد بدست آورد. حرارت هر یک از این ترکیبات باعث تجزیه آنها و ایجاد اکسید آهن II یا اکسید مس II ، آب و می‌گردد. ترکیب آب و حاصل شده ، محلول رقیق اسید سولفوریک ایجاد می‌کند. این روش با ترجمه متون علمی و کتاب‌های دانشمندان مسلمان ایرانی توسط شیمیدان‌های اروپایی در قرون وسطی مانند آلبرت ماگنوس در اروپا شناخته شد و به این دلیل اسید سولفوریک را شیمیدان‌های قرون وسطی به نام جوهر گوگرد شناختند. در قرن هفدهم ، جان گلوبر ، اسید سولفوریک را از سوزاندن سولفورو نیترات پتاسیم در مجاورت بخار آب تهیه کرد. در سال 1746 ، جان روبک اسید سولفوریک را با غلظت 40-35% در ظروف سربی تولید می‌کرد. جوزف گیلوساک با اصلاح روش روبک ، اسید سولفوریکی با غلظت 78% بدست آورد. با این همه صنایع رنگرزی و سایر صنایع شیمیایی خواهان اسید سولفوریک با غلظت بالاتر بودند. در اواسط قرن 18 این امر با روش تقطیر خشک کانی‌ها ، شبیه همان روش اولیه رازی ممکن شد. در این روش سولفید آهن در اثر حرارت در هوا تولید سولفات آهن II می‌کند و فراورده حاصل با حرارت اضافی اکسید شده و تولید سولفات آهن III می‌کند که آن هم در اثر حرارت در 480 درجه سانتیگراد تجزیه شده و اکسید آهن و ایجاد می‌کند. عبور دادن به آرامی از میان آب ، اسید سولفوریک با غلظت بالا ایجاد می‌کند. کاربرد اسید سولفوریک اسید سولفوریک جزء مواد شیمیایی پراستفاده می‌باشد. این ماده در واکنش‌های شیمیایی و فرآیندهای تولید سایر ترکیبات ، کابرد فراوانی دارد. عمده‌ترین استفاده آن در کارخانه‌های تولید کود شیمیایی ، استخراج فلزات ، سنتزهای شیمیایی ، تصفیه پساب‌ها و پالایشگاه‌های نفت می‌باشد. اسید سولفوریک در اثر واکنش با اسید نیتریک ، یون نیترونیوم تولید می‌کند که در فرآیند نیترو‌دار کردن ترکیبات استفاده می‌شود. فرآیند نیترودار کردن در صنایع تولید مواد منفجره مانند تولید تری‌نیتروتولوئن (TNT) ، نیترو گلیسیرین و ... استفاده می‌شود. اسید سولفوریک در انباره‌های سربی (باطری‌های سربی) به عنوان محلول الکترولیت استفاده می‌شود. اسید سولفوریک ، یک عامل آبگیری بسیار قوی است. در اکثر واکنش‌ها به عنوان عامل هیدراتاسیون استفاده می‌شود و در تولید میوه‌های خشک هم به میزان کم ، از اسید سولفوریک برای جذب آب استفاده می‌کنند. تولید صنعتی اسید سولفوریک به روش تماسی در سال 1832 یک تاجر انگلیسی سرکه ، روشی اقتصادی برای تولید و اسید سولفوریک غلیظ ابداع کرد که امروزه به نام فرآیند تماسی معروف است و قسمت اعظم اسید سولفوریک در دنیا به این روش تولید می‌گردد. این فرآیند در سه مرحله صورت می‌گیرد که عبارتند از : تهیه و خالص سازی : خالص سازی و هوا برای جلوگیری از مسموم‌شدن کاتالیزور لازم است. گازها پس از شستشو با آب ، با اسید سولفوریک خشک می‌شوند. اکسیداسیون کاتالیکی به : با در دمای بالاتر از 450 درجه سانتیگراد و فشار 2atm و کاتالیزور پنتا اکسید وانادیم ، واکنش داده و تولید می‌کند. تولید شده از میان تبادلگر گرمایی عبور داده شده و در اسید سولفوریک غلیظ حل شده و تولید الئوم می‌کند. به دلیل اینکه انحلال در آب بسیار گرمازا بوده و بجای اسید سولفوریک مایع ، مه تولید می‌شود، انحلال مستقیم در آب عملی نمی‌باشد. تولید : اولئوم با آب واکنش داده و اسید سولفوریک تولید می‌کند. خواص فیزیکی اسید سولفوریک نام H2SO4 فرمول مایع بیرنگ ظاهر 98gr/mol وزن مولکولی 10 درجه سانتیگراد دمای ذوب 337 درجه سانتیگراد نقطه جوش 1.8gr/cm3 دانسیته نکات ایمنی اسید سولفوریک ، اسید بسیار قوی و خورنده می‌باشد. نوشیدن آن باعث آسیب‌های شدید دائمی در دهان و سایر بافت‌های مورد تماس می‌شود. تنفس آن بسیار خطرناک بوده و باعث آسیب‌های جدی می‌شود. در صورت تماس با پوست و چشم باعث سوزش و ایجاد زخم می‌شود. در صورت تماس پوست و چشم با آن ، باید با آب فراوان شستشو داده و سپس از محلول بی‌کربنات سدیم یک درصد برای شستشو موضع مورد تماس استفاده گردد. + نوشته شده در چهارشنبه 1385/03/03ساعت 0:57 قبل از ظهر توسط هومن عزتی | يک نظر روشهاي تصفيه مواد نفتي عملیاتی که در تولید و تصفیه نفت بر روی نفت خام انجام می‌گیرند، عبارتند از: روش‌های گوناگون تقطیر ، روش‌های فیزیکی و شیمیایی تصفیه و تفکیک و روش‌های تغییر و تبدیل مواد در واحدهای مربوطه. بنابراین یک پالایشگاه ، مجتمعی از واحدهای مختلف تولید ، تصفیه و تغییر و تبدیل مواد خواهد بود که هر واحد آن مجهز به سیستم‌های آماده نمودن شارژ ، تماس ، تفکیک فازها و جمع‌آوری حلال یا حرارت می‌باشد و در هر واحد آن فرآورده های مختلفی بدست می‌آید. البته نخستین عمل قبل از هر گونه پالایش بر روی نفت خام ، عاری نمودن آن از آب می‌باشد و سپس تصفیه نفت خام انجام می‌گیرد. عاری نمودن نفت خام از آب : نفت خامی که وارد تصفیه خانه می‌گردد، دارای مقدار قابل ملاحظه‌ای از آبهای نمکی است که اغلب در مجاورت شن و ترکیبات اکسیژنه به حالت امولسیون در می‌آید و وجود آب در این مورد ، ایجاد اختلالاتی در حین عمل تقطیر می‌نماید و بعلت وجود نمک‌ها نیز سبب خوردگی دیگ‌های بخار می‌گردد. بنابراین باید بطرق ممکنه ، آب را از نفت خام جدا نمود. با استفاده از یکی از روشهای سانتریفوژ ، دکانتاسیون و استفاده ار یک میدان الکتریکی ، آب را از روغن تفکیک می‌کنند. تصفیه برش های سبک : منظور از تصفیه برش های سبک ، بیشتر تخلیص گازهای حاصل از پالایشگاه و یا گازهای طبیعی از هیدروژن سولفوره و گاز کربنیک می‌باشد. مهمترین روشهای بکار گرفته شده ، شامل روش‌های ژیربوتول (Girbotol) ، آلکازید (Alkazid) و فلوئورسلونت (Fluorsolvent) می‌گردد. مواد جاذب مورد استفاده برای این سه روش بدین قرار است: در روش ژیربوتول: مونواتانول آمین - دی اتانول آمین - تری اتانول آمین در روش آلکازید: دی متیل آمینوپتاسیم استات - متیل آمینو پتاسیم پروپیویان در روش فلوئوسلونت: کربنات پروپیلن این مواد جاذب ، اغلب در درجه حرارتی نزدیک به درجه حرارت معمولی با CO2 و H2S عمل می‌کنند و گازهای جذب شده بعدا ، در فشار اتمسفر و حرارت 110 درجه سانتی‌گراد از محلول جاذب جدا و خارج می‌گردند. تصفیه مواد سفید : در صنعت نفت معمولا به برش های بنزین و کروزون "مواد سفید" گفته می‌شود. منظور از تصفیه این مواد ، عاری کردن آنها از مواد مضر بعلت بوی یا رنگ زردشان می‌باشد و همچنین حذف هیدروکربورهای غیر اشباع. ترکیبات: اکسیژنه (اسیدهای نفتی ، ترکیبات آسفالتی) ، گوگردار (سولفوره ، سولفونه) و ازته خواهد بود. عمل تصفیه شامل ترتمان‌های مختلف می‌گردد که به شرح این روش‌های تصفیه می‌پردازم. ترتمان با اسید سولفوریک : اولین دفعه ، "ایشلر" (Eichler) در سال 1865 در باکو ، نفت را بکمک اسید سولفوریک غلیظ تخلیص نمود. اسید سولفوریک مخصوصا با هیدروکربورهای آروماتیک - اولفین ها - ترکیبات اکسیژنه - مواد رنگی و سولفوره ترکیب می‌شود. برای اینکه نفت ، رنگ زرد نداشته باشد باید مقدار اسید نیتروی موجود در اسیدسولفوریک کمتر از 1/0 در صد باشد. اغلب ، این ترتمان جهت حذف ذرات باقیمانده اسید ، بوسیله شستشو با یک محلول سود و سپس با آب تعقیب می‌گردد. ترتمان با سود : این شستشو اغلب بمنظور حذف ترکیبات اسیدی محتوی در برشی نفتی بکار گرفته می‌شود. مهم‌ترین این ترکیبات: مرکاپتان‌ها - هیدروژن سولفوره - گاز کربنیک - تیوفنل‌ها و آلکیل فنل‌ها - اسید سیانیدریک - اسیدهای چرب - اسیدهای نفتی می‌باشد که به این مواد باید سولفور کربونیل (COS) را هر چند که یک ترکیب خنثی است، اضافه نمود. زیرا این ترکیب در اثر هیدرولیز تولید CO2 و H2 می‌نماید. برای مثال ، مرکاپتانها بر اساس واکنش تعادلی زیر با سود ترکیب می‌گردند. RSH + NaoH ↔ RSNa + H2O عاری نمودن برشهای نفتی از CO2 و H2S با محلول سود انجام پذیر است، البته وقتی که مقدار آنها کم باشد. اما هنگامی که مقدار این مواد زیاد باشد باید از روش ترتمان با آمین‌ها استفاده نمود. اغلب پس از عمل با قلیا ، برش نفتی را با آب شستشو می‌دهند. تصفیه کروزون بوسیله انیدرید سولفورو (روش ادلینو) : چون انیدرید سولفوروی مایع بسادگی می‌تواند هیدروکربورهای غیر اشباع غنی از کربن را در خود حل نماید، لذا از آن ، جهت تصفیه نفت چراغ (کروزون) استفاده می‌گردد. روش‌های ملایم کردن : این روش‌ها ، امکان عاری نمودن برش‌ها را از ترکیبات گوگردی ، مرکاپتان‌ها و گوگرد بصورت عنصر می‌دهد. مهمترین روشهای بکار گرفته شده عبارتند از: روش سلوتیزر "Solutizer": این روش مربوط به اکستراسیون همه کانی‌ها از کلیه برش‌های بنزین (بدست آمده از تقطیر یا کراکینگ یا رفرمینگ) می‌گردد. از مزایای این روش ، افزایش قابلیت بنزین جهت پذیرش سرب بوده که علت آن حذف ترکیبات گوگردی است. روش دکتر: انواع بنزین‌ها و همچنین ترکیبات سینگن‌تر ازقبیل برش نفت و کروزون را می‌توان به توسط این روش مورد ترتمان قرار داد. در این روش از محلول قلیایی پلمبیت سدیم جهت ترتمان استفاده می‌گردد. روش هیپوکلریت: اغلب از هیپوکلریت بعنوان یک عامل اکسید کننده جهت کاهش بو و همچنین مقدار مرکاپتان‌ها در برش‌های نفتی استفاده می‌شود. این روش می تواند یک روش تکمیلی برای ترتمان برش‌ها با سود باشد. روش های کلرکوئیوریک (روش پرکو): در این روش ، بر روی نفت ، کلرور مس افزوده می‌گردد که باعث تبدیل مرکاپتان‌ها به دی‌سولفور می‌گردد. روش تصفیه کاتالیکی: در این روش ، بجای استفاده از ترکیبات حل کننده ذکر شده در روش های قبلی ، از کاتالیزور استفاده می‌شود. برای مثال ، روش مراکس یک طریقه تصفیه کاتالیتکی است که در آن ، کاتالیزور یک بستر ثابت از اکسید سرب می‌باشد که طول عمر آن بیشتر از سه سال می‌باشد. رنگ بری و بی بو کردن نفت: رنگ‌بری را می‌توان اغلب اوقات بوسیله خاک‌های رنگ بر - آرژیل ها و هیدروسیلیکات‌های طبیعی منیزیم انجام داد. جهت بی‌بو کردن نفت ، برخی آن را با کلرورو دوشو و کمی اسید کلریدریک به هم زده ، سپس دکانته می‌نمایند و بمنظور از بین بردن کلر محتوی ، بعدا آن را با آهک مخلوط نموده و تکان می‌دهند. ضمنا ممکن است از مواد معطر و عطر بهار نارنج برای خوش‌بو کردن آن استفاده نمود. با افزایش مواد رنگی از قبیل نیترونفتالین و زرد کینولئین می‌توان خاصیت فلوئورسانس را از بین برد. تصفیه روغن‌های گریس‌کاری تصفیه : همان طور که مواد سفید احتیاج به تصفیه دارند، روغن‌های گریس‌کاری جهت حذف مواد مضر محتاج به پالایش می‌باشند. عمل تصفیه در روغن‌ها بعلت ویسکوزیته زیاد و خاصیت امولسیون شدنشان نسبت به مواد سفید مشکل می‌باشد. عمل تصفیه شامل شستشوهای متوالی با اسید سولفوریک ، سپس شستویش با مواد قلیایی و سپس آب خواهد بود. برای خنثی‌شدن روغن ، از مخلوط کربنات سدیم (خاک‌های رنگ‌بر) استفاده می‌نمایند. بی‌بو کردن : روغن‌های معدنی را با آلدئید فرمیک مخلوط و گرم می‌کنند و بعدا ، قبل از این‌که اسید یا قلیا بدان بیفزایند، بخار آب از آن عبور می‌دهند. بیست درصد از روغن معدنی خام را بوسیله بخار آب در مجاورت استات پلمب تقطیر می‌نمایند. مایع تقطیر شده عاری از گوگرد است و از آن بعنوان روغن چراغ یا روغن موتور استفاده می‌شود. روغنی که از صاف نمودن باقیمانده بدست می‌آید، روغن چرک کننده سنگین (با دانسیته زیاد) و بی‌بو می‌باشد. بی‌رنگ نمودن : جهت بدست آوردن روغن‌های معدنی بی‌رنگ (مانند روغن وازلین) از روغن‌های تیره ، آنها را از استوانه‌های بلند و پر از آرژیل (که جاذب رنگ است) با دمای 50-30 درجه سانتی‌گراد به آهستگی عبور می‌دهند. این آرژیل‌ها ، هیدروسیلیکات آلومینیم و منیزیم می‌باشند و پس از خاتمه عمل ، آرژیل‌ها را با بنزین شستشو داده ، مایع حاصله را جهت جمع آوری بنزین تقطیر می‌نمایند و بنزینی را که روی آرژیل مانده است، بوسیله عبور هوا به خارج رانده ، جمع آوری می‌نمایند. آرژیل حاصله را در کوره‌های دوار حرارت می‌دهند و بعد از آن ، وارد استوانه دیگری می‌کنند. در نتیجه آرژیل حاصله مانند اول فعال می‌گردد. با زغال حیوانی و یا مخلوطی از زغال حیوانی با سیلیس - سیلیکات - اکسید دو فر می‌توان روغن را بی‌رنگ نمود. قسمتی از رنگ روغن‌های معدنی را که خیلی رنگین است، بوسیله اسید سولفوریکی که به آن بیکرومات پتاسیم افزوده شده است از بین می‌برند. برای روغن‌هایی که کمتر رنگین است، به عوض صاف نمودن مجدد ، روی خاک‌های رنگبر عمل تصفیه را با اسید سولفوریک و یا سود انجام می‌دهند.

