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.

 

كروماتوگرافي كاغذ و برگها:

1. 2ـ3 برگ بزرگ ( يا معادل آنها چند برگ كوچك ) را پاره كرده به قطعات كوچك تبديل نمائيد. آنها را در ظرف كوچك شيشه اي در دار قرار دهيد.
2. آنقدر روي آنها الكل بريزيد تا برگها را بپوشاند.
3. در ظرف را محكم نكنيد و فقط بپوشانيد، آنها آن را در يك ظرف شامل چند  سانتي متر آب داغ قرار دهيد.
4. حداقل نيم ساعت بگذاريد تا شيشه در آب داغ بماند. آب ظرف را مرتب گرم نگه داريد (آب سرد را خارج و آب گرم جديد بريزيد و هم بزنيد ). ظرف را هر از گاهي تكان دهيد.
5. كار زماني تمام مي شود كه الكل، رنگ برگها را بيرون كشيده باشد. هرچه رنگ تيره تر باشد كروماتوگرام شما ، شفاف تر و دقيق تر خواهد بود.
6. براي هر شيشه يك نوار بلند از كاغذ صافي آزمايشگاه يا كاغذ صافي قهوه ، ببريد.
7. هر نوار كاغذي را در يك شيشه قرار دهيد بطوريكه يك سر آن داخل شيشه و يك سر آن خارج از شيشه باشد.
8. همچنانكه الكل بر اساس قدرت جذب كاغذ بالا مي‌رود و تبخير مي شود، رنگدانه ها را با خود به سمت كاغذ مي كشد و آنها را بر حسب اندازه هايشان جدا مي كند( بزرگترين ها كمتر تغيير مكان ميدهند)
9. پس از 30 ـ 90 دقيقه (يا تا جدا سازي مورد نظر بدست ييايد)، قطعات كاغذ را برداريد و خشكشان كنيد.
10. آيا مي توانيد مشخص كنيد كه چه رنگدانه اي موجود است؟ آيا فصلي كه در آن برگها را جمع آوي كرده ايد بررنگ آنها تاثير دارند؟

سر نخ ها

1. آزمايش را با برگهاي يخ زده و خرد شده انجام دهيد.
2. آزمايش را با انواع كاغذهاي گوناگون انجام دهيد.
3. شما مي توانيد انواع الكل ها را استفاده كنيد. نظير : اتيل الكل يا متيل الكل.
4. اگر رنگ كروماتوگرام شما پريده يا كمرنگ است، دفعه بعد برگ بيشتري يا قطعات كوچكتري انتخاب كنيد تا رنگدانه هاي بيشتري داشته باشيد.

 آنچه نياز داريد :

برگ

شيشه كوچك در دار

الكل بي رنگ

كاغذ صافي

آب داغ

ماهي تابه يا قابلمه كوچك

اثرات الايندگي فلزات در موجودات زنده

بسياري از فلزها وتركيب هاي آنها به مقدار كم يا زياد براي انجام فرايندهاي اساسي زيستي ،ادامه زندگي،رشد ونمو انسان ،حيوان وگياه بسيار لازم است. تعدادي از فلزات مثل آهن ،مس،روي ، منيزيم ومنگنز از دسته فلزاتي هستند كه وجود آنها براي عملكرد صحيح بدن موجودات زنده ضروري است.طبيعت، فلزات مورد نياز موجودات را در حد معيني فرا هم مي كند. ولي چنانجه از حد معيني ميزان اين فلزات افزايش پيدا كند به دليل پايداري وتجزيه پذيري اندك آنها در طبيعت موجودات با مشكلات وصدماتي روبرو خواهند شد.

فلز روي بصورت فلز –آنزيم در تنظيم نقل و انتقال گاز دي اكسيد كربن نقش عمده اي دارد ولي ميزان زياد آن بر روي دستگاه گوارش اثر گذاشته وبه التهاب آنها منجر مي شود وتهوع  ناراحتي معده واسهال را بدنبال خود مي آورد. در موش خانگي ميزان زياد آن از راه تزريق سبب اختلال سلسله اعصاب مركزي ولرزش دست وپا مي گردد.

مس در فرايند هاي مختلف زيستي در گياهان ، انسان و جانوران شركت دارد ولي ميزان زياد تنفس گرد وغبار تركيبهاي مس سبب پر خون شدن مخاط ونسوج بيني وگاهي زخم شدن ويا سوراخ شدن جدار وديواره بيني مي شود.تماس پوست بدن با تركيبهاي مس ممكن است، سبب خارش وتاول (در صورت مسموميت شديد)شود. تركيبهاي مس محرك روده و معده اند ودر انتهاي اعصاب معده را تحريك كرده وسبب تهوع شديد مي شود.

در مقابل فلزات مفيد ،فلزات ديگري نيز وجود دارند كه بر حسب اطلاعات فعلي براي موجودات زنده بي فايده اند. از جمله آنها، فلزاتي موسوم به فلزات سنگين همانند جيوه ،سرب،كادميم و... مي باشند. گرچه فلزات سنگين نيز جزءمواد طبيعت هستند ولي اغلب در معادن ودر قشر پوسته زمين قرار دارند وكمتر با موجودات زنده در تماس هستند، به اين دليل گفته مي شود بايد مقدار پخش فلزات سنگين در طبيعت به صفر برسد. از مهمترين ويژگي اين فلزات سنگين عبارتند از :

·                    پايداري يا تجزيه ناپذيري بيولوژيك

·                    استعدادتجمع پذيري

·                    توانايي ورود به زنجيره غذايي

·                    تشكيل تركيبهاي كمپلكس با ملكولهاي مواد آلي

فلزها در اثر ورود ويا تماس از راههاي مختلف با انسان گياه يا حيوان مسموميت وعوارض زيست محيطي وبيولوژيكي  ايجاد مي كنند، شدت مسموميت به نوع فلز،مقدار فلزوهمچنين طول مدت ورودوتماس با فلز بستگي دارد.اين نوع مسوميت را ميتوان به دو نوع حاد ومزمن بخش كرد.

مسموميت حاد:  كه در اين نوع مسموميت فلزها به يكباره به مقدار زياد با شخص تماس پيدا مي كند عوارض وعلائم مسموميت حاد  شديد وسريع است ودر صورت نرسيدن به فرد مسموم ممكن است منجر به مرگ شود.

مسموميت مزمن :  در اين نوع مسموميت فلزها به مقدار كمي يا جزيي ودر دفعات زياد ودر زمان طولاني در افراد بروز مي كند. آثار وعلايم ان نيز به كندي وپس از گذشت زمان طولاني ظاهر ميشود.

بطور كلي  هر فلزي از راههاي معيني وارد بدن ميشود وتغيييراتي در بدن بوجود مي آورد .ممكن است فلزبه همان صورت اوليه جذب شود ويا تغيير كند وسپس جذب بدن شود.

برخي از فلزها ممكن است در اعضا ويا بافتهاي بدن تجمع كنند وذخيره شوند. بطور كلي بروز اثرات مسموميت از راههاي پوستي ديرتر آشكار مي شود اما از راه تنفسي سريع تر اثر مي گذارد.همانگونه كه قبلا ذكر شد، اين به نوع فلز خواص فيزيكي، شيميايي وفيزيولوژيكي فلزبستگي دارد .

شايد اولين فلز سنگيني كه در گفتگوهاي مسائل محيط زيستي وبيولوژيكي مطرح شد جيوه باشد.در مسموميت با جيوه فرد درد شكم ،تهوع ،اسهال،غدد بزاقي ودر ميزان زياد مسموميت لرزش ماهيچه ها وبيمارهاي رواني و... ظاهر مي شود.

در مسموميت با سرب عوارض كليوي ومعدي روده اي،كم خوني ،سردرد،خيال پردازي توّ هم واغما وسرانجام ومرگ را مشاهده مي گنيم.

در مسمو ميت انسان با كادميم خشكي گلو ،سرفه،تهوع،اسهال،سر گيجه ودر ميزان زياد كم خوني مشاهده مي شود. كادميم داراي يك خاصيت ويژه اي است كه براحتي در گندم انباشته وغني ميشود. در يكي از استانهاي جنوبي سوئد،آزمايشات انجام شده بر روي گندم هاي كهنه نشان داده كه مقدار درصد كادميم در گندم در طول سده ي1900دو برابر شده است.

 

 

منبع 1-شيمي محيط زيست دكتر محمد رضا ملاردي ودكتر سوسن اصغري -  1383

  2-بحران محيط زيست ترجمه وتاليف منوچهر دبير سياقي 

 

مشاهده كنده شدن الكترون از اتم

دانشمندان آلماني موفق به مشاهده كنده شدن الكترون از اتم شدند

فيزيكدانان آلماني براي نخستين بار توانسته اند از ميدانهاي فشرده نور براي مشاهده كنده شدن الكترونها از اتمها استفاده كنند. به گزارش سرويس «علمي» خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، فرنس كرائوس و دستياران وي در موسسه نورهاي كوانتومي ماكس پلانك در آلمان در اين باره خاطر نشان كرد: كه به كمك اين تكنيك مي توان حركتهاي الكترونها در درون اتمها و مولكولها را نظاره كرده و آنها را در كنترل در آورد. اين محققان مي‌گويند كه با دادن انرژي كافي الكترونها مي‌توانند از موانع احتمالي كه آنها را متصل به هسته اتم نگه مي دارد بگريزند. اين محققان در اين مطالعات دريافته اند كه تونل زني يك الكترون القاء شده با نور در زمان واقعي برابر با يك ميليارديوم يك ميليارديوم يك ثانيه صورت مي‌گيرد. اين آزمايشات بر روي اتم هاي يونيزه شده نئون صورت گرفته است. شرح اين آزمايش در مجله نيچر منتشر شده است.

حفاري كانال پلاسما , روشي جالب در حفاري هاي چاه هاي نفت

 

صنعت نفت و گاز، هميشه به­دنبال روش‌هاي جديدي براي به حداكثر رساندن توليد با حداقل هزينه­ها باشد. تنگناهاي اقتصادي، صنعت نفت و گاز را ملزم به توسعة تكنولوژي­هاي جديدي مي­كند كه هزينه­هاي توليد را كاهش دهد و چاه‌هاي موجود را قادر به ايجاد بازده بالاتري كند. يكي از روش­هاي بالقوة كاهش هزينه­ها، هم در رابطه با چاه­هاي ترميمي و هم در توسعة ذخاير، بهبود تكنولوژي و نوآوري در حفاري است. براي اين هدف، گروهي از محققان در دانشگاه Strathclyde، استفاده از برق پالسي و پلاسما با قدرت الكتريكي بالا را براي حفاري در سنگ بررسي كردند. با توجه به ويژه­گيهاي خاص اين تكنولوژي گذري اجمالي بر اين نتايج اين بررسي ارائه مي­شود:

محققان تخمين مي­زنند كه با استفاده از تكنيك­هاي جديد اكتشاف، فقط از چاه­هاي موجود در درياي شمال مي­توان 1.3 ميليارد بشكه نفت استخراج كرد. اين تكنولوژي­ها از طريق عمليات ترميمي در چاه­هاي موجود و اكتشاف با هزينه كاراتر و توسعة ذخاير دست نخورده، مي­توانند سطح توليد موجود در فلات قارة بريتانيا را براي 15 الي 20 سال آينده حفظ كنند. در همين راستا اين گروه محقق براي ايجاد "كانال پلاسما" در سنگ مورد حفاري از برق پالسي ولتاژ بالا استفاده مي‌كنند؛ چون با عبور جريان برق­پالسي، انفجار فوق­العاده سريع كانال پلاسما در داخل سنگ در مدت كمتر از يك ميليونيم ثانيه اتفاق مي­افتد و باعث شكستگي و خردشدن سنگ آن حوزه مي­شود.

"حفاري كانال پلاسما" (PCD)، در ساختمان سنگ محل حفاري، با نيروي تخليه الكتريكي بسيار سريع پلاسما انجام مي­شود. در اين روش، پلاسما به­سرعت منفجر مي­شود و انرژي از طريق آن به سنگ منتقل مي­شود. اين انفجار سريع، مثل يك پيستون در سنگ محيط اثر مي­گذارد و موجب خرد و متلاشي شدن آن مي­شود. با استفاده از تكنولوژي تواناي برق­ پالسي، توده پلاسما مي­تواند چندين بار در ثانيه تشكيل شود. نتيجه اين روند مكرر، حفاري كنترل شده با كارايي بالا مي­باشد.

يكي از مزيت­هاي مهم حفاري كانال پلاسما (PCD)، شيوة پالسي عمليات است. معمولاً برق مورد نياز براي تشكيل پلاسما، مي­تواند تا سطح 100 مگاوات برسد. اما اين ميزان برق فقط براي يك ميكرو ثانيه لازم است، لذا به‌طور متوسط برق مورد نياز براي عمل حفاري مي­تواند 10 هزار مرتبه كمتر باشد. در آزمايش­هاي انجام شده، متوسط نيروي لازم براي حفاري نمونه اصلي، كمتر از نيروي لازم براي يك كتري خانگي است.

در اين روش، همچنين با طراحي يك الكترود تخليه الكتريكي مناسب، نيازي به چرخش مكانيكي حفاري نيست و اين نيز يك برتري براي حفاري كانال پلاسما است.

دامنة زماني به‌دست آمده براي حفاري، 6 الي 25 سانتي­متر در هر دقيقه است كه بستگي به نمونه سنگ محل حفاري دارد. حفاري كانال پلاسما (PCD) از اين لحاظ نيز با حفاري سنتي چرخشي، قابل مقايسه است.

روش كانال پلاسما به­علت قابليت انتقال و استفادة بهينه از انرژي مصرفي، پيشرفت عمده‌اي را در حفاري نشان مي­دهد. به­علاوه، چون فرآيند كانال پلاسما موجب ايجاد سوراخ كوچكي به قطر يك يا دو اينچ مي­شود، لذا خرابي و ريزش در بستر دريا، در مقايسه با حفاري سنتي به­شدت كاهش مي­يابد.

ديويد مكبت, قائم مقام دانشگاه Strathclyde (محقق) مي­گويد: خيلي از شركت­ها اكنون به اين نتيجه رسيده­اند كه چاه­هاي با قطر كوچك به­خاطر كاهش شديد در هزينه­هاي حفاري و تخريب كم محيط ­زيست، گزينة ارجحي براي اكتشاف و استخراج مي­باشد. حفاري كانال پلاسما مي­تواند اين موارد را عملي كند و به تكنولوژي آينده براي اكتشاف و توليد نفت و گاز تبديل شود.

تحقيق PCD به مدت 20 ماه در آزمايشگاه در جريان بوده است. محققان مته­­هاي حفاري، نمونه اصلي را در يك معدن سنگي در نزديكي گلاسكو آزمايش كردند. نتايج بعضي از اين آزمايش‌ها را مي‌توان در مجموعة عكس­هاي ضميمه ديد.