روشهاي تصفيه مواد نفتي

عملیاتی که در تولید و تصفیه نفت بر روی نفت خام انجام می‌گیرند، عبارتند از:
روش‌های گوناگون تقطیر ، روش‌های فیزیکی و شیمیایی تصفیه و تفکیک و روش‌های تغییر و تبدیل مواد در واحدهای مربوطه. بنابراین یک پالایشگاه ، مجتمعی از واحدهای مختلف تولید ، تصفیه و تغییر و تبدیل مواد خواهد بود که هر واحد آن مجهز به سیستم‌های آماده نمودن شارژ ، تماس ، تفکیک فازها و جمع‌آوری حلال یا حرارت می‌باشد و در هر واحد آن فرآورده های مختلفی بدست می‌آید. البته نخستین عمل قبل از هر گونه پالایش بر روی نفت خام ، عاری نمودن آن از آب می‌باشد و سپس تصفیه نفت خام انجام می‌گیرد.

عاری نمودن نفت خام از آب :
نفت خامی که وارد تصفیه خانه می‌گردد، دارای مقدار قابل ملاحظه‌ای از آبهای نمکی است که اغلب در مجاورت شن و ترکیبات اکسیژنه به حالت امولسیون در می‌آید و وجود آب در این مورد ، ایجاد اختلالاتی در حین عمل تقطیر می‌نماید و بعلت وجود نمک‌ها نیز سبب خوردگی دیگ‌های بخار می‌گردد. بنابراین باید بطرق ممکنه ، آب را از نفت خام جدا نمود. با استفاده از یکی از روشهای سانتریفوژ ، دکانتاسیون و استفاده ار یک میدان الکتریکی ، آب را از روغن تفکیک می‌کنند.

تصفیه برش های سبک :
منظور از تصفیه برش های سبک ، بیشتر تخلیص گازهای حاصل از پالایشگاه و یا گازهای طبیعی از هیدروژن سولفوره و گاز کربنیک می‌باشد. مهمترین روشهای بکار گرفته شده ، شامل روش‌های ژیربوتول (Girbotol) ، آلکازید (Alkazid) و فلوئورسلونت (Fluorsolvent) می‌گردد.
مواد جاذب مورد استفاده برای این سه روش بدین قرار است:

در روش ژیربوتول:
مونواتانول آمین - دی اتانول آمین - تری اتانول آمین

در روش آلکازید:

دی متیل آمینوپتاسیم استات - متیل آمینو پتاسیم پروپیویان

در روش فلوئوسلونت:
کربنات پروپیلن
این مواد جاذب ، اغلب در درجه حرارتی نزدیک به درجه حرارت معمولی با CO2 و H2S عمل می‌کنند و گازهای جذب شده بعدا ، در فشار اتمسفر و حرارت 110 درجه سانتی‌گراد از محلول جاذب جدا و خارج می‌گردند.

تصفیه مواد سفید :
در صنعت نفت معمولا به برش های بنزین و کروزون "مواد سفید" گفته می‌شود. منظور از تصفیه این مواد ، عاری کردن آنها از مواد مضر بعلت بوی یا رنگ زردشان می‌باشد و همچنین حذف هیدروکربورهای غیر اشباع. ترکیبات: اکسیژنه (اسیدهای نفتی ، ترکیبات آسفالتی) ، گوگردار (سولفوره ، سولفونه) و ازته خواهد بود. عمل تصفیه شامل ترتمان‌های مختلف می‌گردد که به شرح این روش‌های تصفیه می‌پردازم.

ترتمان با اسید سولفوریک :
اولین دفعه ، "ایشلر" (Eichler) در سال 1865 در باکو ، نفت را بکمک اسید سولفوریک غلیظ تخلیص نمود. اسید سولفوریک مخصوصا با هیدروکربورهای آروماتیک - اولفین ها - ترکیبات اکسیژنه - مواد رنگی و سولفوره ترکیب می‌شود. برای اینکه نفت ، رنگ زرد نداشته باشد باید مقدار اسید نیتروی موجود در اسیدسولفوریک کمتر از 1/0 در صد باشد. اغلب ، این ترتمان جهت حذف ذرات باقیمانده اسید ، بوسیله شستشو با یک محلول سود و سپس با آب تعقیب می‌گردد.

ترتمان با سود :
این شستشو اغلب بمنظور حذف ترکیبات اسیدی محتوی در برشی نفتی بکار گرفته می‌شود. مهم‌ترین این ترکیبات: مرکاپتان‌ها - هیدروژن سولفوره - گاز کربنیک - تیوفنل‌ها و آلکیل فنل‌ها - اسید سیانیدریک - اسیدهای چرب - اسیدهای نفتی می‌باشد که به این مواد باید سولفور کربونیل (COS) را هر چند که یک ترکیب خنثی است، اضافه نمود. زیرا این ترکیب در اثر هیدرولیز تولید CO2 و H2 می‌نماید. برای مثال ، مرکاپتانها بر اساس واکنش تعادلی زیر با سود ترکیب می‌گردند.

RSH + NaoH ↔ RSNa + H2O

عاری نمودن برشهای نفتی از CO2 و H2S با محلول سود انجام پذیر است، البته وقتی که مقدار آنها کم باشد. اما هنگامی که مقدار این مواد زیاد باشد باید از روش ترتمان با آمین‌ها استفاده نمود. اغلب پس از عمل با قلیا ، برش نفتی را با آب شستشو می‌دهند.
تصفیه کروزون بوسیله انیدرید سولفورو (روش ادلینو) :

چون انیدرید سولفوروی مایع بسادگی می‌تواند هیدروکربورهای غیر اشباع غنی از کربن را در خود حل نماید، لذا از آن ، جهت تصفیه نفت چراغ (کروزون) استفاده می‌گردد.

روش‌های ملایم کردن :
این روش‌ها ، امکان عاری نمودن برش‌ها را از ترکیبات گوگردی ، مرکاپتان‌ها و گوگرد بصورت عنصر می‌دهد. مهمترین روشهای بکار گرفته شده عبارتند از:

روش سلوتیزر "Solutizer":
این روش مربوط به اکستراسیون همه کانی‌ها از کلیه برش‌های بنزین (بدست آمده از تقطیر یا کراکینگ یا رفرمینگ) می‌گردد. از مزایای این روش ، افزایش قابلیت بنزین جهت پذیرش سرب بوده که علت آن حذف ترکیبات گوگردی است.

روش دکتر:
انواع بنزین‌ها و همچنین ترکیبات سینگن‌تر ازقبیل برش نفت و کروزون را می‌توان به توسط این روش مورد ترتمان قرار داد. در این روش از محلول قلیایی پلمبیت سدیم جهت ترتمان استفاده می‌گردد.

روش هیپوکلریت:
اغلب از هیپوکلریت بعنوان یک عامل اکسید کننده جهت کاهش بو و همچنین مقدار مرکاپتان‌ها در برش‌های نفتی استفاده می‌شود. این روش می تواند یک روش تکمیلی برای ترتمان برش‌ها با سود باشد.

روش های کلرکوئیوریک (روش پرکو):
در این روش ، بر روی نفت ، کلرور مس افزوده می‌گردد که باعث تبدیل مرکاپتان‌ها به دی‌سولفور می‌گردد.

روش تصفیه کاتالیکی:
در این روش ، بجای استفاده از ترکیبات حل کننده ذکر شده در روش های قبلی ، از کاتالیزور استفاده می‌شود. برای مثال ، روش مراکس یک طریقه تصفیه کاتالیتکی است که در آن ، کاتالیزور یک بستر ثابت از اکسید سرب می‌باشد که طول عمر آن بیشتر از سه سال می‌باشد.

رنگ بری و بی بو کردن نفت:
رنگ‌بری را می‌توان اغلب اوقات بوسیله خاک‌های رنگ بر - آرژیل ها و هیدروسیلیکات‌های طبیعی منیزیم انجام داد. جهت بی‌بو کردن نفت ، برخی آن را با کلرورو دوشو و کمی اسید کلریدریک به هم زده ، سپس دکانته می‌نمایند و بمنظور از بین بردن کلر محتوی ، بعدا آن را با آهک مخلوط نموده و تکان می‌دهند. ضمنا ممکن است از مواد معطر و عطر بهار نارنج برای خوش‌بو کردن آن استفاده نمود. با افزایش مواد رنگی از قبیل نیترونفتالین و زرد کینولئین می‌توان خاصیت فلوئورسانس را از بین برد.

تصفیه روغن‌های گریس‌کاری
تصفیه :

همان طور که مواد سفید احتیاج به تصفیه دارند، روغن‌های گریس‌کاری جهت حذف مواد مضر محتاج به پالایش می‌باشند. عمل تصفیه در روغن‌ها بعلت ویسکوزیته زیاد و خاصیت امولسیون شدنشان نسبت به مواد سفید مشکل می‌باشد. عمل تصفیه شامل شستشوهای متوالی با اسید سولفوریک ، سپس شستویش با مواد قلیایی و سپس آب خواهد بود. برای خنثی‌شدن روغن ، از مخلوط کربنات سدیم (خاک‌های رنگ‌بر) استفاده می‌نمایند.

بی‌بو کردن :
روغن‌های معدنی را با آلدئید فرمیک مخلوط و گرم می‌کنند و بعدا ، قبل از این‌که اسید یا قلیا بدان بیفزایند، بخار آب از آن عبور می‌دهند. بیست درصد از روغن معدنی خام را بوسیله بخار آب در مجاورت استات پلمب تقطیر می‌نمایند. مایع تقطیر شده عاری از گوگرد است و از آن بعنوان روغن چراغ یا روغن موتور استفاده می‌شود. روغنی که از صاف نمودن باقیمانده بدست می‌آید، روغن چرک کننده سنگین (با دانسیته زیاد) و بی‌بو می‌باشد.

بی‌رنگ نمودن :
جهت بدست آوردن روغن‌های معدنی بی‌رنگ (مانند روغن وازلین) از روغن‌های تیره ، آنها را از استوانه‌های بلند و پر از آرژیل (که جاذب رنگ است) با دمای 50-30 درجه سانتی‌گراد به آهستگی عبور می‌دهند. این آرژیل‌ها ، هیدروسیلیکات آلومینیم و منیزیم می‌باشند و پس از خاتمه عمل ، آرژیل‌ها را با بنزین شستشو داده ، مایع حاصله را جهت جمع آوری بنزین تقطیر می‌نمایند و بنزینی را که روی آرژیل مانده است، بوسیله عبور هوا به خارج رانده ، جمع آوری می‌نمایند. آرژیل حاصله را در کوره‌های دوار حرارت می‌دهند و بعد از آن ، وارد استوانه دیگری می‌کنند. در نتیجه آرژیل حاصله مانند اول فعال می‌گردد. با زغال حیوانی و یا مخلوطی از زغال حیوانی با سیلیس - سیلیکات - اکسید دو فر می‌توان روغن را بی‌رنگ نمود. قسمتی از رنگ روغن‌های معدنی را که خیلی رنگین است، بوسیله اسید سولفوریکی که به آن بیکرومات پتاسیم افزوده شده است از بین می‌برند. برای روغن‌هایی که کمتر رنگین است، به عوض صاف نمودن مجدد ، روی خاک‌های رنگبر عمل تصفیه را با اسید سولفوریک و یا سود انجام می‌دهند.