مرجع

 

http://www.eee.strath.ac.uk/InFocus/pcd.htm

 

شيمي شعله

شيمي شمع

شمع ها مثالي كلاسيك از فرآيند سوختن هستند. وقتي گرماي به كار رفته كافي باشد،‌ موم شمع اكسيد مي شود. پارافين با اكسيژن تركيب مي شود تا دي اكسيد كربن و آب توليد كند البته به همراه حرارت و نور. شعله، بخش مرئي اين واكنش گرما زا است.  يعني محلي كه انقدر تجمع انرژي دارد كه منجر به ايجاد نور مرئي مي شود.  اگر شما هم به شمع علاقمنديد با واقعيت هاي بيشتري درباره آنها آشنا شويد:

 

شمع هاي جادويي چگونه كار مي كنند؟

آيا تا به حال يك شمع جادويي ديده‌ايد؟ وقتي چنين شمعي را فوت كنيد، ‌ظرف چند ثانيه دوباره روشن مي‌شود. اين عمل معمولا با همراهي چند جرقه صورت ميگيرد. در واقع تفاوت بين يك شمع معمولي و يك شمع جادويي، درست بعد از خاموش كردن آنها اتفاق مي افتد. وقتي يك شمع معمولي را فوت مي كنيد، مي‌بينيد كه نوار دودي باريكي از فتيله بالا مي رود. اين دود، موم تبخير شده است. فتيله نيم سوز در زماني كه شما شمع را فوت مي كنيد، انقدر داغ است كه موم شمع را تبخير كند، اما به اندازه كافي داغ نيست كه دوباره آن را محترق كند. اگر شما فتيله شمع معمولي را درست پس از خاموش شدن‌ بدميد، ممكن است بتوانيد آن را قرمز كنيد، اما شمع روشن نمي‌شود.

 

                                                                                  

 

از طرفي شمع جادويي، در فتيله خود يك ماده اضافي دارد كه اين امكان را فراهم مي كند كه احتراق در دماي نسبتا پايين تري در فتيله رخ دهد. در واقع فتيله، اين ماده اضافي را مي سوزاند و در نتيجه سوختن اين ماده، حرارت لازم براي احتراق بخار پارافين شمع فراهم مي شود: شعله‌اي كه شما در شمع مي‌بينيد.

چه موادي اينكار مي‌كنند؟ معمولا ذرات ريز فلز منيزيم. دماي لازم براي احتراق منيزم نسبتا كم است ( 430 درجه سانتيگراد) . منيزيم خود مي سوزد و شرايط لازم براي احتراق بخار پارافين را فراهم مي آورد. در واقع ذرات جرقه مانندي كه شما در شمع هاي جادويي مي‌بينيد، ‌ذرات محترق شده منيزيم هستند.  " جادو" زماني اتفاق مي افتد كه يكي از اين جرقه ها، ‌بخار پارافين را محترق مي كند و شمع خود به خود روشن مي‌شود. بقيه منيزيم موجود در فتيله، نمي‌سوزد چرا كه پارافين مايع، آنها را از اكسيژن دور نگه‌مي دارد و در ضمن آن را سرد نگهميدارد.

 

بازي رنگها در آتش

اگر شما هم بخاري ديواري داريد، شايد اين تجربه را داشته باشيد كه صفحات مجله هاي قديمي را باعكس هاي رنگين در آتش بسوزانيد به اميد اينكه شعله هاي آتش را به رنگهاي گوناگون ببينيد. آيا مي دانيد كه هر ماده شيميايي چه رنگي را در آتش بوجود مي‌آورد؟ بگذاريد نگاهي دقيقتر به اين موضوع بياندازيم:

 

                                       

 

رنگ دهنده‌هاي شعله: وقتي مراسم آتشبازي را از دور يا نزديك تماشا مي‌كنيد، حتما در دل زيبايي آن را تحسين نموده ايد. براي ايجاد چنين رنگها و طرح‌هايي،‌ نياز به درك هنري و تركيب آن با علوم طبيعي داريم. براي توليد رنگ در آتش، دو مكانيسم اصلي وجود دارد: التهاب_ Incandescence و درخشش _ Luminescence.

 

پديده التهاب: در اين پديده، توليد نور ‌با كمك حرارت صورت مي پذيرد. گرما باعث مي شود كه ماده ابتدا داغ و نوراني شود و سپس نورهاي مادون قرمز، قرمز، نارنجي، زرد وسفيد ( به ترتيب با افزايش دما) ايجاد مي شوند.با كنترل دما، مي توان رنگ مناسب را در زمان دلخواه به دست آورد.از فلزاتي نظير آلومينيم، منيزيم و تيتانيم كه خيلي درخشان و روشن مي سوزند براي بالا بردن دما مي‌توان استفاده كرد.

 

پديده درخشش: اين فرايند، توليد نور با استفاده از منابع انرژي غير از حرارت است. گاهي اين پديده را " نور سرد" مي‌گويند زيرا در دماي اتاق و حتي سردتر از آنهم مي تواند رخ دهد. براي توليد پديده درخشش، انرژي جذب شده توسط الكترون يك اتم يا ملكول، ‌سبب تهييج و ناپايداري آن مي‌شود. وقتي الكترون به يك حالت انرژي پايين تر برمي‌گردد، انرژي آزاد شده به صورت يك فوتون آزاد مي‌شود. انرژي اين فوتون از روي طول موج يا رنگ حاصله مشخص مي‌شود.

                                                                                                                     

 

 

 گاهي نمكهايي كه براي توليد رنگ مورد نظر لازمند، ‌ناپايدار مي باشند. مثلا باريم كلرايد( رنگ سبز) در دماي اتاق ناپايدار است. بنابراين باريم را با يك ماده پايدار، تركيب مي كنند ( ماده اي كه بتواند كلر ازاد كند، نظير لاستيك كلره شده). به اين ترتيب، كلر آزاد شده در اثر حرارت ناشي از سوختن تركيبات پيروتكنيك، باريم كلرايد آزاد مي كند و به اين ترتيب رنگ سبز دلخواه ما ايجاد مي‌شود. كلريد مس ( رنگ آبي ) در عوض در دماهاي بالا ناپايدار است  بنابراين دما،‌ نه بايد خيلي بالا و نه خيلي پايين باشد. در واقع كنترل دما براي ايجاد رنگهاي مورد نظر بسيار حائز اهميت است.

 

نكاتي كه بايد به خاطر بسپاريد:

 

ü    رنگهاي خالص،‌تركيبات خالص را مي طلبند. حتي مقادير بسيار كم عنصر سديم به صورت ناخالصي، باعث ايجاد رنگ زرد_ نارنجي و پوشاندن ساير رنگها مي‌شود. اگر مي‌خواهيد ساير رنگها را تجربه كنيد،‌ از هر ماده ي حاوي سديم پرهيز كنيد.

ü    اگر از تركيبات رنگي كه حاوي الكل يا ساير حلالهاي آلي هستند استفاده مي‌كنيد، به خاطر بسپاريد كه اين مواد قابل اشتعال اند و هنگام كار كردن با آنها بايستي دقت كنيد.

ü    مواد رنگي را از دسترس بچه‌ها دور نگه داريد و با دقت از آنها مراقبت كنيد. اگر چه رنگهاي اين مواد، زيبا هستند اما مي توانند اثرات شيميايي زيانباري داشته و حتي در برخي موارد سمي و مهلك باشند. به همين دليل، هرگز فشفشه هايي را كه براي جشنهاي تولد به كار ميروند بر روي كيك و براي تزيين به‌كار نبريد.

ü       مانند تمام موارد كار با آتش، به ياد داشته باشيد كه هميشه احتمال خطر وجود دارد. حتما دقت كنيد.

 

 

جدول زير خلاصه اي از رنگهاي شعله و تركيبات شيميايي كه آنها را بوجود مي‌آورند، نمايش مي دهد:

 

                   

مواد تشکیل دهنده شامپو

عنوان :

كلمات كليدي: شامپو، افزودني ها، مرطوب كننده، ضخيم كننده، Shampoo، Thickner، cosmetic

 

شامپو از دو قسمت عمده تشكيل شده است:

1- مواد فعال سطحي: جزء اصلي يك شامپو مواد فعال كننده سطحي آن است.
موادفعال كننده سطح به طوركلي به چهار دسته آنيوني، كاتيوني، آمفوتري و غير يوني تقسيم بندي مي شوند. در شامپو معمولا تركيبي از موادفعال آنيوني (مانند سديم لارت سولفات)، مواد آمفوتري (مانند بتائين ها) و مواد غيريوني (مانند كوكونات فتي اسيد دي اتانول آميد) به عنوان مواد فعال كننده سطحي يا جزء اصلي استفاده مي شود.

2- افزودني ها: بفيه اجزاء به عنوان افزودني به شامپو اضافه مي شوند.

افزودني هاي شامپو خود به دو دسته تقسيم بندي مي شوند.

الف- افزودني هاي عمومي
موادي مانند نگهدارنده ها براي جلوگيري از آلودگي ميكروبي، نمك براي افزايش قوام شامپو و اسانس براي خوشبو نمودن شامپو و ا.د.ت.‌آ (EDTA) براي كاهش سختي آب و سيتريك اسيد جهت تنظيم پ هاش جزء افزودني هاي شامپو به حساب مي آيند. اگر به تركيبات تشكيل دهنده شامپوهادقت كنيم خواهیم دید اجزائي مثل اسيدسيتريك، نمك، ا.د.ت.ا، نگهدارنده، اسانس، رنگ و آب در همه شامپوها مشترك هستند بنابراين در انتخاب شامپو دقت به اين موارد اهميتي ندارد.

ب- افزودني هاي اختصاصي
در فرمولاسيون شامپوهاي نوين مواد ويژه اي براي خلق اثربخشي خاص به شامپو اضافه مي گردند تا شامپو علاوه بر شويندگي بتواند ويژگي هاي زیبایی مورد انتظار را نیز برآورده نمايد. در انتخاب شامپوي مناسب دقت به مواد فعال كننده سطح و همچنين افزودني هاي اختصاصي بسيار مهم است.

در برخي از شامپوهاي جديد اجزاء ويژه اي به نام ضخيم كننده‏(Thickner) اضافه شده است. اين شامپوها در واقع سطح تارهاي مو را با لايه اي از پروتئين مي پوشانند بنابراين باعث مي شوند هربار كه شما اين شامپو را استفاده مي كنيد موي شما پر پشت تر به نظر برسد.
پروتئين‏ كراتين و آمينو اسيدها به ساقه مو مي پيوندند و شكافهاي ايجاد شده در اثر استفاده از مواد نامرغوب را پر مي كند. اين امر باعث افزايش مقاومت مو و محافظت از آن مي گردد. پروتئين تخم مرغ با مو پيوند ايجاد نمي كند بنابراين استفاده از آن در شامپو فقط يك مانور تبليغاتي (Gimmick) است.
مواد مرطوب كننده‏، موي شما را هيدراته مي كند درست همان اثري كه بر روي پوست هم دارد.
پنتنول و ويتامين ب5 برخلاف بقيه ويتامين ها به داخل محور مو نفوذ مي كنند و براي افزايش استحكام و سلامت مو مفيد مي باشد. (دقت کنید که از ویتامین برای افزودن خواص نرم کنندگی استفاده شده نه تغذیه و تقویت مو)
هرچند پروتوئين موجود در شامپو ها به داخل محور مو نفوذ نمي كنند اما با پوشانيدن سطح مو باعث پرپشت به نظر آمدن و افزايش خاصيت نرم كنندگي مي شوند.
پروتوئين ابريشم به افزایش درخشندگی مو كمك مي كند.
 

» نويسنده: مهندس احسان حسنانی ( کارشناس تحقیقات صنایع بهداشتی و ارایشی )

» منبع: www.cosmetic-chemist.com

جوهر نامريي

جوهر نامرئي چيست؟

 

در زمان جنگ جهاني دوم، كارت پستالهايي از لهستان پست مي‌شد كه سربازان آلماني به آنها توجهي نداشتند. اين كارتها كاملا معمولي به نظر مي آمدند اما واقعيت چيز ديگري بود. همه اين كارتها حاوي مطالبي به صورت رمز بودند. از جمله درخواست غذا و دارو، اعلام مكان پايگاههاي نازي ها و زندانهاي اسرا. چگونه اين عمل اتفاق مي‌افتاد؟ بااستفاده از جوهر نامريي.

جوهرهاي نامريي انواع مختلف دارند و به طرق مختلف عمل مي‌كنند. بيشتر آنها بر اساس خاصيت تغيير رنگ در اثر تغيير PH  عمل مي‌كنند، دسته اي هم بر اساس اكسيداسيون مواد در اثر حرارت شهرت يافته‌اند.

 

 

جوهر نامرئي با تنظيم PH چگونه عمل مي‌كند؟

 

وقتي چنين جوهر نامرئي به يك ماده متخلخل اضافه مي‌شود، آب موجود در جوهر با دي‌اكسيد كربن موجود در هوا تركيب مي شود و اسيد كربنيك را بوجود مي‌آورد.  اسيد كربنيك به نوبه خود با سديم هيدروكسيد وارد واكنش خنثي شدن مي‌شود و كربنات سديم را بوجود مي آورد.  خنثي شدن باز، سبب تغيير رنگ معرف مي‌شود و در نتيجه اثر جوهر، ناپديد مي شود.

اين واكنشها را مي توان به صورت زير نمايش داد:

 

CO2 +  H2O à H2CO3

 

2 Na(OH) + H2CO3 à Na2CO3 + 2 H2O

 

مواد لازم براي تهيه جوهر نامريي:

مواد مورد نياز براي تهيه جوهر نامريي قرمز يا آبي به شرح زير است:

 

• 0.1 گرم تيمول فتالئين براي جوهر آبي يا فنل فتالئين براي جوهر قرمز.
• 10 ميلي ليتر اتيل الكل ( اتانل).
• 90 ميلي ليتر آب.
• 20 قطره محلول سديم هيدروكسيد 3 مولار يا 10 قطره محلول سديم هيدروكسيد 6 مولار. ( براي تهيه محلول سديم هيدروكسيد 3 مولار، 12 گرم سديم هيدروكسيد _ NaOH  را در 100 ميلي ليتر آب حل كنيد) .

                                                     

طرز تهيه جوهر نامريي:

براي تهيه جوهر نامريي به طريق زير عمل كنيد:

 

1.       تيمول فتالئين يا فنل فتالئين را در الكل حل كنيد.

2.       محلول را به 90 ميلي ليتر آب اضافه نموده،‌ هم بزنيد. ( محلولي شيري به دست مي آيد.)

3.       محلول سديم هيروكسيد را قطره قطره اضافه كنيد تا رنگ آبي يا قرمز به دست آيد.

4.    جوهر را روي پارچه آزمايش كنيد. ( پارچه كتاني يا روميزي كهنه غير قابل استفاده). كاغذ، فشرده تر است و كمتر به هوا اجازه واكنش مي‌دهد، ‌بنابر اين واكنش تغيير رنگ ديرتر صورت مي‌پذيرد.