توليد بنزين و فرآورده‌هاي ميان تقطير از مايعات گازي

 نظر به حجم عظيم مايعات گازي توليدي در كشور و ارزش نوع گروه‌هاي هيدروكربني موجود در ساختار آنها و استفاده‌هاي غيراقتصادي، بدون توجه به كيفيت بالاي آنها، مانند مخلوط كردن با نفت خام به منظور صادرات يا خوراك پالايشگاهها از يك طرف و نياز شديد كشور به بنزين از طرف ديگر، بررسي مايعات گازي براي استفاده بهينه و اقتصادي بسيار ضروري است.
 در اين مقاله نمونه اي از مايعات گازي ارزيابي و با توجه به محدوده جوش و كيفيت آن، فرآورده‌هاي مختلفي از جمله بنزين، نفت سفيد، حلال و سوخت جت تهيه شده و مشخصات آنها با هم مقايسه گرديد كه از اين مقايسه، نتايج خوبي حاصل شد. در نهايت يك پالايشگاه با دو نوع خوراك مايعات گازي و نفت خام از نظر سرمايه‌گذاري و سوددهي مقايسه شده، با توجه به اينكه در يك پالايشگاه مايعات گازي، تمام محصولات، قابل استفاده و داراي ارزش اقتصادي نسبتا بالايي هستند، واضح است كه ساخت پالايشگاههايي با خوراك مايعات گازي بسيار اقتصادي و مقرون به صرفه است.
با توجه به مصرف روزافزون بنزين و سوخت‌هاي ميان تقطير و محدود بودن ظرفيت موجود پالايشگاهها، لازم است به دنبال منابع جديدي براي توليد اين فرآورده‌ها باشيم.
بخش اعظم مايعات گازي در محدوده بنزين و نفت سفيد مي‌باشد. تقريباً 50 درصد كاندنسيت در محدوده جوش بنزين است. بنابراين با تبديل كاندنسيت به بنزين نياز به واردات كاهش خواهد يافت. همچنين مي‌توان فرآورده‌هاي ديگر مانند سوخت جت، حلال و ديزل نيز از آن توليد نمود. بطوريكه با احداث پالايشگاه كاندنسيت، مي توان تمام خوراك را به محصولات سبك و ميان تقطير تبديل نمود، بدون اينكه محصولات ديگري مانند نفت كوره و باقيمانده‌هاي تقطير توليد شود. در حال حاضر بخشي از مايعات گازي به خوراك پالايشگاهها اضافه مي‌شود، بخشي ديگر در صنايع پتروشيمي مورد استفاده قرار مي گيرد و قسمتي از آن نيز صادر مي‌شود.

نتايج ارزيابي يك نمونه كاندنسيت
به منظور مقايسه مايعات گازي با نفت خام، يك كاندنسيت و نفت خامي با درجه PI حدود 33 به عنوان نمونه انتخاب شدند. قسمت اعظم اين كاندنسيت در محدوده جوش بنزين و نفت سفيد است. حدود 80 درصد حجم آن تا دماي 200 درجه سانتيگراد تقطير مي‌شود.
بنزين ماشين مخلوطي از جريان‌هاي مختلف پالايشگاه و بنزين تقطير مستقيم )SR(‌ است. بنزين تقطير مستقيم شامل پنتان تا هيدروكربن‌هاي سنگين تر با نقطه جوش حدود 195 درجه سانتي‌گراد، است. براي بهبود رفتارهاي احتراقي، ضدضربه بودن، وزن مخصوص، مشخصه‌هاي تقطير، فشار بخار، ميزان سولفور، مقاومت در برابر اكسيداسيون و خوردگي، بنزين تقطير مستقيم را با جريان‌هاي ديگر پالايشگاه مانند ايزومرات، ريفرميت، آلكيالات، بنزين FCCU مخلوط مي‌كنند تا به خواص موردنظر برسند. همچنين افزودني‌هايي به منظور بهبود هر چه بيشتر اين خواص نيز به اين فرمولاسيون اضافه مي‌شود.

پارامترهاي مهم
عدد اكتان؛ اين پارامتر مقياسي براي مشخص كردن كيفيت احتراق سوخت است. دو نوع عدد اكتان اندازه گيري مي‌شود. عدد اكتان پژوهش (Research Octane Number)‌ در شرايط سرعت كم و رانندگي در شهر و عدد اكتان موتور (Motor Octane Number)‌ هنگام رانندگي در جاده با سرعت زياد اندازه گيري مي‌شود.
حساسيت يك سوخت از اختلاف RON و MON بدست مي‌آيد و اين اختلاف معمولاً بين 10 تا 6 است.
فراريت(Volatility)‌؛ فراريت بنزين بسيار اهميت دارد و توسط دو خاصيت فشار بخار (RVP) و تقطير (ASTM) مشخص مي‌شود.
محدوده جوش بنزين به سه قسمت تقسيم مي‌شود و هر قسمت گوياي خاصيتي از بنزين است. قسمت اول كه تا 25 درصد ابتداي بنزين است نشانگر كيفيت روشن شدن اتومبيل است، قسمت دوم تا 50 درصد تقطير قدرت سوخت و ارزش حرارتي آن را نشان مي دهد و از 50 تا 90 درصد تقطير قسمت سوم منحني مشخص‌كننده ميزان تركيبات سنگين در بنزين است و نشان مي‌دهد چه مقدار از تركيبات سنگين ممكن است در اثر حرارت موتور تجزيه شود. ناخالصي‌هاي بنزين؛ ميزان ناخالصي‌ها از جمله گوگرد و مواد اكسيژنه در بنزين، موجب آلودگي در محيط زيست مي‌شوند كه روز به روز ميزان آنها محدودتر مي‌شود. اغلب كاندنسيت‌ها سولفيد هيدروژن و مركپتان بالايي دارند بنابراين محصولات آنها نياز به فرايندهاي تصفيه با هيدروژن و مركپتان زدايي دارند. نكته قابل توجهي كه از اين مقايسه نتيجه مي‌شود ميزان بنزين توليدي از كاندنسيت است كه در اينجا سه برابر بنزين توليدي از نفت خام است بنابراين ضرورت احداث پالايشگاه كاندنسيت افزايش مي يابد.

سوخت جت
نفت سفيد به عنوان اولين سوخت موتورهاي توربيني مورد استفاده قرار گرفت. اما بعد از جنگ جهاني دوم، آمريكا استفاده از سوخت با محدوده وسيع تر )Wide-Cut( كه از نظر هيدروكربن‌ها، محدوده بنزين و نفت سفيد را در بر مي گرفت، را شروع كرد. اما اين سوخت به علت سبك بودن در طي حمل و نقل، افت جرمي و خطر آتش گيري زيادي داشت و بيشتر براي استفاده در مناطق سردسير چون كانادا و آلاسكا مناسب بود. يكي از پارامترهاي مهم در سوخت جت نقطه يخ زدگي است. اين پارامتر به شدت به شكل مولكول ها وابسته است. در يك عدد كربن معين با تغيير گروه هيدروكربني، تغيير زيادي در اين پارامتر مشاهده مي‌شود. همچنين با افزايش عدد كربن در يك گروه هيدروكربني، نقطه يخ زدگي افزايش مي يابد.
دانسيته و ارزش حرارتي نيز با افزايش عدد كربن افزايش مي يابند. به طور كلي پارافين‌ها خواص ضعيفي در دماي پايين از خود نشان مي‌دهند اما ارزش حرارتي بالايي دارند.
آروماتيك‌ها خواص بسيار خوبي در دماي پايين دارند اما كيفيت سوختن بدي دارند. خواص ايزوپارفين‌ها و نفت‌ها بين اين دو گروه قرار دارد.

سوخت ديزل
پايه سوخت ديزل، محصولات تقطير مستقيم نفت خام است. امروزه با فرآيندهاي مختلف كراكينگ، ممكن است محصولات تقطير شده از اين فرايندها نيز در فرمولاسيون آن دخالت داشته باشد. بنابراين مخلوط ديزل با توجه به خواصي چون فراريت، جرقه زدن، كيفيت، ويسكوزيته، گراويته و پايداري تهيه مي‌شود. معمولاً محدوده جوش سوخت ديزل 380-150 درجه سانتي گراد است. تركيب آن مخلوطي از پارافين‌ها، نفتن‌ها و آروماتيك هاست. بسياري از خواص مهم اين سوخت مستقيماً به ساختار هيدروكربني آن بستگي دارد. مثلاً سوختي با پارافين بيشتر، خواص جرقه زدن و احتراق بهتري نسبت به سوختي با آروماتيك بيشتر دارد، اما سوخت پارافيني در دماي پايين توليد واكس مي‌كند كه اين مساله در سوخت‌هايي كه آروماتيك بيشتري دارند، به دليل نقطه ريزش پايين تر، وجود ندارد.
دانسيته اين سوخت در دماي 15 درجه سانتي‌گراد در محدوده kg/m 860ـ820 است.
ويسكوزيته سوخت ديزل در دو دماي 20 و 40 درجه سانتي‌گراد اندازه‌گيري مي‌شود. محدوده بالاي ويسكوزيته، اطميناني بر جاري شدن سوخت در زمان روشن شدن، كه دما پايين است مي‌باشد و محدوده پاييني براي زمان داغ شدن موتور هنگام دوباره روشن كردن ماشين است.
فراريت سوخت توسط منحني تقطير )ASTM(‌ نشان داده مي‌شود. اين منحني نيز به سه قسمت، به ترتيب دماي 10 درصد، 50 درصد و 90 درصد تقطير تقسيم مي‌شود.
سوخت ديزل بين 280-230 درجه سانتي گراد است. اگر بالاتر از 300 باشد در دور بالاي موتور دوره ايجاد مي‌شود و اگر كمتر از 200 درجه سانتي گراد باشد، ويسكوزيته و انرژي لازم جهت كار كردن موتور موجود نمي باشد. ميزان گوگرد ديزل بين 50/0 تا 5/1 درصد متغير است. طبق استانداردهاي جديد، ميزان گوگرد بايد بين 10 تا 50 ppm باشد. اما در استاندارد NIOC اين مقدار هنوز يك درصد است. عدد ستان سوخت ديزل كيفيت جرقه زدن را نشان مي‌دهد. زمان شعله زدن سوخت بايد كوتاه باشد و عدد ستان تعيين‌كننده اين فاكتور است. عدد ستان با مقايسه سوخت با نرمال ستان كه كيفيت شعله‌ور شدن آن 100 و هپتامتيل نونان با عدد ستان حدود 15 تعيين مي‌گردد. سوخت با عدد ستان بالا در موتور باعث سريع روشن شدن ماشين و همچنين دوده كمتر و مصرف بهتر مي‌شود. طبق استاندارد جديد، عدد ستان بايد 51 باشد.

حلال‌ها
حلال‌هاي نفتي، برش‌هاي سبكي هستند كه از نفت خام تهيه شده، داراي هيدروكربن‌هاي پارافيني، نفتني و آروماتيكي با نسبت‌هاي متفاوت هستند. اين حلال‌ها معمولاً بي رنگ بوده، در آب حل نمي‌شوند، در صنايع رنگ‌سازي، چسب‌سازي، لاستيك و پلاستيك‌سازي به كار مي‌‌روند.
بر حسب نوع كاربرد، حلال‌هاي نفتني بايد داراي ويژگي‌هايي خاص باشند.
ساختار هيدروكربني حلال‌ها تأثير زيادي بر روي حلاليت آنها دارد. آروماتيك‌ها بيشتر قدرت حلاليت و نفتن‌ها حلاليت متوسطي دارند، بنابراين ميزان آروماتيك ها در يك حلال نشانگر حلاليت آن است. فراريت حلال نيز از پارامترهاي مهم است كه به وسيله منحني تقطير (ASTM)‌ مشخص مي‌شود. آتش گيري نيز در حمل و نقل حلال ها و بارگيري آنها محدوديت‌هاي خاصي را اعمال مي‌كند. ميزان ناخالصي‌هاي حلال ها مخصوصاً گوگرد در كاربرد آنها تأثير مي‌گذارد، بنابراين بايد در محدوده خاصي باشد.

فرايندهاي لازم در پالايشگاه مايعات گازي
مايعات گازي از هيدروكربن‌هاي سبك و ميان تقطير تشكيل شده است، اغلب آنها داراي هيدروژن سولفيد و مركپتان نسبتاً بالايي هستند. بنابراين بعد از تقطير و تهيه فرآورده‌ها نياز به فرايندهاي پالايشي جهت كاهش گوگرد و مركپتان دارند. از طرف ديگر جهت افزايش عدد اكتان بنزين توليدي لازم است بخشي از نفتا توسط فرآيند ريفرمر به بنزين با عدد اكتان بالا تبديل شود تا با مخلوط سازي با بنزين تقطير مستقيم، بنزين با عدد اكتان قابل قبول تهيه شود. با تجهيز پالايشگاه به فرايند ريفرمينگ كاتاليستي (CCR)‌، علاوه بر تهيه ريفرميت، هيدروژن لازم نيز جهت فرايند تصفيه تهيه مي‌شود. براي بازيافت گوگرد از فرايندهاي تصفيه بنزين نياز به فرآيند تصفيه با آمين مي باشد. بدين ترتيب تمام محصولات اين پالايشگاه قابل استفاده و داراي ارزش افزوده بالايي مي باشند.

فرايندهاي تصفيه با هيدروژن
هدف از عمليات تصفيه با هيدروژن، حذف يا كاهش ناخالصي‌هايي مانند تركيبات گوگردي، نيتروژنه، اكسيژن دار و فلزات مي باشد. اين تركيبات نقش مهمي در آلودگي محيط زيست، مسموميت كاتاليزورها و خوردگي دستگاهها دارند. اين فرايند براي كليه محصولات سبك و سنگين قابل استفاده است. در اين فرايند خوراك بدون تغيير زياد در محدوده جوش، ناخالصي‌هايش را از دست مي‌دهد. ناخالصي‌هاي گوگردي به ناخالصي‌هاي نيتروژنه و هم زمان تركيبات اشباع نشده مانند اولفين‌ها و آروماتيك ها نيز اشباع مي‌شوند.

ريفرمينگ كاتاليستي
ريفرمينگ كاتاليستي يكي از واحدهاي هر پالايشگاه بوده و هدف آن افزايش عدد اكتان بنزين است. خوراك اين واحد، بنزين سنگين با محدوده جوش بين 210ـ80 درجه سانتيگراد مي باشد. خوراك مخلوطي از هيدروكربن‌هاي پارافيني، نفتي و آروماتيكي است. از خوراك هاي نفتني در شرايط يكسان، محصولي با عدد اكتان بالاتر توليد مي‌شود. همچنين براي كراكينگ خوراك هاي پارافيني نياز به شرايط سخت تري است. در اين واحد، كاتاليست، پلاتين بر پايه آلومين است كه نسبت به ناخالصي‌ها بسيار حساس است، به طوري كه ميزان گوگرد خوراك بايد كمتر از ppm 30 باشد و نيتروژن آن نيز نبايد از ppm 2 تجاوز كند. بنابراين قبل از اين فرآيند خوراك بايد از فرايند تصفيه با هيدروژن عبور نمايد.

ضرورت احداث پالايشگاه مايعات گازي
در پالايشگاه مايعات گازي با نصب يك برج تقطير و چند فرآيند تصفيه و ريفرمينگ كاتاليستي مي توان به محصولات با ارزش بيشتري نسبت به يك پالايشگاه نفت خام دست يافت. در سال 1999 يك پالايشگاه كاندنسيت در امارات متحده عربي با ظرفيت 120 هزار بشكه در روز احداث شد، كه بدين ترتيب 60 درصد به ظرفيت پالايشگاه‌هاي اين كشور افزوده شد. هزينه اين پالايشگاه بالغ بر 500 ميليون دلار برآورد شده است. خوراك اين پالايشگاه از قطر، ايران و استراليا تأمين مي‌شود.
يك پالايشگاه با ظرفيت 57 هزار بشكه در روز نيز در سال 2001 در قطر احداث شده است. بنابراين با توجه به حجم توليد مايعات گازي در كشور و بهره برداري فازهاي جديد پارس جنوبي، احداث پالايشگاههاي مايعات گازي بسيار ضروري است.
با مقايسه فرآورده‌هاي حاصل از نفت خام و مايعات گازي، نتايج زير بدست مي آيد:
در پالايشگاه مايعات گازي، ميزان توليد بنزين بيش از دو برابر بنزين توليدي در پالايشگاه نفتي است.
در اين پالايشگاه، نفت كوره توليد نمي‌شود و مشكلات ناشي از توليد اين فرآورده وجود ندارد.
در اين پالايشگاهها با احداث نيمي از تجهيزات موجود در پالايشگاه‌هاي نفت خام، محصولات باارزش بيشتري توليد مي‌شود.
هزينه توليد در اين نوع پالايشگاه، بسيار پايين تر از پالايشگاه نفت خام است.
ميزان سرمايه گذاري براي احداث پالايشگاههايي كه در آن مايعات گازي به عنوان خوراك استفاده مي‌شود حدوداً نصف ميزان سرمايه گذاري لازم براي احداث پالايشگاه نفت خام است.

سیستم خودکار پارک خودرو

پارک کردن موازی ، یک کار شاق و نا خوشایند برای اکثر رانندگان است ، ولی با فضای محدود موجود برای پارک کردن خودرو در شهرهای بزرگ ، هنر جا دادن خودرو در یک فضای ناچیز یک مهارت حیاتی برای شماست . عمل پارک خودرو به ندرت به آسانی صورت می گیرد و معمولاً می تواند منجر به ایجاد گره های ترافیکی و به هم ریختن اعصاب خود و دیگران می گردد .

خوشبختانه ، تکنولوژی دارای پاسخی برای حل این مشکل می باشد ، و آن پارک خودرو توسط خود آن است . تصور کنید که مکان مناسب جهت پارک را پیدا کرده اید ، اما به جای تقلا برای جلو و عقب کردن خودرو ، تنها یک دکمه را فشار داده و در جای خود به آسودگی می نشینید . تکنولوژیهایی مشابه آنچه در پارک خودکار خودرو استفاده می شود ، می تواند در سیستمهای ممانعت کننده از تصادف و در مراحل پشرفته تر در سیستمهای رانندگی خودکار نیز استفاده شود .

سازندگان خودرو به دلیل تقاضای مصرف کنندگان ، شروع به تولید انبوه خودروهای خود پارک کننده و عرضه آنها به بازار مصرف کرده اند . پارک موازی اغلب یک بخش وحشتناک در آزمون رانندگی است و بخشی است که هر کس مجبور به انجام آن در چند جای مختلف است . ممکن است مردمی که در شهر های بزرگ زندگی می کنند هر روز مجبور به انجام این کار شوند .برطرف کردن سختی و استرس موجود در این کار مشکل روز مره ، بسیار جذاب و خوشایند است .

خودروهای خود پارک کننده همچنین می توانند به حل برخی مشکلات ترافیکی در پارک خودرو در مناطق شهری پرجمعیت کمک کنند . خودروهای خود پارک کننده می توانند در فضاهای کوچکتری نسبت به مکانهایی که خود راننده توانایی پارک خودرو را دارد ، جای گیرند . این امر موجب آسانتر شدن کار یافتن جای پارک برای مردم شده و باعث می شودکه تعداد مشابهی خودرو ، فضای کوچکتری را اشغال کنند .

هنگامی که شخصی خودروی خود را به طور موازی پارک می کند ، حداقل برای چند ثانیه موجب مسدود کردن خیابان و ایجاد ترافیک می گردد . از طرفی اگر فرد برای پارک دچار مشکل شود ، حداقل چندین دقیقه این کار طول می کشد و به طور محسوسی نظم ترافیکی را به هم می ریزد .

نهایتاً ممکن است سختی پارک موازی منجر به تو رفتگی و خراشهای کوچک در بدنه خودرو شود . فناوری پارک خودکار خودرو از وقوع بسیاری از این وریدادها جلوگیری خواهد کرد . این کار همچنین می تواند موجب ذخیره پول شما گردد ، چون شما دیگر نگران ادعای خسارت بیمه برای آسیبهای مرتبط به پارک خودرو نخواهید بود .

برو خودت را پارک کن!