5.    طي چند ثانيه، لكه ها ناپديد مي‌شوند. PH محلول جوهري بين 10 تا 11 است اما بعد از اينكه در مجاورت هوا قرار مي گيرد، به 5 تا 6 كاهش ميابد.

6.    اگر محل لكه ها را با پنبه آغشته به محلول بازي مثل امونياك رقيق مرطوب كنيد، لكه ها دوباره ظاهر مي شوند. برعكس اگر اينكار را با سركه انجام دهيد،  لكه ها سريعتر بيرنگ مي‌شوند. شستن پارچه ها، جوهر را به طور دائمي مي شويد.

 

نكات ايمني:

 

• هرگز جوهر را به صورت يا بدن كسي نپاشيد. به خصوص از برخورد آن با چشمها اجتناب كنيد.
• تهيه و حمل محلول سديم هيدروكسيد، حتما بايستي توسط يك فرد متخصص انجام پذيرد. اين تركيب خطرناك است و به هيچ وجه نبايد كار كردن با آن را با بي توجهي انجام داد. اگر به هر دليلي اين محلول با پوست تماس پيدا كرد، با آب فراوان شستشو دهيد.

جوهر هاي نامرئي كه با حرارت عمل مي كنند:

 

اساس كار اين جوهرها به اين صورت است كه مواد به كار رفته در اثر حرارت، اكسيد مي شوند كه نتيجه ظاهر شدن رنگ قهوه اي در اثر حرارت است. مواد گوناگوني براي اينكار استفاده مي‌شوند كه از همه بهتر آب پيلز و آب ليمو است. شير و سركه هم عمل مي‌كنند اما نه به خوبي دو مورد اول. متن مورد نظر را با قلم هاي قديمي يا با خلال دندان روي كاغذ بنويسيد. اجازه دهيد تا پيامتان خشك شود. براي آشكار شدن پيام كافي است آن را روي شمع يا حرارت ملايم لامپ بگيريد.( احتياط كنيد!)

 

                                                

جوهر هاي نامريي تحت اشعه ماورا بنفش:

بعضي از جوهرهاي نامريي، تابش فلورسانس دارند. اين جوهرها در تاريكي و تحت نور ماوراء بنفش، خيلي براق و درخشنده به نظر مي‌آيند. آنها را مي‌توان در رنگهاي بسيار متنوعي يافت و درهمه سطوح از جمله پلاستيك و شيشه به كار برد.

 

                                              

ايمني

به دليل اهميت موضوع در اين صفحه به "ايمني" و مسائل مرتبط با آن خواهيم پرداخت ... ايمني چيست؟  معيارهاي ايمني چيست؟  مزايا و معايب رعايت نكات ايمني در يك واحد صنعتي جيست؟  ... پاسخ اين سوالات و ساير اطلاعات مرتبط را مي توانيد در اين صفحه بيابيد.

 

مقدمه
" ایمنی ", کلمه ای است که بارها آن را شنیده ایم !! ولی شاید کمتر با آن به صورت جدی و برنامه ریزی شده دست و پنجه نرم کرده باشیم !! نوشیدن یک لیوان آب, ساختن سازه ها , برج ها , پالایشگاه ها , و رآکتورهای هسته ای و . . . همگی مستلزم رعایت نکات ایمنی خاص خود هستند. اگر اطلاعات ما به اندازه ای غنی باشد که راه را از چاه تشخیص دهیم , ایمن سازی نیز برای ما مثل آب خوردن خواهد بود. " ایمنی" , تنها مختص مهندسی شیمی نیست , ولی ما در اینجا به ایمنی در مهندسی شیمی می‌پردازیم.

ایمنی یا دقت؟
" ایمنی " را گاهی با دقت در محاسبات اشتباه میگیرم!! اگر در محاسبه متغییر ها , رعایت اصول و جزییات مهندسی شیمی و زیر شاخه هایش , کم کاری کنیم و طرح مربوط را دچار نقص علمی کنیم , بحث دیگری است. در آن صورت باید به علوم مرتبط مراجعه کنیم تا طرح مورد نظر را بازبینی و در صورت نیاز اصلاح کنیم. پس " ایمنی" دقت در حل مسئله نیست.

ایمنی چیست؟
" ایمنی " , ایمن سازی شرایط مساله می‌باشد! در عمل , شرایط اعمال شونده به یک فرآیند , بسیار متغیرند. مثلا دما و فشار , به دلایل مختلف 100% ثابت نیستند. پس طراحی یک پروژه یا فرآیند , مسائلی با شرایط ثابت نمی باشند . گاهی وقت ها تغییرات شرایط - به صورت تصادفی و یا یک اشتباه کوچک در عملیات نیروی انسانی - می‌تواند از حد متعارف بسیار بیشتر باشد که فاجعه آفرین بودن آن بسیار محتمل خواهد بود. البته در هنگام ساختن پروژه, مهندسان مواد و مکانیک بخوبی ضرایب اطمینان برای دما و فشار نیروهای اعمال شونده به دستگاه ها و لوله ها را در نظر خواهند گرفت, و ضمن مشورت با شما برای اطمینان از هماهنگی کار آنها با کل پروژه , شما را در برآورد کردن هزینه ساخت پروژه یاری خواهند نمود, چرا که با سخت تر شدن شرایط ( مثل دما و فشار . . . ) هزینه ساخت نیز بالا می‌رود.

عوامل مختلفی توانایی تغییر شرایط پروژه را دارند , که عمده آنها ناشی از واکنش های شیمایی ناخواسته و پیش بینی نشده بین مواد مختلف , با فازهای متفاوت , در دما ها و فشارهای مختلف می‌باشد. به این خاطر در هنگام طراحی فرآیند باید به مشخصات فیزیکی و شیمیایی موادی که در مجاورت یکدیگرند، توجه ویژه ای داشته باشیم. حتی توجه به مشخصات خود مواد به تنهایی اهمیت فراوان دارد, زیرا نکات ایمنی در نحوه نگهداری , انتقال , دمای نگهداری و . . . دیگر مشخصات هر ماده با ماده ای دیگر متفاوت است. در این هنگام , اگرچه با توجه به منابع گسترده اطلاعاتی, می‌توانیم با تقریب بسیار خوبی چگونگی رفتار مواد را پیش بینی کنیم , اما به هیچ وجه نباید در این مسئله ریسکی را متحمل شویم.

 با انجام آزمایش های لازم در شرایطی که احتمال حضور مواد در آنها هست و با مشاوره گرفتن از یک شیمیست قابل , میتوان از نتیجه کار تا حد بسیار زیادی مطمئن شویم , و در صورت مشاهده خطرهای احتمالی تدابیر مهندسی جدیدی را بیاندیشیم و به پروژه اعمال نماییم.

ایمنی، سلامتی، بهداشت و حفاظت محیط زیست
ایمنی محیط زیست , برای ما بسیار اهمیت دارد (؟). در اینجا منظور ما از ایمنی , تدابیری است که از ورود مواد شیمیایی سمی و مضر به محیط زیست (خاک، آب، هوا) جلوگیری کند. اگر محیط زیست را بشناسیم و ازعواقب آلودگی آن در طولانی مدت با خبر باشیم , مطمئنا از آلودگی آن جلوگیری می‌کنیم. ولی آیا به واقع چنین است؟ فاضلاب‌ها و پسآب های خانگی و صنعتی که در زمین دفع می‌شوند و در بسیاری از مواقع مواد سمی بسیاری را با خود به اعماق زمین فرو می‌برند و آبهای زیر زمینی و خاک را آلوده می‌کنند، پسآب‌هایی که مستقیما وارد اب‌های رودخانه ها می‌شوند، گازهای سمی که وارد هوا می‌شوند و ... هر یک به شیوه های متعددی محیط زیست را با خطر تخریب مواجه می سازند.

محیط زیست، محل زندگی ماست پس باید همیشه از عواقب زیست محیطی فرایندهایی که طراحی می‌کنیم با خبر باشیم و تدابیری را بیاندیشیم تا محیط زیست را آلوده نکنیم . در غیر این صورت به کل طبیعت و البته جامعه آسیب خواهیم رساند و گاهی جان تعداد زیادی از انسان ها را تهدید خواهیم کرد.

دو عاملی که باعث عدم توجه به مسائل زیست محیطی می‌شود: (1) جهل و نادانی (2) سودجویی (کنترل آلودگی هزینه ساز است) هستند.
به نظر شما چه راهکارهایی را برای اطلاع رسانی عمومی و تخصصی, و مبارزه با سودجویانی که همه ما را با خطرهای مختلف مواجه می‌سازند , می‌توان اتخاذ نمود؟
 

ایمنی و صرفه اقتصادی
" ایمنی " و " صرفه اقتصادی " دو اهرم مهم در طراحی یک فرآیند هستند. گاهی ايمن سازی یک فرآیند آنقدر هزینه ساز می‌باشد که ساختن آن توجیه اقتصادی نخواهد داشت. در این هنگام باید به دنبال طرحی جدید باشیم , تا ضمن کاهش خطرات احتمالی , ایمن سازی را نیز راحت تر و ارزان تر کنیم . به عنوان مثال: تولید مواد سمی را کاهش دهیم.
اگر مجبور به استفاده از ماده ای سمی در یک رآکتور شویم، فرآیند را به گونه ای طراحی کنیم که رآکتور کوچکتر و یا حتی چند رآکتور موازی به کار ببریم تا در صورت وقوع خطرات احتمالی که موجب نشت مواد سمی مي‌شود، آلودگی های ناشی به حداقل برسد و کنترل آن نیز آسانتر شود.

گاهی اوقات از میان چند فرآیند که همگی یک هدف را دنبال می‌کنند، ناگزیریم فرآیندی را انتخاب نماییم که سود کمتر ولی ایمنی بسیار بیشتری دارد.  
 

مهندسی کنترل و ایمنی فرآیند
اگر چه نمی‌توان فرآیندی را صد در صد امن طراحی نمود، ولی با بهره گیری از علم احتمال می‌شود آن را بسیار امن طراحی نمود. همچنین مهندسان شیمی گرایش "کنترل فرآيندها" در تیم طراحی فرآیند، نقشی موثر در کنترل خطرات احتمالی بازی می کنند. مهندسان کنترل، با تسلطی که بر فرآیندها و احتمالات گوناگون دارند و همچنین با بهره گیری از برنامه نویسی و تسلط به نرم افزارهای کنترل فرآیند و دانش الکترونیک به خوبی شرایط لازم را برای طراحی سیستم کنترلی یک فرآیند و کنترل آن پس از ساخت خواهند داشت.

ایمنی در هنگام ساخت واحد صنعتی و پس از آن
پس از آنکه طرح فرآیند کامل و به تایید مهندسان مشاور قدر رسید و بررسی های علمی، مهندسی، ایمنی و اقتصادی بر روی آن انجام گرفت، نوبت بودجه بندی و ساخت آن می‌رسد.
در هنگام ساخت، باید تمامی بازرسان و مهندسات ناظر دقت لازم را به کار گیرند تا واحد تولیدی آن گونه که طراحی شده است، ساخته شود. پس از ساخت نیز، نگهداری واحد صنعتی بسیار اهمیت دارد. باید هر از گاهی از عملکرد تمامی قسمت ها، حتی زنگ خطر و یا یک دما سنج ساده نیز مطمئن شویم. بازرسی و نگهداری صحیح از تاسیسات، دو عامل تضمین کننده حفظ ایمنی می باشند.

ضرورت آموزش نکات ایمنی
در بسیاری از موارد ایرادهایی که در یک واحد صنعتی پیش می آید و گاهی جان تعدادی از کارکنان را تهدید می‌کند، ناشی از خطای انسانی می باشد. به این دلیل از ورود افراد فاقد صلاحیت به واحد صنعتی باید جلوگیری شود، مگر آنکه راهنمای مطمئنی وی را همراهی نماید. همچنین دوره های آموزشی تخصصی که شامل نکات امینی در هنگام کار، نحوه کار صحیح با دستگاه ها , چگونگی مواجه شدن با خطرات احتمالی و ... را باید برای کارکنان، حتی مهندسان با سابقه و حرفه ای، در نظر گرفت و دور از عقل نیست اگر امتحاناتی را نیز از آنها بگیریم تا از صلاحیت آنها برای حضور در قلب واحد صنعتی مطمئن شویم!!
 

 

» سایت های مرتبط با خطرات و مسمومیت های شیمیایی

 

Agency for Toxic Substances and Disease Registry

British Medical Journal

ChemFinder

Chemical Hazards Communication Society

Emergency Planning College

Environment Agency

Environmental Health Perspectives

Imperial College, University of London

Institution of Chemical Engineers

International Agency for Research on Cancer

International Agency for Research on Cancer - Monograph Series

International Program on Chemical Safety

International Program on Chemical Safety Documents

Kings College, University of London

London School of Hygiene and Tropical Medicine

Maritime & Coastguard Agency

MRC Institute of Environment and Health

MSDS Online - A source of chemical safety datasheets

National Chemicals Emergency Centre (NCEC)

Pesticide Safety Directorate (PSD)

Royal Society of Chemistry (RSC)        www.irche.com

TIAFT - International Association of Forensic Toxicologists

United Nations Environment Program

University of Birmingham

University of Newcastle

UK Resilience

US Environmental Protection Agency

US National Toxicity Programme

US Toxnet

UWCM Therapeutics & Toxicology Centre

 

» سایت های عمومی مربوط به سلامتی و بهداشت

Actionbioscience

Association of Public Health Observatories

British Library

Cabinet Office

Chief Medical Officer (CMO)

City University - Department of Health Sciences

Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA)

Department of Health

Environment Agency

European Union

European Union Public Health Activities

Faculty of Public Health

Finland National Public Health Institute

Foodlink - Guide to Food Safety

Food Standards Agency (FSA)

Health and Safety Executive (HSE)

Health Canada Online            www.irche.com

Healthcare Commission

Health Development Agency (HDA)

King's Fund

Medicines and Healthcare products Regulatory Authority (MHRA)

National Assembly for Wales

National Institute for Clinical Excellence (NICE)

National Public Health Service for Wales

National Statistics (UK) - Health

National Travel Health Network and Centre (NaTHNaC)

Nature

New Scientist

NHS Confederation

NHS Direct

NHS Gateway - General NHS Information

The Northern Ireland Office

Royal College of General Practitioners

Royal College of Pathologists

Royal College of Physicians

Health Protection Scotland

The Scottish Executive

UK Parliament

Virobathe

Welsh Assembly

World Health Organization

Oil Manager (توصيف و محاسبه خواص نفت خام و برشهاي نفتي)

عنوان :

كلمات كليدي: Oil Manager، HYSYS، شبيه سازي، برش هاي نفتي، منحني، تعيين خواص، محاسبه خواص بحراني، روابط ترموديناميكي

 

براي توصيف نفت خام و برش هاي نفتي كه مخلوط هاي بسيار پيچيده اي هستند روش ها و روابط فراواني وجود دارد. OilManager يكي از اجزاي اختياري HYSYS است كه كار توصيف و سرشت نمايي (Characterization) اين مخلوط ها را انجام مي دهد. روشي كه اين برنامه براي تبديل داده هاي آزمايشگاهي (assay) به گروهي از سازنده هاي مجازي به كار مي برد از مراحل فرعي سرشت نمايي زير تشكيل شده است :

برمبناي منحني سنجش ورودي، OilManager مجموعه اي از منحني هاي كاري شامل دماي TBP ، وزن مولكولي، دانسيته و ويسكوزيته را در محدوده كامل (%100-0) محاسبه مي كند.
نكته : اگر داده هاي تقطير موجود نباشد، دو مورد از سه خاصيت كلي مخلوط (وزن مولكولي، دانسيته و ضريب (Watson(UOP)K كافي است تا OilManager منحني تقطير TBP را تخمين بزند.

با استفاده از نقاط قطع برش پيش فرض يا آنچه توسط كاربر داده شده است هر جزء مجازي مخلوط از منحني TBP محاسبه مي شود.

نقطه جوش نرمال (NBP)، جرم مولكولي، دانسيته و ويسكوزيته هر جزء مجازي به صورت ترسيمي از منحني هاي كاري تعيين مي شود.

براي هر جز مجازي، OilManager خواص فيزيكي و بحراني باقيمانده را از روابط مناسب برمبناي نقطه جوش نرمال، وزن مولكولي و دانسيته ماده بدست مي آورد.

آنچه از منحني هاي خواص فيزيكي كه به برنامه داده نشده باشد، متناسب با جنس برش يا مخلوط نفتي (شامل ميعانات، نفت خام، برش هاي نفتي و مايعات قطران زغال سنگ) بدست مي آيد. اگر وزن مولكولي كلي مخلوط يا دانسيته كلي مخلوط به برنامه داده شده باشد. منحني خواص فيزيكي مربوطه (چه كاربر داده باشد و جه برنامه توليد كرده باشد) تنظيم و هموارتر مي شود تا با خواص كل سازگاري داشته باشد.

تجزيه و تحليل سازنده هاي سبك
oilManager داده هاي سازنده هاي سبك كاربر را جهت تعريف يا جايگزيني بخش زود جوش منحني ASTMD,TBP يا ASTMD يا مواد خالص مجزا، به كار مي برد. در OilManager لازم نيست كاربر سنگين ترين جزء سازنده هاي سبك را با پايين ترين نقطه جوش منحي TBP تطبيق دهد. OilManager يك بخش از منحني TBP تا درصد آزمايشگاهي متناظر با نقطه جوش سنگين ترين ماده از ميان سازنده هاي سبك (Ligh end) ، يا با درصد حجمي كل سازنده هاي سبك هر كدام كه بزرگتر باشد، جايگزين مي كند. در اين صورت، قسمت بدون سازنده هاي سبك در منحني TBP جديد نسبت به نمونه اصلي اوليه تغييري نمي كند و IBP آن با قسمت بدون سازنده هاي سبك در نمونه اصلي مطابقت دارد.

محاسبه خودكار سازنده هاي سبك
Oil Manager براي محاسبه خودكار سازنده هاي سبك، نقاط جوش مواد تعريف شده را روي منحني TBP رسم و تركيب مواد آنها را با درون يابي مشخص مي كند. OilManager درصد تركيب كل سازنده هاي سبك را چنان تنظيم مي كند كه نقطه جوش سنگين ترين سازنده سبك تقريبا متناظر با مركز ثقل حجمي آخرين جزء سازنده هاي سبك باشد.

مشخص كردن دماهاي قطع برش ها در TBP
كاربر مي تواند تعداد مواد مجازي را با تعيين تعداد دماهاي قطع برش ها و تعداد برش هاي مربوطه در هر محدوده دمايي معين كند يا اين كار را به OilManager واگذار كند، در اين حالت نقاط بهينه قطع برش ها با توجه به تعداد كل اجزاي مجازي كه كاربر معين مي كند محاسبه مي شود. سپس فرايند سرشت نمايي مخلوط ادامه يافته و با استفاده از منحني TBP و مجموعه نقاط قطع برش ها، مقدار درصد يا كسر هر جزء مجازي بر مبناي منحني ورودي محاسبه مي گردد.

تعيين خواص اجزا با استفاده از منحني
پس از آنكه نقاط قطع برش و درصد تركيب هر جزء مجازي شناخته شد، نقطه جوش متوسط بعنوان نقطه جوش نرمال (NBP) با برابر قرار دادن سطوح بين منحني TBP و خطي افقي كه نشان دهنده دماي NBP است محاسبه مي شود. سپس وزن مولكولي متوسط، دانسيته و ويسكوزيته هر جزء مجازي، از منحني هاي كاري هموار شده مربوط به وزن مولكولي، دانسيته و ويسكوزيته به دست مي آيد.

محاسبه خواص بحراني مواد
با دانستن نقطه جوش نرمال، وزن مولكولي و دانسيته ، OilManager قادر است خواص فيزيكي و ترموديناميكي باقيمانده لازم را براي تعريف كامل اجزاي مجازي نفتي محاسبه كند. اين خواص براي هر ماده مجازي با استفاده از روابط پيش فرض يا روابط دلخواه كاربر از ميان روشهاي زير تخمين زده مي شوند.

 

T<840F و سبكتر از C25	Standing	نتايج يكسان با T<1250F ,API Data book	Lee-Kesler
برمبناي تقسيم بندي PNA (پارافين – نفتين – آروماتيك)	Lyderson	شديدا آروماتيك مانند مايعات قطران زغال سنگ API>0	Cavett
سبك تر از SG < 0.875, C20	Bergman	0 < bp < 602 F	Riazi- Daubert
فقط براي پيش بيني SG تركيبات هيدروكربني	Yarborough	براي مواد خالص بسيار دقيق است. مناسب براي برش هاي سبك تر از C20	Edmister
سبك تر از C45	Katz-Firoozabadi	شديدا آروماتيك يا نفتنيك – مايعات قطران زغال سنگ	Nokay
براي مخلوطهاي آروماتيك نتايج عالي است	Mathur	نامناسب براي برشهاي سنگين تر از C20 (دماي 650 F و بالاتر)	Roess
نتايج بسيار نزديك LK، نتايج بهتر براي آروماتيك ها	Aspen	براي ميعانات گازي ، سبكتر از c15	Bergman
شبيه Riazi-Daubert	Penn State	توسعه يافته Nokay	Spencer-Daubert
نتايج مطلوب در T>1500F	Hariu Sage	هيدروكربن هاي پارافيني	Rowe

 

» منبع: NIOC

»  مطالب مرتبط:

        معرفي نرم افزار HYSYS

      آشنايي با PIPESYS ( شبيه سازي خطوط لوله)

      آشنايي با HTFS ( شبيه سازي و طراحي مبدلهاي حرارتي )

        آشنايي با Amines (شبيه سازي واحدهاي شيرين سازي گاز)

شیمی مواد پاک کننده

نگاه کلی

منظور از پاک کننده‌ها (detergehts) ، موادی هستند که ذره‌های چربی و چرک را از پارچه‌ها و یا اجسام دیگر بزدایند و در انواع مختلف تهیه می‌شوند. اولین ماده ای که به عنوان شوینده ساخته شد، صابون بود. از عمر صابون صدها سال می‌گذرد. آخرین دستگاههای صابون کشف شده ، مربوط به 2000 سال پیش است، 700 سال است که صابون‌سازی بطور صنعتی و به مقادیر زیاد ساخته می‌شود و 200 سال است که ساخت آن ، متحول گشته و به صورت کلاسیک و مدرن در آمده است.

از آن زمان تا کنون ، تعداد شوینده‌ها به حدی رسیده که قابل شمارش نیست، بطوری که امروزه در حجم انبوهی از شوینده‌ها ، به همراه تبلیغات آنها مواجه شده‌ایم. در حال حاضر در برخی کشورها ، تقریبا بیش از 80 درصد از مواد پاک کننده مصرفی از شوینده‌های سنتزی تهیه می‌شوند. لکن در مصارف عمومی واژه صابون ، مشخص کننده یک نمک فلز قلیایی یا آمونیوم یک اسید کربوکسیلیک راست زنجیر با تعداد 10-18 اتم کربن است و نام مواد شوینده به مواد صناعی با ساختمان مشابه اطلاق می‌شود. از این مواد ، در مصارف عدیده ای از جمله برای پاک کردن ، شستشو و در فرایندهای نساجی و غیره استفاده می‌گردد.

از طرف دیگر ، صابون‌های فلزی ، کربوکسیلاتهای قلیایی خاکی یا فلزات سنگین با زنجیره طویل هستند. این صابون‌ها در آب نامحلول بوده و در سیستمهای غیر آلی ، به عنوان مثال مواد افزودنی به روغنهای روان کننده ، جلوگیری کننده از زنگ زدگی ، ضد آب کردن مواد و سوختهای ژلاتین‌دار (مواد سوختنی مانند بنزین که با مواد غلیظ کننده ممزوج شده‌اند و از آنها در بمب‌های ناپالم و شعله افکن‌ها استفاده می‌شود) ، قارچ‌کشها دارای کاربرد می‌باشد.

خصوصیت قابل توجه این است که عدم توازن پلاریته (قطبیت) در داخل مولکول صابون‌ها و مواد شوینده و پاک کننده ، موجب ابراز قابلیت انحلال و ماهیت فاز غیر معمول در حلالهای قطبی و غیر قطبی می‌شود. این رفتار ، دقیقا باعث سودمندی چنین ترکیباتی در زمینه‌های خیس شوندگی ، قابلیت انحلال ، شویندگی (در مورد شستشو و خشک شویی بصورت ترامان) ، رنگرزی و بسیاری از سایر فراورده‌های صنعتی و خانگی است.

ترکیب اساسی ساختمان مولکولی پاک کننده‌ها موجب بوجود آمدن چنین صفاتی می‌گردد.

انواع مواد پاک کننده

صابون (Soap)

صابون‌ها را می‌توان از هیدرولیز قلیایی چربیها و روغن‌های طبیعی (استر اسیدهای چرب با گلیسرول) مانند پیه ، روغن‌های نارگیل ، زیتون ، نخل و تالو تهیه کرد که این واکنش به نام فرایند صابونی شدن (Saponification) موسوم است:

C₃H₅(OOCR)₃ + 3NaOH → 3NaOOCR+C₃H₅(OH)₃

باید توجه داشت که در روشهای جدید ، از هیدرولیز مستقیم چربی‌ها بوسیله آب در دمای زیاد استفاده می شود. این موضوع ، تصفیه و ایزولاسیون اسیدهای چرب را که به صابون‌ها خنثی می‌شوند، ممکن ساخته، اساس یک فرایند پیوسته را بوجود می‌آورد. از نقطه نظر شیمیایی ، صابون‌ها ، نمکهای فلزی اسیدهای چرب (اسیدهای کربوکسیلیک) راست‌زنجیر با حدود 10-18 اتم کربن می‌باشند.

با اینکه همه نمکهای فلزی اسیدهای چرب ، صابون هستند، اما تنها نمکهای قلیایی مانند (سدیم و پتاسیم) در آب حل می‌شوند و خاصیت پاک‌کنندگی دارند. نمکهای فلزهای قلیایی خاکی (مانند کلسیم و منیزیم و..) در آب حل نمی‌شوند. از این رو صابون‌های معمولی در آب سخت در مجاورت یون‌های کلسیم و منیزیم رسوب می‌کنند. به این ترتیب صابون خوب کف نمی کند و خاصیت پاک کنندگی خود را از دست می‌دهد.

نمکهای آلومینیوم اسیدها نیز در آب نامحلول و در روغن‌ها محلول هستند و از این ماده ، در چربی‌های نرم کننده ، رنگ ، روغن جلا و ضد آب کردن مواد استفاده می‌شود. نمک اسیدهای فلزات سنگین مانند کبالت یا مس نیز بعنوان ماده خشک کننده در رنگهای ساختمانی و جوهر ، قارچ کش ها و مواد ضد آب استفاده می‌شود.

کیفیت و مرغوبیت صابون ، به نوع چربی روغن بکار رفته بستگی دارد. لذا از خالصترین و بی‌بو ترین آنها استفاده می‌گردد. علاوه بر چربی و قلیا مواد افزودنی دیگری هم در فرمولاسیون صابون وارد می‌شوند. این مواد عبارتند از:مواد جلوگیری کننده از اکسیداسیون مثل تری اتانول آمین اولئات ، مواد جلوگیری کننده از فساد صابون مانند دی سیانو دی آمیدو سدیم سولفانیلات ، روغن‌های معطره برای ایجاد بوی خوب صابون و غیره.

پاک کننده های سنتزی (Synthetic detergents)

مواد شوینده سنتزی که امروزه بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند صابون ، از یک زنجیر هیدروکربن متصل به نمک یک اسید محلول در آب تشکیل شده است. البته در تهیه این پاک کننده‌ها باید توجه داشت که طول زنجیر و نوع هیدروکربن مورد استفاده بطور مناسب انتخاب گردد. از گروههای قطبی مشتق شده از اسید سولفوریک در حد بسیار عمومی برای جایگزینی کربوکسیلات استفاده می‌گردد.

بعنوان مثال می‌توان به آلکیل سولفاتها (ROSO₃Na) ، آلکان سولفوناتها (RSO₃Na) و آلکیل آریل سولفوناتها (R-C₆H₄-SO₃Na) اشاره کرد و از مهمترین این مواد می‌توان سدیم لوریل (دودسیل) سولفات (C12H25-OSNa) و سدیم دودسیل بنزن سولفونات (C₁₂H₂₅-C₆H₄-SO₃-Na) را که دارای قدرت پاک کنندگی بالایی هستند، نام برد. استرها و آمید اسیدهای چرب نیز که از تورین (H2NCH2CH2SO3H) و اسیدایزاتیونیک (HOCH₂CH₂SO₃H) تهیه می‌شوند، از جمله اولین ترکیبات سنتزی تلقی می‌شوند. مضافا ، آلکان فسفوناتها معرف نوع دیگری از مواد صناعی آنیونی می‌باشد.

از طرف دیگر احتمال دارد که تغییر و اصلاح گروههای قطبی بوسیله تغییر در علامت بار الکتریکی یون فعال در سطح مسیر شود. یک مثال بسیار معروف از مواد شوینده کاتیونی (invert soaps) ، ملح آمونیوم نوع چهارم این طبقه بفرمول C₁₆H₃₃N(CH₃)Br است. در طبقه دیگر یعنی مواد شوینده غیر معدنی ، گروه قطبی عبارت از گروه آب دوست غیر مجتمع شده می‌باشد که معمولا حاوی چند گانگی وظایف اکسیژن (اتر و الکل) است که در پیوند هیدروژنی با آب برگزیده شده است. مثالی در این مورد ، استر تهیه شده از یک اسید چرب و قند است.