فناوری پارک خودکار خودرو به طور وسیعی در مکانهایی که نیازمند پارک موازی هستند ، استفاده می شود . ( شرکت BMW دارای یک نمونه اولیه برای پارک خودکار خودرو در مکانهای مسطح بدون شیب مثل برخی گاراژهای کوچک است ) پارک موازی نیازمند این است که خودرو موازی با جدول ( یاپیاده رو ) و هم خط با دیگر خودروهای پارک شده ، قرار گیرد . اکثر مردم برای یک پارک موفق نیازمند فضایی با  6 ft طول بیشتر از طول خودرو هستند ، اگر چه برخی رانندگان حرفه ای می توانند این کار را در فضای کمتری انجام دهند . برای پارک موازی ، راننده باید پنج مرحله اصلی زیر را دنبال کند :

1 – به طرف فضای جلویی مکان پارک حرکت کرده و در کنار خودروی جلویی توقف کند .

2 – چرخهای خودرو را به سمت پیاده رو چرخانده  و با زاویه ای حدود 45 به سمت جای پارک به سمت عقب حرکت کند .

3 – وقتی چرخهای جلوی خودرو در نزدیکی چرخهای عقب خودروی جلویی قرار گرفت ، چرخها را به حالت مستقیم در آورده و به حرکت دنده عقب ادامه دهد .

4 – وقتی مطمئن شد که ادامه حرکت موجب برخورد به خودروی عقب می شود ، چرخها را به سمت خیابان چرخانده تا قسمت جلوی خودرو در جای پارک قرار گیرد .

5 – در نهایت ، راننده باید خودرو را به عقب و جلو حرکت داده تا در فاصله 1 فوتی پیاده رو یا جدول قرار گیرد .

خودروهای خود پارک کننده که امروزه در بازار موجود هستند ، به طور کاملاً مستقل عمل نمی کنند ولی با این وجود این سیستمها کار پارک موازی خودرو را بسیار آسان کرده اند . راننده هنوز سرعت خودرو را با فشار دادن و رها کردن ترمز تنظیم می کند ( سرعت هرزگردی یا دور آرام خودرو برای حرکت دادن آن به درون جای پارک بدون فشار بر روی پدال گاز کافی می باشد ) وقتی جریان کار آغاز می گردد ، کامپیوتری که روی خودرو نصب شده است ، کار هدایت چرخها را به عهده می گیرد .

خودرو به سمت جلو و به سوی مکانی در کنار خودروی جلویی حرکت می کند و یک سیگنال راننده را آگاه می کند تا خودرو را متوقف کند . سپس راننده خودرو را در حالت دنده عقب قرار می دهد و ترمز را به آرامی رها می کند تا حرکت به سمت عقب آغاز شود . کامپیوتر با استفاده از سیستم فرمان خودکار ، چرخها را می چرخاند و خودرو را در جای پارک قرار می دهد . وقتی خودرو به اندازه کافی درون جای پارک به عقب آمد ، سیگنال دیگری راننده را جهت توقف و حرکت به سمت جلو مطلع می کند . سپس خودرو به اندازه ای که توسط مانور چرخها جایش در محل پارک تنظیم شود ، جلو می آید . پیغام نهایی به راننده اعلام می کند که کار پارک خودرو تمام شده است . ( در تویوتای Prius انگلیسی ، این سیگنال صدای زنی است که عبارت " The assist is finished " را اعلام می کند )

Toyota Pirus بر روی داشبورد صفحه نمایشی دارد تا به راننده بگوید چه کار کند.

در Biritish Toyota Prius ، یک صفحه کامپیوتری بزرگ بر روی داشبورد نصب شده که اطلاعاتی نظیر زمان توقف ، زمان تعویض دنده عقب و زمان رها کردن آرام ترمز برای حرکت خودرو به طرف جای پارک را در اختیار راننده قرار می دهد . سیستمهای مختلف پارک خودکار خودرو روشهای متفاوتی برا ی حس کردن اشیا اطراف خودرو دارند . بعضی ار آنها دارای سنسورهایی هستند که در سپرهای جلو و عقب خودرو قرار گرفته اند و به عنوان فرستنده و گیرنده عمل می کنند . بعضی از این سنسورها ، سیگنالهایی را به طرف اشیا اطراف می فرستند که آنها پس از برخورد به اشیا به سنسور بر می گردند . پس از این کار ، کامپیوتر خودرو ، زمانی را برای برگشت این سیگنالها و محاسبه محل قرار گیری اشیا صرف می کند . سیستمهای دیگر ، دوربینهایی دارند که روی سپرها نصب شده اند و یا از رادارهایی استفاده می کنند که محل قرار گیری اشیا را پیدا می کنند .

نتیجه نهایی برای همه سیستمها مشابه است : خودرو ، مکان خودروهای پارک شده دیگر ، اندازه جای پارک و فاصله از جدول را مشخص کرده و سپس درون جای پارک قرار می گیرد .

تکنولوژیهای امروزی و آینده :

در سال 1992 ، شرکت فولکس واگن یک سیستم پارک خودکار خودرو را در مدل مفهومی IRVW Futura به کار برد . خودروی IRVW  ، کاملاً مستقل کار پارک را انجام می داد ، به طوریکه راننده می توانست از خودرو پیاده شده و مراحل پارک را تماشا کند . یک کامپیوتر با سایز pc که در بدنه خودرو قرار داشت سیستم پارک را کنترل می کرد . شرکت فولکس واگن تخمین زد که  اضافه کردن این سیستم به خودرو حدود 3000 $ به قیمت خودرو می افزاید ، در نتیجه این مدل هرگز برای تولید انبوه پیشنهاد نشد .

در سال 2003 ، شرکت تویوتا شروع به ارائه یک آپشن در خودروهای خود به نام " همکار هوشمند پارک " در مدل Japanese Prius hybrid کرد . سه سال بعد رانندگان انگلیسی حق انتخاب آپشن سیستم خودکار پارک را با قیمتی حدود 700 $ برای خودروی Prius داشتند . تا کنون ، هفتاد درصد از خریداران خودروی British Prius  این آپشن را انتخاب کرده اند . خودروساز تویوتا در آینده ای نزدیک تصمیم به عرضه خودروی خود پارک کننده Prius را در آمریکا دارد ولی هنوز تاریخ دقیق آن مشخص نشده است .

اگر چه امروزه شرکت تویوتا تنها کمپانی ارائه کننده خودروهای دارای سیستم پارک خودکار در بازار است ، اما شرکتهای دیگر نیز این سیستم را در دستور کار خود دارند . در سال 2004 یک گروه از دانشجویان دانشگاه Linkoping سوئد با شرکت ولوو در پروژه ای که Evolve نامیده می شد ، همکاری کردند . خودروی Evolve می تواند عمل پارک را کاملاً مستقل انجام دهد . دانشجویان خودروی Volvo S60 را با سنسورها و کامپیوتری در بدنه آن تجهیز کردند که هدایت چرخها را به خوبی پدالهای گاز و ترمز کنترل می کند .

خودرویی که بتواند کنترل چرخها را به عهده گرفته و پارک کند یک چیز و خودرویی که بتواند به طور خودکار حرکت کند ( خود راننده ) چیز دیگری است .

کمپانی جنرال موتورز تصمیم به ارائه خودروی Opel vectra 2008 با سیستم رانندگی خودکار ( Self-driving ) را به رانندگان آلمانی دارد . این خودرو با استفاده از سیستمهای مجهز به دوربین ، لیزر و کامپیوتر قادر به ردیابی و تشخیص مسیر ، علائم رانندگی راهها ، پیچها ، موانع و دیگر خودروها بوده و می تواند بدون کمک راننده تا سرعت 60 مایل  بر ساعت حرکت کند .

 

 برخی از خودروهای امروزی یک سیستم کنترل سرعت نیمه اتوماتتیک دارندکه با عنوانadaptive cruiser control شناخته می شود . این سیستم به راننده اجازه می دهد که سرعت خودرو را در یک مقدار مشخص تنظیم کرده و ثابت نگه دارد . این سیستم با استفاده از لیزر ، فاصله خودرو را از دیگر وسایل نقلیه که در جلوی آن حرکت می کنند ، تعیین می کند و اگر این فاصله کم باشد ، به طور خودکار سرعت را کاهش می دهد .

فناوری دیگری که در آینده نزدیک ظهور خواهد کرد استفاده از یک سیستم بی سیم است که خودروها را به یکدیگر ارتباط می دهد . اگر یک خودرو در یک پیچ لیز بخورد ، خودروهای پشت آن اطلاع پیدا کرده و سرعتشان را کاهش می دهند . به علاوه این سیستم می تواند شرایط ترافیکی را با تعیین سرعت خودروهای دیگر ، تشخیص داده و مسیر دیگری را پیشنهاد دهد.

شاید خودروهای خود پارک کننده در حال حاضر به عنوان یک فناوری تجملی بیهوده به نظر آیند ، اما در واقع این خودروها گام بعدی در سیر تکاملی صنعت خودرو هستند .

مبدل های کاتالیزوری چگونه کار می کنند؟

 

معرفی مبدل های کتالیزوری

 

محل مبدل کاتالیزوری در خودرو

 در این مقاله، شما فرا خواهید گرفت که موتور یک خودرو چه آلاینده هایی را تولید کرده و علت تولید آنها چیست؛ و اینکه مبدل کاتالیزوری چگونه از پس این آلاینده ها برمی آید. مبدل های کاتالیزوری به صورت شگفت آوری قطعات ساده ای می باشند، بنابراین دیدن اینکه چه تاثیر بزرگی می گذارند، غیر قابل باور است!