از انواع عمومی دیگر ، می‌توان به پلیمریزاسیون تعدادی از واحدهای اکسید اتیلن با یک الکل اشاره کرد که دارای فرمول عمومی R-O-(CH₂CH₂O)₂H می‌باشد. همچنین اکسیدهای آمین مانند R-N(CHsub>3)₂→O و اکسیدهای فسفین منسوب آنها نیز تهیه شده‌اند. مهمترین شوینده های سنتزی عبارتند از:

صابون مایع

صابون مایع ، در واقع از نظر مواد تشکیل دهنده ، جزو صابون‌ها محسوب نمی‌شود و از پاک کننده‌ های سنتزی می‌باشد. البته اگر در ساختمان معمولی از روغن نارگیل زیاد و یا روغن هایی مثل روغن بزرک استفاده شود، می‌توان صابون را به صورت مایع در آورد. صابون‌های مایع ، علاوه بر ماده اولیه و اصلی خود ، دارای مواد دیگری مثل نرم کننده ، پاک کننده و کف کننده ، ضد باکتری و چرب کننده هستند.

شامپوها

شامپوها نیز از پاک کننده های سنتزی هستند. ماده اصلی تشکیل دهنده شامپوها عبارتند از: عامل پاک کننده که خود شامل سه دسته مواد فعال سطحی آنیونی (مثل سدیم لوریل اتر سولفات و تری اتانول آمین سولفات ، آمفوتری (مثل بتائین کوکوآمیدوپروپیل) و غیر یونی هستند. عامل تقویت کننده کف (مثل بتائین) ، عامل حالت دهنده مو و عامل نگهدارنده (مواد ضدعفونی کننده و میکروب کش) ، عامل صدفی کننده مثل اتیلن گلیکول و عامل غلیظ کننده مثل نمک طعام و عامل رنگ و بو مثل عصاره گیاهان.

پودرهای لباسشویی

پودرها ماشین لباسشویی نسبت به پودرهای رختشویی چند ماده اضافه دارند که بر قدرت پاک کنندگی آنها می‌افزاید. یکی از این مواد ، پر بورات است که از سفید کننده ها و رنگ برهاست. اجزای اصلی پوردهای لباسشویی شامل موارد زیر هستند:
ماده اصلی و فعال (مواد غیریونی و آنیونی) که عامل پاک کنندگی و جدا کردن چرک از لباس است، عامل قلیایی کننده (مثل سیلیکات ها) که از خوردگی بدنه لباسشویی جلوگیری می کند، عامل سفیدکننده و رنگ سرکه معمولا پربورات سدیم است، عامل کنترل کننده کف و پاک کننده کمکی ، عامل کاهش سختی آب که به پاک کنندگی هم کمک می‌کند (مثل فسفات ها) ، عامل جلوگیری از رسوب مجدد چرک مثل CMC از شستن دوباره چرک روی لباس جلوگیری می‌کند، اپتیکال براتیز که باعث درخشندگی پارچه می‌شود، مواد میکروب کش و ضدعفونی کننده.

سفید کننده ها و رنگ برها

بسیاری از لکه برها موادی هستند که از آنها به عنوان سفید کننده ، ضدعفونی کننده و پاک کننده استفاده می‌شود. رایج ترین ماده ای که از آن به عنوان سفید کننده استفاده می‌شود، آب ژاول است که خاصیت ضدعفونی کننده نیز دارد، زیرا یک سفید کننده کلردار است و از سفید کننده های دیگر ، پربورات سدیم است که از آن ، بیشتر در خشک شویی‌ها و نیز در ترکیب پودرهای ماشین لباسشویی استفاده می‌شود. قدرت سفیدکنندگی پربورات از آب ژاول کمتر است.

آب اکسیژنه یا پراکسید هیدروژن هم یک ماده رنگ بر و سفید کننده است. علاوه بر مواد ذکر شده ، موادی مثل الکل ، آمونیاک ، استن ، اسید نیتریک ، اسید اگزالیک ، تربانیتن ، جوش شیرین ، کربنات سدیم ، تتراکلریدکربن و غیره نیز خاصیت رنگ بری و پاک کنندگی دارند.

قیاس صابون و پاک کننده های سنتزی

صابون‌ها در هنگام واکنش با ناخالصیهای یونهای فلزی موجود در آبهای طبیعی ، بویژه کلسیم و منیزیم ، منجر به تشکیل نمکهای نامحلول در آب می‌شوند و به صورت رسوب از آب جدا می‌شوند. اما نمکهای فلزات قلیایی خاکی و املاح فلزات سنگین مواد شوینده سنتزی در آب محلول هستند. لذا این شوینده ها در آب سخت نیز پاک کنندگی خوبی دارند و رسوب جدید تشکیل نمی‌دهند.

صابونهای کربوکسیلات در PH پایین ، هیدرولیز شده و به صورت صابون اسیدی نامحلول راسب می‌شوند، ولی شوینده های سنتزی ، پایداری زیادی در برابر اسیدیته از خود نشان می‌دهند. زیرا پاک کننده های صابونی ، نمکهایی هستند که آنیون تشکیل دهنده آنها ، به اسیدهای ضعیف تعلق دارند و در محیط اسیدی به راحتی هیدرولیز می‌شوند.

از دیگر تفاوتهای شوینده های سنتزی با صابونها ، تغییر و اصلاح در ساختار این مواد نسبت به مولکول صابون است که باعث ایجاد بهترین حالت تعادلی آب دوستی ف چربی دوستی و خصوصیات انحلال پذیری ، اثر میکروب کشی و ایجاد نرمی در منسوجات و غیره می‌شود.


پاک کننده های سنتزی به تنهایی از نظر قدرت پاک کنندگی با صابونها معادل نیستند، اما دو افزاینده مهم ، قابلیت تخمیر کنندگی آنها را به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می‌دهد. سدیم تری پلی فسفات که به عنوان یک سازنده بکار می‌رود، قابلیت شکستن و تعلیق برخی از خاکهای رسی ، رنگها و سایر مواد جامد بسیار ریز محلول در آب را داراست. بعلاوه این جسم با تعداد زیادی از یونهای فلزی ، کی‌لیت تشکیل می‌دهد.اک کننده های خانگی ، همچنین محتوی نیم تا یک درصد کربوکسی متیل سلولز (CMC) هستند که این جسم ، از واکنش سلولز با کلرواستیک اسید در محلول بازی تهیه می‌شود.

این ماده پلیمری ، قادر است که از رسوب مجدد جرم بر روی منسوجاتی که به وسیله پاک کننده ها پاک شده است، جلوگیری کند. سایر افزاینده های معمولی عبارتند از: مواد سفید کننده ، مواد کف زا و یا سایر مواد تنظیم کننده می‌باشد.

علت اثر پاک کنندگی مواد پاک کننده

ذره های چربی و چرک ، جامدند و به پارچه یا بدن می‌چسبند و با شستشوی ساده و بوسیله آب زدوده نمی‌شوند، اما با صابون و دیگر شوینده ها شسته می‌شوند. اثر پاک کنندگی صابون وشوینده ها به این دلیل است که مولکول آنها از دو قسمت آبدوست (هیدروفیل) و آب گریز یا چربی دوست (هیدروفوب یا لیپوفیل) تشکیل شده است. قسمت آبدوست که همان سر نمکی صابون COO- یا گروه سولفات و دیگر گروههای قطبی در انتهای مولکول مواد شوینده است، مولکولهای آب را جذب می‌کند و در آب محلول می‌باشد و بوسیله حلالهای آلی دفع می‌شود. سر دیگر مولکولهای صابون و مواد شوینده سنتزی یک هیدروکربن با زنجیر طولانی است که آب را از خود دفع می‌کند، ولی در حلالهای آلی حل می‌شود.

پس از حل شدن مولکولهای صابون در آب از طریق قسمت یونی ، از بهم پیوستن زنجیرهای هیدروکربنی آب گریز ، مجموعه های بسیار کوچکی بوجود می‌آیند که سطح خارجی آن را آنیونهای آبدوست می‌پوشانند. این مجموعه های کوچک با مولکولهای آب ، پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهند و به صورت ذره های شناور در آب باقی می‌مانند.

بدین ترتیب مولکول صابون مانند پلی بین ذرات چربی و آب قرار گرفته، به واسطه انحلال ذرات چربی و چرک در ذره های شناور صابون از روی الیاف پارچه یا اجسام دیگر به داخل آب کشیده می‌شوند و با شستشو پاک می‌شوند. در شوینده های سنتزی نیز چربی ها و چرکها به زنجیر آلکیل می چسبند و گروه سولفونات سبب حل شدن آنها در آب شده، همراه با آب برده می‌شوند.

مواد پاک کننده و آلودگی محیط زیست

مواد شیمیایی می توانند در چرخه های طبیعی وارد و در مرحله ای خاص بوسیله باکتری‌ها تجزیه شوند. به عنوان مثال چربی‌های موجود در طبیعت که مولکولهای آنها شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی ندارند و صابون معمولی را از آنها می‌سازند، بوسیله باکتریها تجزیه می‌شوند. تعدادی از شوینده های شنتزی ، بویژه آلکیل بنزن سولفوناتهای مشتق شده از مواد شیمیایی نفت ، دارای شاخه جانبی در زنجیره هیدروکربنی می‌باشند و توسط باکتریها تجزیه می‌شوند. از این رو ، باقی ماندن و تراکم این مواد غیر طبیعی ساخته دست بشر در طبیعت ، سبب آلودگی روزافزون آبها و مخازن زیرزمینی می‌شود.

برای جلوگیری از آلودگیهای روزافزون حاصل از این نوع پاک کننده ها ، هم اکنون در بسیاری از کشورها ، قوانین و مقررات ،اجازه استفاده از مواد شوینده مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی (شوینده های سخت) را نمی‌دهد و کارخانجات بسوی تولید مواد شوینده نرم با ساختمانهای راست زنجیر سوق داده شده‌اند. اشکال اساسی دیگر شوینده های سنتزی ، ترکیبهای فسفردار آنهاست که برای تنظیم PH و جلوگیری از واکنش یونهای کلیسم و منیزیم موجود در آب سخت با ماده شوینده ، به آن افزوده می‌شود. فسفاتها در اعماق رودخانه ها و دریاچه ها رسوخ کرده، سبب رشد غیر عادی قارچها و جلبکها می‌شوند و به این ترتیب با مصرف اکسیژن محلول در آب توسط این گیاهان ، زندگی ماهی ها و دیگر آبزیان به خطر می‌افتد.

كاربرد بيوتكنولوژي در جدايش طلاي مقاوم

: 

كلمات كليدي: طلاي مقاوم، بيوليچينگ، روش هاي اكسايش سنگ معدني، باكتري، بيوتكنولوژي

 

 تعريف طلاي مقاوم
با توجه به افزايش بي سابقه قيمت طلا در دهه ۱۹۸۰، پيداكردن راه حل هاي جديد متالورژيكي براي استحصال طلاي مقاوم به عنوان منبعي براي استحصال كاني هاي با ارزش لازم و ضروري بود. كانسارهاي طلاي مقاوم شامل طلاي موجود در كانسارهاي سولفيدي بالاخص پيريت و ارسنوپيريت است كه اين نوع طلا حتي با خردايش بسيار زياد، در سيانور حل نمي شود و يا به عبارت ديگر براي استحصال طلا توسط سيانور بايد عيار آن در حد متوسط و در حدود ۳ الي ۷ گرم بر تن باشد، ولي امروزه به دليل پايين بودن عيار طلاهاي موجود و بازيابي كم آنها (كمتر از ۲۰ درصد) و يا مصرف زياد سيانور قابل استحصال نيستند، به اين طلاها، طلاي مقاوم گفته مي شود و براي اينكه طلا در سيانور حل شود بايد به صورت آزاد باشد كه با استفاده از روش هاي مختلفي از جمله تشويه، رآكتورها و روش ميكروبي، طلا به صورت آزاد درمي آيد و بعد قابل استخراج توسط سيانوراسيون مي باشد كه به دليل كاربرد خوب روش بيوليچينگ و هزينه كمتر آن نسبت به روش هاي ديگر قابل استفاده است. دو روش اول روش هايي هستند كه در بيشتر پروژه هاي صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند و امروزه روش ميكروبي در مقياس صنعتي در آفريقاي جنوبي، استراليا، (سه مكان)، برزيل و غنا مورد استفاده قرار مي گيرد. بزرگترين معدني كه از روش بيواكسيداسيون استفاده مي كند، پروژه سان سو در غنا است كه ظرفيتي در حدود ۷۰۰ تن در روز دارد. ‏
طلاي توليد شده در حوالي سال هاي ۱۹۹۰ در حدود ۲۴۰۰-۲۲۰۰ تن در سال به صورت ثابت بوده است و قيمت طلا نيز تغييرات چنداني نداشته است. در حدود سال هاي ۱۹۹۴ طرز استخراج جديدي از طلا مطرح شد كه بر روي قيمت طلا تاثيراتي گذاشت و براي برابري هزينه هاي عملياتي با قيمت طلا بايد تمهيداتي صورت پذيرد كه با استفاده از روش هاي ميكروبي و آسان بودن اين روش راه حل بسيار مناسبي براي آنها محسوب مي شود. افزايش شديد قيمت طلا در يكي دو سال اخير باعث توجه مجدد به معادن طلاي مقاوم شده است.  
‏
اصول كلي بيوليچينگ طلاي مقاوم
براي استحصال كاني هاي طلاي مقاوم كه با روش سيانوراسيون بازيابي كمي دارند، از روش بيوليچينگ استفاده مي شود. به هرحال شباهت هاي بسيار زيادي بين بيوليچينگ مس و مواد معدني سولفيدي طلاي مقاوم وجود دارد و البته اختلافاتي نيز وجود دارد.
به طور مثال طلا نيز مانند مس بايد تا ابعادي كه از نتايج آزمايشگاهي به دست آمده است، خرد شود. اگر ماده معدني به شدت اسيد مصرف كند، به منظور آماده سازي كانه از اسيدسولفوريك غليظ در حين آگلومراسيون استفاده مي شود و اگر ماده معدني اسيد مصرف نكند از محلول برگشتي از عملياتي قبلي استفاده مي شود. بعد از آگلومراسيون، ماده معدني بر روي پدهاي ديناميكي با بسترگر اولي درشت انباشته مي شوند. خطوط هوادهي در بسترگر اولي درشت قرار داده مي شوند. هوادهي هنگامي كه پد كاملا پر شد، انجام مي شود. پدهاي فلزات قيمتي با مخلوطي از باكتري هاي اكسيدكننده آهن كه سولفات فريك توليد مي كنند، آبياري مي شوند. زمان قرار گرفتن ماده معدني تحت تاثير باكتري به خصوصيات كاني شناسي، ميزان اكسيداسيون مورد نياز براي تبديل سولفيد به سولفور و فاكتورهاي ديگر مثل دماي توده هاي انباشته بستگي دارد. به منظور از بين بردن اسيد از پدها و كم كردن ميزان آهك و سيانور مصرفي ماده معدني اكسيد شده، توسط آب تميز شسته مي شوند. بعد از شستشو، ماده معدني اكسيد شده، از پدها حمل و با آهك مخلوط مي شوند و بر روي پدهاي موقت به منظور سيانوراسيون انباشته مي شوند و عمليات سيانوراسيون طلاي اكسيد شده مانند روش هاي مرسوم انجام مي شود.

روش هاي اكسايش سنگ معدني توسط باكتري
عمليات اكسايش سنگ معدني توسط باكتري به دو روش انجام مي شود:
روش رآكتورهاي شيميايي: ماده معدني سولفيدي طلاي مقاوم شامل طلاي محصور شده در كاني هاي سولفيدي است كه معمولا اين نوع طلا با پيريت و آرسنوپيريت همراه است. اين نوع طلا براي بازيابي توسط روش سيانوراسيون بعد از مرحله آسيا شدن به صورت آزاد وجود ندارد و بايد از سنگ ميزبان جدا شود تا قابل دسترسي توسط سيانور باشد.
شش رآكتور شيميايي صنعتي در آفريقاي جنوبي، برزيل، استراليا و غنا براي آماده سازي فلوتاسيون طلاي سولفيدي مقاوم به منظور آزاد شدن طلا براي سيانوراسيون مورد استفاده قرار گرفته است. آزمايش ها، نشان مي دهند كه ميزان هزينه هاي سرمايه اي با افزايش مقياس كار، كاهش مي يابد و روش رآكتورهاي شيميايي براي كارخانه هايي با توليد كمتر از ۲ هزار تن در روز بهترين تكنولوژي موجود مي باشد.
روش توده اي: آزادسازي طلا از ماده معدني مقاوم با عيار كم توسط روش اسيدشويي توده اي توسط معادن زيادي از جمله نيومونت در نوادا مورد بررسي قرار گرفته شده است. روش استفاده شده توسط نيومونت دقيقا مثل روش توضيح داده شده در بخش ۲-۴-۲ مي باشد. اين روش براي كاني هاي سولفيدي با عيار كم و حتي در حدود ۲/۰-۴/۰ درصد و با ميزان عيار حدود ‏g/t‏ ۳/۲-۱ با بازيابي اقتصادي ۵۰-۶۰ درصد نيز مورد استفاده قرار مي گيرد و ميزان هزينه مصرفي در اين روش در بخش ۲-۴-۴ آورده شده است و هيچ روش ديگري از لحاظ سوددهي و اقتصادي مشابه اين روش نمي باشد.
نمونه اي از كاربرد بيوليچينگ طلاي مقاوم
اگرچه انجام عمليات بر روي ماده معدني در مقياس صنعتي، اقتصادي ارزيابي شده است ولي تمامي عمليات بيواكسيداسيون بر روي كنسانتره فلوتاسيون انجام مي شود. کنسانتره فلوتاسيون كاني هاي سولفيدي مقاوم در رآكتورها اكسيده مي شوند تا به حد درجه آزادي مورد نظر برسند. مزيت بيواكسيداسيون در مقايسه با ديگر روش ها اين است كه براي تعداد زيادي از مواد معدني مخصوصا آن دسته اي كه طلا با آرسنوپيريت وجود دارد اكسيداسيون كامل براي دستيابي به بازيابي بالاي طلا لازم نمي باشد و اين به خاطر ارجحيت ارسنوپيريت نسبت به پيريت است. مواد بر جاي مانده اكسيد شده از مواد شسته شده براي بازيابي طلا توسط روش سيانوراسيون فرستاده مي شوند. محلول حاصل به منظور خنثي شدن آهن و آرسنيك موجود در آن و رسيدن اين دو عنصر به حد استانداردهاي زيست محيطي، توسط آهك شسته مي شوند.
اختلافات زيادي بين هزينه هاي عملياتي و هزينه هاي سرمايه گذاري كلي وجود دارد. محاسبه واحد هزينه سرمايه گذاري، نسبت به هزينه سرمايه گذاري كلي به ظرفيت براي سه عمليات اولي براساس تكنولوژي بيومين است. در پروژه يوآن مين از تكنولوژي بك تك استفاده شده است كه هزينه سرمايه گذاري بسيار پاييني نياز دارد اما به دليل موقعيت حساس معدن اجازه هيچ گونه مطالعه اي براي بررسي فاكتورهاي ديگر موثر بر هزينه وجود ندارد. هزينه هاي عملياتي نيز بين ۳ معدن با يكديگر متفاوت هستند و به دليل كمبود اطلاعات لازم براي نتيجه گيري هيچ گونه نتيجه قطعي حاصل نمي شود. به هرحال اين مطلب را مي توان بيان كرد كه هزينه هاي سرمايه گذاري و عملياتي مثل بازدهي اقتصادي به ظرفيت عملياتي، عيارطلا، عيار سولفور و ميزان سولفيدي كه بايد اكسيد شود، بستگي دارد.
معادن براي اكسيداسيون پيريت و آرسنوپيريت كه طلا در آنها به صورت قفل شده است، از رآكتورهاي شيميايي بزرگ و خودهواده استفاده كرده اند. در كارخانه يوآمين استراليا كه از تكنولوژي بك تك استفاده شده است، از باكتري ترموفيليك نزديك به خانواده سولفوباسيلوس ترموسولفيدواكسيدان استفاده شده است. اكسيداسيون در دماي بين ۵۵-۴۵ درجه سيليسيوس انجام مي شود. شش معدن ديگر از روش بيوكس كه تركيبي از و فرواكسيدانس است و دماي فعاليت آنها ‏oc‏۴۵-۴۰ است، استفاده كرده اند.
تنها معدن طلا، معدن نيومونت است كه از روش كپه اي براي اكسيداسيون طلا در مقياس بزرگ استفاده كرده است. در روش اكسيداسيون توسط باكتري، سنگ ها بايد تا ابعاد ۷/۱۲ ميليمتر خرد شوند. كپه ماده معدني به مدت ۱۰۰ تا ۲۷۰ روز هوادهي و آماده مي شوند. ماده معدني اكسيد شده از پدها جمع آوري، خنثي و سپس شسته مي شوند. بسته به نوع كاني موجود و ابعاد ماده معدني بازيابي طلا بين ۸۰-۶۰ درصد متغير است. براي مواد معدني با عيار پايين كه معمولا هزينه هاي آنها اقتصادي نمي باشد و يا معادن خيلي كوچكي كه نمي توان سرمايه گذاري زيادي براي آنها انجام داد، آماده سازي ماده معدني اكسيد شده، انجام مي شود.
 

آينده بيوتكنولوژي طلا
يكي از روش هاي جديد در استحصال طلا كه آينده بسيار درخشاني خواهد داشت، روش ژئوكت مي باشد. اين روش توسط كمپاني ژئوبيوتكس ابداع شد كه از پروسس اكسيداسيون مواد معدني توسط باكتري استفاده مي كند كه اين روش هزينه هاي سرمايه گذاري و عملياتي كم با بازيابي بسيار بالا براي اسيدشويي توده اي در رآكتورهاي پيوسته دارد. هر دو روش بيواكسيداسيون توده اي و مخزني مورد قبول صنعت هستند و در مقياس صنعتي در كل جهان استفاده مي شوند.
در عمليات ژئوكت طلا از باكتري اكسيدكننده گوگرد و آهن كه شامل تيوباسيلوس فرواكسيدانس، تيوباسيلوس تيواكسيدان و ليپتوسپيليريوم فرواكسيدانس است، به منظور اكسيداسيون و ليچينگ كاني هاي سولفيدي در هيپ ها استفاده مي كند. در دو سال گذشته، شركت مذكور روش ژئوكت را براي ليچينگ كاني هاي مس ابداع كرده است و مطالعات بسيار زيادي در مورد ليچينگ كالكوپيريت در درجه حرارت بالا با استفاده از ميكروگانيسم هاي ترموفيليك (باكتري هاي درجه حرارت بالا) انجام داده است.
بعد از اينكه كنسانتره توسط روش فلوتاسيون پيوسته به دست آمد، پالپ كنسانتره بر روي سنگ ميزبان يا پايه پوشانده ‏‎(coating)‎‏ مي شود كه ممكن است از سنگ باطله و يا سنگ معدني كم عيار به عنوان مبنا استفاده شود. سنگ ميزبان حتما بايد در محدوده ابعادي ۲۰-۶ ميليمتر باشد و كنسانتره، پوششي به ضخامت يك ميليمتر بر روي سنگ ميزبان ايجاد مي كند. نسبت ميزان سنگ ميزبان نسبت به كنسانتره به طور ايده آل در حدود ۵:۱ تا ۱۰:۱ مي باشد. از روي نوار نقاله اي كه پالپ كنسانتره را براي هيپ مي آورد، كنسانتره به صورت اسپري بر روي سنگ ميزبان پاشيده مي شود.
به دليل خاصيت آبراني كنسانتره، لايه بسيار نازكي بر روي سطح سنگ ميزبان به صورت پوشش تشكيل مي شود. پوشش به وجود آمده با محلول به كار رفته در هيپ و يا باران هاي شديد شسته نمي شود. به خاطر سايز نسبتا يكنواخت سنگ ميزبان فضاهاي نسبتا كوچكي در هيپ به وجود مي آيد كه اين سوراخ ها مقاومت كمي در برابر جريان هوا و محلول به وجود مي آورند. بادبزن هاي فشار پايين توسط لوله هايي كه در زير هيپ قرار داده شده اند، هواي لازم براي فعاليت باكتري را فراهم مي كنند. سرعت جريان هوا، به منظور كنترل درجه حرارت هيپ در پايين ترين دماي لازم براي فعاليت باكتري تنظيم مي شوند. هوا، همچنين ميزان اكسيژن لازم براي عمليات اكسيداسيون را فراهم مي سازد.
فضاي بين ذرات با پوشش نازكي از كنسانتره تركيب مي شوند و شرايط ايده آل براي بيواكسيداسيون را ايجاد مي كنند. دانه هاي سولفيدي مواد معدني تحت جريان مستقيم از محلول و جريان معكوس از هوا قرار مي گيرند. نتايج حاصله به ميزان اكسيژن منتقل شده و ميزان سرعت اكسيداسيون بستگي دارد. به طور ايده آل، اكسيداسيون در مدت ۳۰ تا ۶۰ روز تكميل مي شود. اين روش در مقابل اسيدشويي توده اي كه حتي با آگلومراسيون، اكسيداسيون ۲۰۰ تا ۳۰۰ روز به طور مي انجامد، زمان كوتاهي است.
به طور ايده آل، كنسانتره سولفيدي بر روي مواد معدني سولفيدي كم عيار كه به عنوان باطله دمپ مي شوند پوشش داده مي شود. عمليات باكتري بر روي كنسانتره همچنين باعث اكسيداسيون مواد سولفيدي سنگ ميزبان نيز مي شود و اين گونه فلز بيشتري براي بازيابي در دسترس است. اين مسئله باعث اقتصادي شدن بيشتر اين روش مي شود. بقيه مواد معدني آسيا و شناور مي شوند و اين كنسانتره اي است كه شكاف هاي سنگ ميزبان را مي پوشانند. اگر از سنگ باطله استفاده شود، اين سنگ به وسيله شستشو و سرند كردن از كنسانتره جدا مي شود و دو مرتبه براي عمليات با كنسانتره جديد به مسير برگردانده مي شود.
در عمليات ماده معدني طلاي مقاوم، فلز با ارزش در رسوب جامد باقي مي ماند كه براي جدا كردن آن از پد به عمليات مجددي نياز است. در عمليات مس و ديگر فلزات سولفيدي پايه، فلز در حلال حل مي شود در حالي كه مواد رسوب كرده در پدها باقي مي مانند و اين فلز محلول به وسيله شستشو بازيابي مي شود. براي مواد معدني طلاي مقاوم از نمونه پدهاي منفصل يا ‏on-off‏ استفاده مي شود كه مواد اكسيد شده از پد حمل مي شوند و پد دو مرتبه مورد استفاده قرار مي گيرد. به هرحال براي مس و ديگر فلزات پايه از پدهايي استفاده مي شود كه هر ميزان عمليات گسترده باشد ابعاد پد را گسترش مي دهند و از پدهاي قبلي استفاده نمي شود. به خاطر انعطاف پذيري موجود در روش مذكور به مصرف كننده اجازه داده مي شود كه از فلوشيت هاي پيوسته به منظور بهينه كردن شرايط ماده معدني استفاده شود.  
انتخاب فلوشيت بهينه براي روش ژئوكت به فاكتورهاي زير بستگي دارد: عيار ماده معدني، كاني شناسي و خصوصيات شيميايي ماده معدني، خصوصيات كنسانتره، درجه شكست ماده معدني، سختي بيواكسيداسيون، در دسترس بودن مواد يا ماده معدني كم عيار براي سنگ پايه، وجود آب و كيفيت آن و خصوصيات محل مثل وجود امكانات ويژه براي عمليات.

 

»  فرستنده : سيد محمد حسين رحيمائي ( کارشناس استخراج معدن)

»  نويسنده : دكتر منوچهر اوليازاده (استاد گروه معدن دانشكده معدن دانشگاه تهران)

»  منتشر شده :  در هفته نامه معدن و توسعه 19/9/84

انواع راکتورهای شیمیایی

 

كلمات كليدي:Continuous, non-continuous, Stagewise, Differential, راکتورهای واحدی، راکتورهای دیفرانسیلی، راکتور ناپیوسته، Batch، راکتور مخلوط شونده(CSTR) ، راکتورهای لوله ای(Plug) ، راکتورهای دوره ای Recycle Reactor، type of reactor.

 

تقسیم بندی راکتورها
راکتورها براساس نوع واکنش انتخاب می شوند. بر اساس یک تقسیم بندی راکتورها به دو دسته به صورت زیر تقسیم می گردند:
1- مداوم مخزنی (Continuous) شکل مجهز به همزن و لوله ای شکل
2-غیر مداوم ((non-continuous
بر اساس نوع دیگر تقسیم بندی راکتورها را به دو دسته زیر تقسیم می کنند:
1-واحدی (Stagewise)
2-دیفرانسیلی(Differential)

راکتورهای واحدی(Stagewise)
در این نوع راکتورها شرایط ذر تمام حجم سیستم به صورت یکنواخت باقی می ماند. اگرازهرنقطه راکتور نمونه برداری کنیم، از نظر ترکیب نسبی و دما یکسان است و هیچ تفاوتی ندارد و موازنه جرم و انرژی رادر تمام راکتور برقرار می نماییم.

راکتورهای دیفرانسیلی (Differential)
شرایط درهرنقطه از راکتور یکسان نبوده و به صورت دیفرانسیلی تغییر می کند. ممکن است با زمان تغییر ننماید، ولی از هر نقطه به نقطه دیگر متفاوت است. برای برقراری موازنه جرم و انرزی باید یک جزء دیفرانسیلی در نظر گرفت.تفاوت راکتورهای واحدی و دیفرانسیلی
این است که در راکتورهای دیفرانسیلی بین غلظت ورودی و خروجی، تمام مقادیر را داریم ولی در راکتورهای واحدی نمی توانیم غلظت را به طور پیوسته داشته باشیم و غلظت به طور پله ای تغییر می کند.