آلاینده هایی که موتور خودرو تولید می کند

 به منظور کاهش آلودگی خروجی، موتور خودروهای نوین به طور دقیقی میزان سوخت مصرفی را کنترل می نمایند. آنها سعی می کنند تا نسبت هوا به سوخت را در نقطه محاسبه میزان عناصر (اِستوکیومتریک) نگاه دارند، و آن همان نسبت محاسبه شده ی ایده آل هوا به سوخت باشد. از دیدگاه نظری، در این نسبت، همه سوخت با استفاده از تمامی اکسیژن موجود در هوا می سوزد. برای بنزین، نسبت محاسبه میزان عناصر در حدود 14.7 به 1 می باشد، بدان معنی که برای هر پوند بنزین (حدود 450 گرم)، 14.7 پوند هوا (حدود 6.668 کیلوگرم) سوزانده خواهد شد. در عمل و در هنگام رانندگی، ترکیب سوخت با نسبت ایده آل دارای مقداری تفاوت می باشد. گاهی اوقات ترکیب رقیق(نسبت هوا به سوخت بیشتر از 14.7) و گاهی اوقات غنی (نسبت هوا به سوخت کمتر از 14.7) می شود.

 مهم ترین خروجی های موتور خودرو از این قرار است:

 

• گاز نیتروژن 78 درصد هوا را نیتروژن تشکیل می دهد، و میزان زیادی از این گاز به داخل موتور راه پیدا می کند.

• دی اکسید کربن (CO2) – این گاز یک محصول عمل احتراق می باشد. کربن سوخت با اکسیژن  هوا ترکیب می شود.

• بخار آب (H2O) – این هم یک محصول دیگر عمل احتراق می باشد. هیدروژن سوخت با اکسیژن هوا ترکیب می شود.

خروجی ها اکثراً بی ضرر می باشند (هر چند اعتقاد بر این است که دی اکسید کربن به روند گرمایش جهانی کمک می نماید). حال به این دلیل که روند احتراق هیچ گاه کامل نیست، نوع دیگری از خروجی ها با مقدار کمتر و ضرر بیشتر در موتور خودرو تولید می گردد:

 

• مونواکسید کربن (CO) – گاز سمی بدون رنگ و بو.

• هیدروکربن ها یا ترکیبات آلی فرّار (VOCs) – اغلب از سوختی که نسوخته و بخار شده به وجود می آید.

نور خورشید این ترکیبات را می شکند تا اکسیدان ها را تشکیل دهند، که با اکسید نیتروژن واکنش داده و اوزون سطح پایه (O3) را ایجاد می کند و آن جزء اصلی دود و بخار می باشد.

• اکسید نیتروژن (NO و NO2، همراه هم NOx خطاب می شوند) – دود و باران اسیدی را سبب شده و باعث ایجاد سوزش در ترشحات مخاطی انسان می گردد.

 این سه و بعضی دیگر، موادی هستند که مبدل های کاتالیزوری، برای کاهش آنها طراحی گردیده اند.

مبدل های کاتالیزوری چگونه آلودگی را کاهش می دهند 

 اکثر خودروهای نوین مجهز به مبدل های کاتالیزوری سه-وجهی می باشند. "سه-وجهی" به سه گاز خروجی تحت کنترل، که وسیله در تلاش برای کاهش شان می باشد، بر می گردد – مونواکسید کربن، VOCs و مولکول های NOx. مبدل از دو نوع کاتالیزور (واکنش یار) متفاوت استفاده می کند، یک کاتالیزور کاهش و یک کاتالیزور اکسیدگر. هر دو نوع شامل یک ساختار سرامیکی می باشند که با یک کاتالیزور فلزی پوشیده شده، معمولاً پلاتینیوم، رُدییُم و یا پالادیوم. هدف، ایجاد یک ساختار است که بیشترین سطح پوشش کاتالیزور را روی گاز خروجی اعمال کند، همچنین در عین حال، میزان به کارگیری کاتالیزور را به حداقل برساند (این مواد بسیار گران قیمت می باشند).

 

 

 یک مبدل کاتلیزوری سه-وجهی؛ توجه کنید که دو کاتالیزور جدا از هم وجود دارند.

 

دو نوع ساختار اصلی برای مبدل های کاتالیزوری وجود دارد – بافت لانه زنبوری و مهره های سرامیکی. اکثر خودروهای امروزی از ساختار لانه زنبوری بهره می برند.

ساختار کاتالیزور لانه زنبوری ِ سرامیکی

 کاتالیزور کاهش

 اولین مرحله مبدل کاتالیزوری، کاتالیزور کاهش می باشد. این کاتالیزور با استفاده از پلاتینیوم و رُدییُم به کاهش خروجی های NOx کمک می نماید. هنگامی که یک مولکول NO و یا NO2 با کاتالیزور برخورد می کند، کاتالیزور، اتم نیتروژن را از مولکول جدا کرده و به آن می چسبد و از آن طرف اکسیژن در قالب O2 آزاد می گردد. اتم های نیتروژن با دیگر اتم های نیتروژنی که به کاتالیزور چسبیده اند، پیوند خورده و N2 را تشکیل می دهند. برای مثال:

 

NO2 => N₂ + O₂ or 2NO₂ => N₂ + 2O₂

کاتالیزور اکسیدگر

 

دومین مرحله مبدل کاتالیزوری، کاتالیزور اکسیدگر می باشد. این کاتالیزور با سوزاندن (اکسیده کردن) هیدروکربن های نسوخته و مونواکسید کربن بر روی یک کاتالیزور پلاتینیوم و پالادیوم، از مقدار آنها می کاهد. این کاتالیزور، به واکنش CO و هیدروکربن ها با باقیمانده اکسیژن موجود در گاز خروجی، یاری می رساند. برای مثال:

 2CO + O₂ => 2CO₂

 اما این اکسیژن از کجا می آید؟

  سیستم کنترل

 سومین مرحله، سیستم کنترلی است که گاز خروجی را بررسی کرده و با استفاده از اطلاعات به دست آمده، سیستم تزریق سوخت را کنترل می نماید. یک حسگر اکسیژن درست قبل از مبدل وجود دارد، بدان معنی که حسگر نسبت به مبدل، به موتور نزدیک تر است. این حسگر به کامپیوتر ِ موتور، میزان اکسیژن موجود در گاز خروجی را گزارش می دهد. کامپیوتر موتور می تواند میزان اکسیژن در گاز خروجی را با تنظیم نسبت هوا-به-سوخت، کم یا زیاد کند. این طرح ِ کنترل، به کامپیوتر موتور این امکان را می دهد تا از فعالیت موتور در نزدیک ترین حالت، به نقطه محاسبه میزان عناصر، اطمیان حاصل کرده؛ و همچنین میزان اکسیژن را به اندازه کافی برای سوزاندن هیدروکربن ها و co به منظور تولید کاتالیزور اکسیدگر، فراهم می سازد.

راه های دیگر کاهش آلودگی

 مبدل کاتالیزوری نقش بسیار مهمی در کاهش آلودگی ایفا می کند، اما در واقع برای بهتر شدن، هنوز جای کار دارد. یکی از بزرگترین نواقصش این است که مبدل، تنها در دمای بالا کارایی دارد. هنگامی که شما خودروی خود را پس از مدتی روشن کنید و موتور سرد باشد، مبدل کاتالیزوری برای کاهش آلودگی گاز خروجی، تقریباً هیچ کاری انجام نمی دهد.

 یک راه حل ساده برای این مشکل، نزدیک تر کردن مبدل به موتور خودرو می باشد. بدین شرح که گازهای خروجی داغ تری به مبدل رسیده و آن را زودتر گرم می سازد؛ اما این مسئله به علت تحمیل دماهای بسیار بالا به مبدل، ممکن است که از عمر مفید آن بکاهد. اکثر خودروسازان، مبدل را زیر جایگاه سرنشین جلو قرار می دهند تا به میزانی که به آن آسیب نرسد از موتور فاصله داشته باشد و گازهایی با دمایی پایین تر به آن برسند.

 از پیش گرم کردن (قبل از روشن شدن موتور) مبدل کاتالیزوری، یک راه خوب برای کاهش آلاینده های خروجی می باشد. آسان ترین راه برای از پیش گرم کردن مبدل، استفاده از وسایل گرمایش الکتریکی می باشد. متاسفانه سیستم های الکتریکی 12 ولت موجود بر روی اکثر خودروها، انرژی و قدرت کافی را فراهم نمی آورند تا بتوان به سرعت، مبدل ها را گرم نمود. اکثر مردم حاضر نیستند قبل از روشن نمودن خودرویشان چندین دقیقه صبر نمایند تا مبدل کاتالیزوری گرم شود. خودروهای هیبریدی که دارای بسته های باطری بزرگ و با ولتاژ بالا هستند، می توانند قدرت لازم برای گرم نمودن مبدل کاتالیزوری، با سرعت زیاد فراهم نمایند.

مدادها و پاك‌كن ها چگونه عمل مي‌كنند؟

شيمي مدادها و پاكن ها:

پيش از اينكه مدادها براي نوشتن استفاده شوند، مردم از سرب استفاده ميكردند. سرب آنقدر نرم هست كه طرح كمرنگي از خود باقي بگذارد، اما كربن بصورت زغال يا گرافيت، اثر پررنگ‌تري به جا مي گذارد ( ضمن اينكه سمي هم نيست). در عين حال، كاربرد كربن بصورت زغال كثيف اما گرافيت تميز است.

گرافيت مدادهاي ابتدايي، با رشته هايي از جنس هاي مختلف پيچيده مي شدند كه بعدها به جاي آن از چوب هاي تو خالي استفاده شد. مدادها در اصل رنگ نشده بودند  اما در سالهاي 1890كه مرغوب ترين گرافيت از چين مي آمد، مدادهاي زرد رنگ رايج شدند، چون رنگ زرد در چين معرف احترام و نشان اعضاي خاندان سلطنتي بود و استفاده از رنگ زرد، نشانه ويژگي ها و برتري هاي خانوادگي به حساب مي آمد. امروزه مدادها در هر رنگي عرضه مي شوند اما هنوز هم زرد بيشترين رنگ متداول است. چون رنگ زرد بيشتر به چشم مي آيِد و راحت تر ديده مي‌شود.