راکتور ناپیوسته (Batch)
در یک راکتور ناپیوسته ورود و خروج جرم وجود ندارد. به عبارت دیگر ترکیب شوندگان را که ابتدا وارد ظرف کرده اند به شدت مخلوط می کنند تا واکنش به مدت معینی انجام گیرد. از دیدگاه تاریخی راکتورهای ناپیوسته از آغاز صنعت شیمیایی مورد استفاده بوده است و هنوز هم به صورت وسیعی در تولید مواد شیمیایی با ارزش افزودنی بالا نظیر دارو سازی مورد استفاده می باشد. راکتورهای نا پیوسته در موارد ذیل استفاده میگردد:

1-تولید در مقیاس های کوچک صنغتی
2-برای محصولاتی که تولید صنعتی آنها در شرایط مداوم مشکل است
3-تولید صنعتی محصولات گران قیمت
4-آزمایش کردن فرایند های نا شناخته

امتیاز راکتورهای ناپیوسته (Batch) در این است که با دادن زمان لازم برای انجام واکنش مواد اولیه با درصد تبدیل بالا به محصولات موردنظر تبدیل می گردند. در حالی که استفاده از این نوع راکتورها محدود به واکنش های متجانس فاز مایع می باشد. از دیگر محدودیت های این نوع راکتورها بالا بودن هزینه تولید در واحد حجم محصول تولید شده می باشد. همچنین تولید صنعتی در مقیاس بالا در این گونه راکتورها مشکل است. لازم به ذکر است که در یک راکتور نا پیوسته کامل (ایده آل) اختلاف درجه حرارت یا غلظت درون حجم سیستم وجود ندارد . هر چند به علت انجام واکنش غلظت اجزاء با زمان تغییر خواهد کرد ولی در هر لحظه در تمام نقاط سیستم غلظت یکسان خواهد بود و در نتیجه سرعت واکنش نیز در تمام نقاط یکسان و برابر سرعت متوسط سیستم می باشد.

راکتورهای نیمه پیوسته
در این گونه راکتورها قسمتی از مخزن راکتور با یک یا چند ماده واکنش دهنده تا اندازه ای پر شده و مواد اضافه شونده به صورت پیوسته وارد راکتور می شوند و حجم و ترکیب مخلوط واکنش دهنده با زمان تغییر می کند وهنگامی که میزان تبدیل مطلوب حاصل گردد راکتور برای انجام فرایند بعدی تخلیه می گردد.

راکتور مخلوط شونده(CSTR)
راکتور مخلوط شونده در شرایطی که یک واکنش شیمیایی احتیاج به همزدن شدید داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
راکتورهای مخلوط شونده یا به تنهایی و یا به صورت پشت سرهم متصل می گردند.
کنترل حرارتی در این نوع راکتورها به آسانی انجام می گیرد. یکی از محدودیتهای این نوع راکتورها درصد تبدیل پایین در مقایسه با سایر راکتورها می باشد. به همین دلیل حجم راکتور مذکور باید بزرگ انتخاب شود، تا به درصد تبدیل بالا دست یافت. راکتورهای Mixed یا CSTR
برای اغلب واکنش های متجانس در فاز مایع استفاذه می شود.
در راکتورهای اختلاط کامل به علت وجود داشتن همزن خوراک ورودی به سرعت در سرتاسر ظرف پراکنده شده و غلظت در هر نقطه درون ظرف تقریبا یکسان است . لذا سرعت واکنش در تمام نقاط درون سیستم تقریبا یکسان می گردد. بطور کلی در راکتورهای اختلاط کامل (ایده آل) تغییرات مکانی غلظت (یا خواص فیزیکی) درون راکتور و یا در خروجی آن وجود ندارد و خواص درون سیستم یکنواخت می باشد.

راکتورهای لوله ای(Plug)
در صنایع شیمیایی برای فرایند های با مقیاس بزرگ معمولآ از راکتورهای لوله ای استفاده می شود. زیرا نگهداری سیستم راکتورهای لوله ای آسان می باشد (چون دارای قسمتهای متحرک نیستند) ومعمولا بالاترین درصد تبدیل مواد اولیه در واحد حجم راکتور را در مقایسه با سایر راکتورهای سیستم جاری دارا هستند. از محدودیت این نوع راکتورها مشکل حرارتی برای واکنشهای گرمازاست که بسیار سریع عمل میکنند و نهایتآ منجر به تشکیل نقاط داغ (Hot Spot) می گردند. اغلب واکنشهای متجانس گازی در این نوع راکتورها انجام می گیرند.
در جریان Plug سرعت کلیه ذرات یکسان است. هیچ ذرهای از ذره دیگر سبقت نمی گیرد و عقب هم نمی ماند. هیچگونه تداخلی هم در جریانها نداریم ولی در بیشتر موارد الگوی جریان متفاوت است. دلیل این است که همواره در جهت حرکت سیال یک جریان برگشتی (معکوس) داریم. حرکت معکوس سیال را Back Mixing (پس آمیزی یا اختلاط متقابل) می گویند. درون
راکتورهای Plug غلظت از نقطه ای به نقطه ذیگر تغییر می کند. چنین سیستمهایی توزیع شده (Distributed) نامیده می شوند و تجزیه تحلیل معادله عملکرد آنها در شرایط پایدار مستلزم حل معادلات است.

راکتورهای دوره ای (Recycle Reactor)
در این نوع راکتور مخلوط واکنش خروجی از راکتور بدون عبور از مراحل جدا سازی و بازیافت به ورودی راکتور برگشت داده می شود. این نوع برگشت در راکتور Mixed وجود دارد واز این نظر امری عادی می باشد. یعنی استفاده از جریان برگشتی برای یک راکتور Mixed اثری روی بازدهی ندارد. باید توجه داشت که استفاده از جریان برگشتی برای یک راکتور با جریان Plug معمولآ بازدهی را کاهش می دهد و آن را به سمت بازدهی یک راکتور Mixed سوق می دهد.
لذا معمولآ در شرایط زیر از راکتورهای دوره ای استفاده می کنیم:
1-برای واکنشهای اتوکاتالیزوری و واکنشهایی که احتیاج به همزن خاصی دارند. مثلآ اگر واکنشی احتیاج به درصد معینی از همزن (کمتر از الگوی اختلاط راکتور مخلوط شونده و بیشتر از الگوی اختلاط در راکتور لوله ای) داشته باشد از راکتور دوره ای استفاده می کنیم.
2-برای واکنشهایی که باید در شرایط هم دما انجام بگیرند.
3-برای واکنشهایی که متشکل از چند واکنش سری یا موازی رقابتی هستند، برای رسیدن به تولید بهینه (ماکزیمم) از محصول مورد نظر (Selectivity)، از راکتورهای دوره ای استفاده می کنیم.

انواع فراورده‌های نفت خام و موارد مصرف آنها

 

كلمات كليدي:  بنزین، گاز، روغن، قير، قطران طبيعي، موم طبيعي، بنزين، ديزل

بشر از آغاز خلقت بدنبال چیزی بوده است که بتواند از آن حرارت، روشنایی و نیروی لازم برای گرداندن چرخ زندگی خود را فراهم نماید. برای تامین حرارت نخست شاخ و برگ درختان و زغال چوب را که در دسترس داشت، بکار می‌برد. روشنایی لازم را نیز با مشعل‌های چوبی یا چراغهای پیه سوز و رفته رفته با چراغهایی که با روغنهای گیاهی و روغنهای معدنی می‌سوخت، تامین می‌کرد.

زغال سنگ منبع انرژی
بشر کم کم زغال سنگ را کشف نمود. کشف زغال سنگ زندگی بشر را دچار تحولی بزرگ کرد و باعث پیدایش و رشد سریع صنایع گردید. تا اوایل قرن بیستم منبع اصلی انرژی ، زغال سنگ بود. اما بعدها ، انسان دریافت که نفت را که از دیر باز می‌شناخت، و لیکن به مصارف محدود و دیگر می‌رسانید، برای تولید حرارت و انرژی به مراتب از سوختهای جامد بهتر است. از این رو شروع به استخراج نفت از زمین نمود.
 

نفت اصلی ترین منبع انرژی
امروزه نفت از سایر منابع انرژی و حرارت ، پیشی جسته و مقام نخست را دار است و پیوسته دامنه مصرف آن گسترش می‌یابد. همچنانکه انسان در زندگی پیش می‌رود، احتیاجش به منابع انرژی بیشتر می‌گردد و جوابگوی این تقاضای روز افزون فقط نفت است. وگرنه زغال سنگ و منابع دیگر نیرو نمی‌توانند تکافوی احتیاجات امروزی بشر را بنماید. حتی اگر در سالهای آینده از انرژی هسته‌ای استفاده بعمل آید، باز نفت همچنان سهم و مقام برجسته در تولید نیرو به عهده خواهد داشت.
سوخت مایع و گازی بهتر از سوخت جامد است. به همین سبب بشر برای تهیه سوختهای لازم برای زندگی صنعتی خود ، به نفت روی آورده است.
 

سوختهای نفتی
تعداد سوختهای نفتی نیز فوق العاده زیاد است. مثلا در پالایشگاه آبادان ، صرفنظر از محصولات دیگر سوختهای گوناگون فراوانی از بنزین هواپیما گرفته تا قیر تهیه می‌شود. ذکر همه این مواد و موارد مصرف آنها امکانپذیر نیست. بنابراین چند مورد مهم و آشنای آن را مثل گاز ، بنزین ، نفت سفید ، نفت دیزل ، روغن و قیر ذکر می کنیم.
 

گاز
گاز نفت بطور طبیعی همراه نفت خام از زمین بیرون می‌آید و یا بر اثر پالایش و تجزیه اجزای نفت حاصل می‌گردد. گاز نفت انواع گوناگون دارد. برخی از آنها در فشار و دمای عادی گازی شکل هستند. به همین سبب آنها را اصطلاحا گاز خشک می‌گویند. بعضی نیز در این شرایط مایع هستند لذا اصطلاحا آنها را گاز تر می‌نامند. گازهای تر مقدار زیادی بنزین سبک و گرانبها همراه دارند که در موقع پالایش آنها را جدا می‌سازیم. اما گاز خشک یک سوخت حاضر و آماده است.
 

بنزین
بنزین یکی ازفرآورده‌های سبک نفت است که یا بطور طبیعی با گازهای تر همراه است و یا بر اثر پالایش نفت خام حاصل می‌گردد. در اوایل پیدایش صنعت نفت که هدف پالایشگران فقط تهیه نفت چراغ بود، بنزین مورد مصرفی نداشت. حتی ماده‌ای زائد و خطرناک بشمار می‌رفت. لذا سعی می‌شد که در موقع پالایش حتی المقدور کمتر ، از آن بوجود آید تا آز آسیب آن در امان باشند. اما با اختراع موتورهای احتراقی درونسوز این وضع دگرگون شد و مصرف بنزین آنچنان گسترش یافت که برای تهیه آن ناگزیر شیوه‌ها و دستگاههای پالایش جدیدی پدید آمد. پالایشگران ناگزیر شدند ملکولهای ترکیبات نفتی را شکسته و تغییراتی در آن دهند تا بنزین بوجود آید.
 

نفت سفید
نفت سفید مایعی بیرنگ و کمی سنگین تر از بنزین است. نفت سفید از آغاز پیدایش صنعت نفت تا ۵۰ سال ، مهمترین فرآورده نفتی بود. نخست بعنوان روغن چراغ بکار می‌رفت و هنوز هم در مواردی برای تولید روشنائی بکار می‌رود. امروزه بیشتر بعنوان منبع تولید نیرو و در برخی توربینهای هواپیما و موتور تراکتورهای مخصوص بکار می‌رود.
 

سوخت دیزل
نفت دیزل چنانکه از نامش پیداست، بعنوان سوخت در موتورهای دیزلی یعنی موتورهای فشار سوز به مصرف می‌رسد. مقدار گوگرد موجود در این نوع نفت بیش از میزان موجود در نفت سفید است.
 

روغنهای روان
یکی دیگر از محصولات نفتی ، روغن روان است که بیشتر برای روان نگهداشتن اجزای ماشین آلات به مصرف می‌رسد. میزان روغنهای حاصل از نفت کمتر از ۲ در صد کلیه فرآورده‌های دیگر است. لذا همین میزان روغن نقشی بر جسته و مهم در صنایع و زندگی امروزی ایفا می‌کند. زیرا از قیچی و چرخ خیاطی گرفته تا جرثقیلهای عظیم و ماشین آلات غول پیکر همه برای خوب کار کردن باید روغن مصرف کنند. روغن برای اجزا متحرک ماشین آلات بکار رفته و از اصطکاک و فرسوده شدن آنها جلوگیری می‌کند.
 

قیر
قیر هیدروکربنی است که معمولا از تقطیر و پالایش نفت خام معینی ته ظرف پالایش بدست می‌آید. وزن مخصوص آن ۱ الی ۱.۳ و نقطه ذوب آن (۱۴۰ - ۱۱۰) درجه سانتیگراد می‌باشد. این ماده بطور طبیعی نیز در برخی از نقاط کره زمین یافت می‌شود. قیر طبیعی بر اثر تراوش نفت خام از روزنه و شکافهای سطح زمین به خارخ و بخار شدن اجزای سبک نفت پدید می‌آید. همین قیر بود که از دیرباز ، مخصوصا در ایران و بین النهرین بعنوان ملاط در ساختمانها و استخرها و یا گازهای دیگر به مصرف می‌رسید.

قیر حاصل تقطیر ، ماده‌ای است سیاه رنگ یا قهوه‌ای سیر که برحسب مقدار اجزای سبکی که در موقع پالایش از نفت خام گرفته می‌شود، ممکن است خیلی سفت یا به درجات مختلف نرم باشد. قیر بر اثر حرارات نرم و آب می‌شود. اما اگر با اکسیژن ترکیب شده باشد بصورت نوعی لاستیک در می‌آید که در آنصورت مثل قیرهای دیگر چندان در مقابل گرما یا در مقابل سرما سفت نمی‌شود.
 

قطران طبیعی
گروهی از نفت‌های خام دارای گوگرد زیاد ، ویسکوزیته بیشتر و تراکم را قطران طبیعی گویند، که در بعضی مناطق استثنائا آنها را نیز استخراج می‌کنند. قطران در عمق کم زمین و در داخل ماسه‌ها ی نفت دار که به آنها ماسه‌های قطران (Tar SandS) گویند، یافت می‌شود. این قطران‌ها راهنمای خوبی برای پیدا شدن نفت خام محسوب می‌شوند.