پيش از اختراع پاك كن، نوشته هاي مدادي به اندازه نوشته هاي جوهري امروز، دائمي بودند. بعدها توانستند اين اثرات را با كشيدن اندكي از نان سفيد بر نوشته هاي مدادي، از بين ببرند. آيا مي دانيد كه ما چگونه از نان به انواع گوناگون پاك‌كن هاي امروزي رسيديم ؟آيا مي دانيد كه نان يا پاك كن چگونه نوشته ها را پاك مي كنند؟ 

 

تاريخ مداد و پاك‌كن:

نويسنده هاي روم باستان با يك ميله ظريف سربي، بر روي پاپيروس مي نوشتند كه بنام stylus معروف بود. سرب، فلز نرمي است و به اين ترتيب stylus علامت كمرنگ و خوانا از خود به جا مي گذاشت. در سال 1564 ذخيره بزرگي از گرافيت در انگلستان كشف شد. وقتي مردم متوجه شدند كه گرافيت اثري تيره تر از سرب به جا مي گذارد و تازه سمي هم نيست، مدادها مورد استفاده قرار گرفتند. مداد درست مثل Stylus ها استفاده مي‌شد، با اين تفاوت كه در آن پوششي براي گرافيت به كار مي‌رفت تا دست استفاده كننده، تميز بماند و در ضمن گرافيت كه بسيار ظريف و شكننده بود، سالم بماند.

وقتي كه شما علائم مدادي را پاك مي كنيد، در واقع گرافيت ( كربن ) را پاك مي كنيد و نه سرب. امروزه پاك‌كن ها در رنگهاي مختلف وجود دارند و مي‌توانند علائم مدادي و بعضي از انواع خودكارها را پاك كنند. آنها از لاستيك، وينيل، سقز يا مواد مشابه درست مي شوند .

پيش از اختراع پاك كن، شما مي بايستي از يك قطعه نان سفيد استفاده
مي كرديد ( بعضي از هنرمندان هنوز هم از نان براي كمرنگ كردن اثر زغال يا پاستل استفاده مي كنند). ادوارد نعيم؛ مهندس انگليسي؛ اولين پاك كن را در 1770 كشف كرد. در واقع داستان از اينجا شروع شد كه او هنگام پاك كردن يك مطلب، اشتباهي يك قطعه لاستيك را به جاي نان برداشت و متوجه خواص آن شد. بعدها او شروع به فروختن پاك كن هاي لاستيكي كرد. اما لاستيك نيز مانند نان فاسد شدني بود و به مرور زمان، حالت بدي پيدا مي كرد.  در نتيجه پاك كن هايي با جنس‌هاي مرغوب تر به بازار آمد.

در سال 1858، هايمن ليمپن ـ پروانه ثبت پاك كن هاي متصل به مدادها را دريافت كرد، كه امروزه بسيار رايج و متداول است.

                                             

 

پاك كن ها چگونه عمل مي كنند؟

پاك‌كن در واقع ذرات گرافيت را از سطح كاغذ بر ميدارد. مولكولهاي پاك كن چسبندگي بيشتري از مولكولهاي كاغذ دارند. بنابراين وقتي پاك كن را بر علائم مدادي مي‌كشيد، گرافيت ترجيح مي دهد كه به پاك كن بچسبد و نه كاغذ. بعضي از پاك كن ها، سطح رو يي كاغذ را خراب ميكنند و در واقع آنرا نيز برمي دارد. پاك كن هاي وينيلي از پاك كن هاي لاستيكي نرم تر هستند اما همين خاصيت را دارند. پاك كن هاي هنري از لاستيك نرم ـ زبر درست مي شوند و علائم را بدون از بين بردن كاغذ پاك مي كنند.  

                                             

تهيه مداد:

اين تصوير نشان مي‌دهد كه چگونه از يك قطعه چوب، مداد توليد مي‌شود. مغز مداد هاي امروزي از نسبتهاي مختلف گرافيت و خاك رس درست مي‌شود. در صد متفاوت اين دو ماده سبب ايجاد مدادهايي با " سختي " هاي گوناگون مي‌شود كه معمولا روي مداد نوشته مي‌شود. علامت"H " نشان سختي وعلامت"B " نشان ميزان مشكي بودن مداد است. "2H " يعني مداد سختي دو برابر دارد و "HB " يعني مداد سخت و مشكي.

                                   

شيمي برگهاي پاييزي

 

چگونه رنگهاي پائيزي عمل مي كنند؟

رنگ برگها:

      رنگ يك برگ ، نتيجه بر هم كنش رنگدانه هاي مختلفي است كه توسط گياه ايجاد مي شود . مهمترين رنگدانه هايي كه سبب ايجاد رنگ برگها مي شوند. عبارتند از : پورفيرين ها_ Porphyrins، كاروتنوئيدها_ Carotenoids و فلاوونوئيدها_ Flavonoids. رنگي كه ما مي بينيم ، بستگي به مقدار و نوع پيگمانهاي موجود در برگ دارد. بر هم كنش هاي شيميايي در گياه ، بويژه به خاطر تغييرات اسيديته (PH) ، در رنگ برگها مؤثرند .

 

گونه رنگدانه	نوع تركيب	رنگ
پورفيرين	كلروفيل	سبز
كاروتنوئيد	كاروتن و ليكوپن	زرد ، نارنجي ، قرمز زرد
فلاوونوئيد	فلاوون ـ فلاوونول ـ آنتوسيانين	قرمز ، آبي ، ارغواني ،اناري

 

شيمي رنگدانه هاي گياهي :

حال بيائيد نگاهي  دقيق تر به ساختمان مولكولي و نحوه عمل رنگدانه هاي اصلي گياهي بياندازيم:

پورفيرين ها : همه پورفيرين ها حلقه ساختماني زير را دارند:

                                                

پورفيرين اوليه در برگها، رنگدانه سبز و معروف كلروفيل است. اين رنگدانه، بصورت اشكال گوناگون شيميايي وجود دارد ( مثلا كلروفيل نوع a و كلروفيل نوع b)، كه مسئول عمل فتوسنتز و توليد كربو هيدرات در گياه هستند. كلروفيل در نور آفتاب  بوجود مي آيد.

وقتي فصل ها تغيير ميكند و ميزان نور خورشيد كاهش مي يابد، كلروفيل كمتر توليد مي شود و برگها كمتر سبز مي مانند. در اين حالت ، كلروفيل به تركيبات ساده تري شكسته مي شود، بنابراين رنگ برگها بتدريج با آهسته شدن يا توقف توليد كلروفيل تغيير مي كند.

كاروتنوئيدها : كاروتنوئيدها، ترپن هايي هستند كه از واحدهاي ايزوپرن درست شده اند.

 

                                                       

 مثال هايي از كاروتنوئيدهاي موجود در برگهاي شامل ليكوپن(قرمز) زانتوفيل (زرد) است. براي توليد كارتنوئيدها ، نور لازم نيست، بنابراين، اين رنگدانه ها همواره در يك گياه زنده وجود دارند. به علاوه كارتنوئيدها خيلي آهسته تر از كلروفيل، تجزيه مي شوند.

 

فلاوونوئيدها: شامل واحدهاي دي فينل پروپن هستند.

                                                  

مثالهايي از آنها فلاون و فلاول است كه هر دو زرد هستند. آنتوسيانين ها، مي توانند طيف وسيعي از قرمز ، آبي و ارغواني را بسته به ph داشته باشند. 

                                                  

 

                                                  

 آنتوسيانين ها ، نظير سيانيدين ، يك صفحه خورشيدي طبيعي براي گياهان ايجاد مي كنند. زيرا ساختمان مولكولي يك آنتوسيانين شامل يك نوع قند است و توليد اين گونه از رنگدانه ها ، بستگي به توانايي كربوهيدراتها درون گياه دارد. رنگ آنتوسيانين ، با ph تغيير ميكند، بنابراين اسيديته خاك بر رنگ برگ گياهان موثر است. توليد آنتوسيانين ها نيز، نيازمند نور است بنابراين روزهاي آفتابي براي درخشان ترين رنگهاي پائيزي ضروري است .

                                                

 

تغيير رنگهاي پائيزي :

      وقتي برگها سبز هستند، به اين دليل است كه مقادير فراواني كلروفيل دارند. كلروفيل ساير رنگدانه ها را در برگ مي پوشاند. به همين ترتيب آنتوسيانين ، پوشاننده كاروتنوئيد است. زماني كه تابستان به پائيز مي رسد، كاهش ميزان نور، سبب مي شود تا توليد كلروفيل كم شود.  عليرغم اينكه سرعت تجزيه كلروفيل، ثابت باقي ميماند، رنگ سبز بتدريج در گياه از بين مي رود . در همان زمان ، آنتوسيانين در برگها افزايش مي يابد. برگهايي كه شامل آنتوسيانين هاي اصلي و اوليه هستند قرمز مي شوند. برگهايي كه مقادير كافي از هم آنتوسيانين و كاروتنوئيد هستند، نارنجي مي شوند . برگهايي كه كاروتنوئيد بيشتر و آنتوسيانين كمتر يا صفر دارند، زرد خواهند شد. در غياب انواع اين رنگدانه ها ، عوامل شيميايي ديگر، دست به كار مي شوند. مثلا رنگ قهوه اي برخي برگهاي بلوط، به خاطر وجود تانن است.