موم طبیعی
موم طبیعی بطور کلی از پارافین تشکیل می‌شود و می‌تواند درون لوله‌های حامل نفت نیز از متن تفکیک حاصل می‌کند. این ماده به حالت خمیر یا شکننده و برنگ زرد مایل به قهوه‌ای می‌باشد که دارای وزن مخصوص ۰/۸۴ الی ۰/۹۳ می‌باشد. نقطه ذوب موم طبیعی ۸۵ الی ۱۰۰ بوده و در داخل بنزین ، روغن و محلولهای بیتومینی حل می‌شود.

لایه ازن و صنایع پتروشیمی

 

كلمات كليدي: محيط زيست، صنايع پتروشيمي، مواد زائد، اكوسيستم هاي آبي، لايه ازن، ارزیابی

 

یکی از پیامدهای ناگواری که باید صنایع پتروشیمی بیشتر به آن اهمیت بدهد مسئله تخریب لایه ازن می باشد که در اینجا به اهمیت و بررسی مواد جایگزین مخربگرهای این لایه در راستاي اهداف پروتكل مونترال می پردازیم :
لايه ازن در جو زمين به نام سپر حفاظتي ازن شناخته مي شود چراكه اين لايه مقدار زيادي از اشعه ماوراء بنفش تابش هاي خورشيدي را جذب ميکند . اشعه اي كه براي حيات دركره زمين فوق العاده مخرب و مضراست[3]. از اثرات زيست محيطي نابودي لايه ازن مي¬توان به مواردي از قبيل:
- تخريب وگسيختگي زنجيره هاي غذايي در اكوسيستم هاي خشكي و دريايي زمين.
- افزايش بيماري آب مرواريد چشم.
- تحليل رفتن سيستم ايمني بدن انسان.
اشاره نمود [4] .
در جدول 1 کاربرد اصلی و میزان انتشار مواد شیمیایی مرتبط با نابودی ازن در صنایع پتروشیمی نشان داده شده است که حدود 60 درصد اين تركيبات متعلق به انواع تركيبات CFC مي باشد. با توجه به طولاني بودن نيمه عمر اين مواد در اتمسفر انتظار مي رود كه ساليان متمادي در جو زمين بمانند.

 

اولين محدوديت اعمال شده دركاربرد تركيبات CFC، ممنوعيت استفاده ازآنها به عنوان گاز پيشرانه در قوطي¬هاي اسپري بود. با وجود اينكه ازآنها بيشتر به عنوان عامل انجماد، بويژه دركشورهاي درحال توسعه استفاده مي شود اما بدليل کاهش آلودگي محيط زيست استفاده از مواد جايگزين يكي ازبهترين روشهايي است كه مخصوصاً صنايع پتروشيمي بايد به آن بیشتر اهميت دهد. پيداكردن تركيباتي بي ضرر (به محيط زيست) به عنوان جانشين براي تركيبات CFC، از اساسي ترين الويت، جهت بكارگيري مواد جديد است[6] .
هيدرو فلوركربنها (HFC) و هيدروكلروفلوركربن¬ها (HCFC) ترکیباتی هستند که به عنوان جايگزين، علي رغم صرفه اقتصادي و مفيد بودن، در مورد آنها مباحث زيادي صورت مي گيرد ، از مهمترين دلايل مفيد بودن آنها مي توان به عدم وجود كلر كه يكي از مخربگرهاي قوي لايه ازن است اشاره نمود. با توجه به اينكه طول عمر HCFCدر جو به ميزان زيادي كوتاهتر از CFC است با اين حال چون در مقادير زيادي مورد استفاده قرار مي گيرند، ميزان مصرف آن‌ها از طرف پروتكل مونترال كنترل مي‌شود و مراكز حفاظت از محيط زيست در صدد ممنوع كردن توليد اين ماده هستند و قرار است تا سال 2030 توليدشان متوقف شود .
پروپان، هيدروكربوري است كه به راحتي ازنفت وگازطبيعي بدست مي آيد و سوختي عمومي است كه به آساني تبديل به مايع مي¬شود. پروپان جانشين ارزاني براي CFC بوده ولي توجه زيادي به آن نشده است. در لندن از يك دستگاه مبرد در آزمايشگاهي با هزينه كم، ازپروپان به عنوان سرد کننده استفاده مي كند. قيمت پروپان حدود ده درصد قيمتCFC وكمتراز دو درصد قيمت HFC و HCFC است. [6, 7]
در ايران نیز اقدامات خوبی جهت طرح جایگزینی ترکیبات موثر انجام شده است، مثلا ًًدر مجتمع پتروشيمي اصفهان تعيين جايگزين مواد مناسب، با در نظرگرفتن جهار پارامتر اصلي( ملاحظات زيست محیطی، ایمنی، اطمینان عملكرد و سازگاري با سيكل تبريد موجود) انجام گرفته است. بخش عمده پروژه مربوط به جایگزینی گاز 13- R درسیستم HPU مجتمع مي باشد. اولين شرط جايگزين 13-R ، صفر بودن پتانسيل تخريب لايه ازن وكاملاً ايمن بودن آن و تطابق با فلزات بكار رفته دركمپرسورها و مبدلها ازجهت امكان پديده خوردگي مي باشد و شرط دوم بكار رفته، نزديكي هرچه بيشتر خواص فيزيكي و ترموديناميكي به 13- R است.تحقيقات براي يافتن مواد شيميايي بي ضرر براي محيط زيست، براي جايگزين كردن تركيبات CFC ادامه دارد، اين تركيبات از نظر جهاني تقريبا به كمتر از نصف توليد آن در سال 1986 رسيده است .

ارزیابی نفت خام و روش های تفكیك (Condensate)

 

كلمات كليدي: نفت خام، تقطير،اساس كار دستگاههای تقطیر، واحد قیر و راهسازی، آزمايشگاه ها، كاربردها

 

نفتی كه از چاه بیرون می آید همواره مقداری آب و رسوبات گازی به همراه دارد. در واحد بهره برداری هدف آن است كه این مواد را از نفت خام جدا كنند . نفت خام را به پالایشگاهها می فرستند (جهت تصفیه شدن) و یا اینكه از طریق ترمینال ها آن را صادر می كنند. می دانیم كه پالایشگاهها بر اساس نوع خوراک آنها طراحی می شوند.
در این واحد ابتدا یك سری آزمایشات مقدماتی مثل اندازه گیری مقدارash, N2,O2,H2O را روی نفت خام انجام می دهند. پس از آن به شناخت تركیب نفت خام بااستفاده از ستون تقطیر و روش غیر پیوسته می پردازند.

دراین روش مقداری نفت خام را داخل Flask قرار داده و حرارت می دهند.
در بالای Flask ستون تقطیر قرار دارد و کمی بالاتر یك Condenser قرار گرفته است. در آنجا یك دماسنج قرار دارد كه با استفاده از آن Cut point ها رامی توانیم بخوانیم و برش های مختلف را در زمان مناسب جدا كنیم . در مورد گازهای هیدرو كربوری سبك با استفاده از هوا مایع گازهایی مثل پروپان و بوتان را مایع می كنند. هر قدر عمل تقطیر ادامه یابد و جداسازی بیشتر صورت گیرد، هیدروكربورهای داخل سنگین تر می شوند، اما اگر دما از حد مشخص بالاتر رود عمل كراكنیگ صورت می گیرد. چون هدف ما پی بردن به تفكیك نفت خام می باشد باید به شدت مراقب باشیم تا دما از یك حدی بالاتر نرود و كراكنیگ صورت نگیرد. در ستون تقطیر آزمایشگاهی ابتدا NGL ، آب ، بنزین ، نفت سفید و گاز جدا می شوند.

 در این مرحله هیدروكربورهای باقی مانده به شدت ویسكوز شده اند و باید از فرآیندهای دیگری برای ادامه عملیات استفاده كنیم. بعد از این مراحل هریك از تركیبات بدست آمده را به واحدهای بعدی می فرستند تا آزمایشاتی برای تعیین مشخصات هریك از آنها انجام گیرد. روغن ها را نیز برای تصفیه به سایر واحدها می فرستند. دیواره ستون تقطیر ذكرشده در فوق را دو جداره و جیوه اندود می كنند تا از هدر رفتن گرما جلوگیری شود.

اگر بخواهیم نفت خام را صادر كنیم، باید خصوصیات آن مانند API، درصد ناخالصی و ویسكوزیته آن را تعیین كنیم.

اساس تقطیر نفت خام بر مبنای اختلاف نقطه جوش است و در تقطیر نفت خام نمی توانیم یك تركیب را بطور خالص جدا كنیم. بهمین خاطر از محدوده نقطه جوش استفاده می كنیم: مثلاً برش °C 65-15 یا برش 100-65 درجه سانتیگراد.
در این آزمایشگاه روشهای U.O.P, ASTM می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

تقطیر بصورت batch است و دمای حمام را تا °C 20- قرارمی دهیم تاگازهایی مثل متان و اتان و.... را جدا كنیم، بعداً طبق چارت تقطیر عمل تقطیر را انجام می دهیم تا درصد رانسبت به خوراك اولیه بدست آوریم.
اگر دما را به 200 برسانیم فشار را باید پایین آوریم تا برشها Crack نشوند.بعد از تهیه برش ها آنها را به آزمایشگاه می فرستیم. مثلاً برا ی بنزین عدد اكتان مهم است و باید عدد اكتان تعیین شود.قیر و آسفالت و روغن را با دستگاه دیگری جدا می كنیم.
در این قسمت از دستگاههایی چون Separators ، Reflox و Condenser استفاده می شود.

همانطور كه قبلاً اشاره شد در مورد نفت خام جداسازی مواد بصورت خالص بی معناست و فقط برشها جدا میشوند. دراینجا برای جداكردن برشهای °C 65-15 ابتدا شیرها را باز كرده و پس از جدا كردن مواد، شیرها را می بندیم و عملیات تقطیر را ( با توجه به دما ) ادامه می دهیم .
اگر هیدروكربورها خیلی حرارت ببیند، عمل كراكنیگ صورت می گیرد و چون ما نمی خواهیم این كار صورت بگیرد، در اینجا با اعمال فشارهای مختلف عمل جداسازی انجام می پذیرد.
در بخشهای دیگر ستون تقطیر عمل روغنگیری انجام می پذیرد كه این عملیات در حدود فشارهای بین یك تا ده میلی متر جیوه انجام می پذیرد.
با داشتن وزن هر برش و داشتن وزن خوراك اولیه می توان درصد وزنی هر برش و درصد حجمی هر برش را بدست آورد. همچنین می توان وزن مخصوص هر برش رانیز بدست آورد.

از پارامترهای دیگر قیمت گذاری نفت خام بر اساس منحنی تقطیر(كه S شكل است) صورت می پذیرد و برای هر محصول تستهای ویژه آن محصول صورت می گیرد:

        1. عدد اكتان ( gasolin)
        2. نقطه دودی (kerosine)
        3. در مورد روغنها باید عملیات تصفیه روغن صورت بگیرد.

همچنین در واحد نفت خام بخش تفكیك و ارزیابی تركیبات C1-C 100 و ایزومرهای آنها وجود دارد. نفت خامی كه گاز آن استخراج شده باشد به آن نفت مرده می گویند.
نفت پس از اینكه تصفیه شد به خطوط لوله منتقل می شود. قبل از اینكه نفت به خطوط لوله انتقال داده شوند، باید یك سری آزمایشات جهت تشخیص مشخصات نفت انجام گیرد تا شناسنامه نفت خام تعیین شود.
مـا بایـد بـه ایـن نكتـه تـوجـه داشته باشیم كه نفت خام برداشت شده از مخازن به مرور زمان تغییر خاصیت می دهند و سنگین تر می شوند.
همچنین نفت خام موجود در خط لوله از تركیب نفت مخازن مختلف است وخواص آن نیز معمولاً متفاوت است. بنابراین بررسی خواص متفاوت آن باید صورت گیرد.
در مرحله تقطیر ابتدا NGL بنزین جدا می شود و عناصر سبك دربالا جداسازی شده و عناصر سنگین در پایین ستون جمع آوری می شوند. با داشتن وزن اولیه و وزن مواد بدست آمده، درصد مواد مختلف بدست می آیند و از آنجا منحنی تقطیر رسم می شود.
روشهای آزمایشگاهی تقطیر عبارتند از:ASTM ،U.O.P و I.P

از كارهای مهمی كه در بخش تقطیر نفت خام صورت می گیرد عبارتند از:

    1. تعیین وزن مخصوص
    2. تعیینAPI
    3. درصد ناخالصی ها ، نظیر گوگرد، نیتروژن و غیره
    4. تعیین ویسكوزیته نفت
    5. سبك یا سنگین بودن نفت خام
    6. تعیین درصد فرآورده های نفتی

در روش های ASTM ستون تقطیر دارای حدود 32-30 سینی می باشد. این ستون بصورت دو جداره است. ایـن واحـد بصـورت batch عمل می کند. در بـالای ستون یك دماسنج قرار دارد كه دما را نشان می دهد.
محدوده برای جمع آوری محصولات متغیر است.
از دمای °C 20- برای جمع كردن گازهای سبك نظیر متان تا دمای °C 150 برای جمع آوری تركیبات سنگین در انتهای ستون استفاده می شود.

واحد تفكیك و تقطیر نیمه صنعتی نفت خام
 

پس از بهره برداری نفت خام از چاه و انتقال آن به مراكز بررسی، باید پتانسیل های آن را مورد بررسی قرار داد، به همین علت یك سری آزمایشات دقیق روی نفت خام انجام می گیرد تا بتوانیم مشخصات و تركیبات موجود در نفت خام را ارزیابی كنیم.
این واحد در واقع 2 كار عمده انجام می دهد.

    1. سرویس دهی به واحدهای دیگر و پتروشیمی
    2. پروژه های تحقیقاتی در مورد نفت و تركیبات آن و سرویس دهی در مورد صادرات

نفت خام بر اساس استانداردهای موجود تقطیر وبعلاوه روی نفت خام مطالعاتی انجام می دهند و برشهای مختلف را جدا می كنند و مسائل مختلفی را نظیر درصد گوگرد، Flash point, Dew point و ... را بررسی می كنند.
در این واحد از یك دستگاه ، شبیه تقطیر استفاده می شود این دستگاه حدود 65 سینی از نوع bubble cap دارد كه در فشار اتمسفر كار می كند، همچنین می توان در شرایط خلاء نیز با آن كار كرد.

اصول كار دستگاه شبیه تقطیر بر اساس اختلاف در نقطه جوش تركیبات مختلف می باشد. چون تركیبات نفتی دارای برشهای مختلف با نقطه جوش متنوعی هستند.
در این دستگاه ستونی وجود دارد كه ستون تقطیر نام دارد دمای آن از پایین به بالا در حال افزایش تدریجی است. تركیبات سنگین در انتهای ستون و تركیبات گازی در بالای ستون جمع می شوند.

اساس كار دستگاههای تقطیر به 2 صورت می باشد كه عبارتند از:

    قسمت پیوسته (سیستم) Continous
    قسمت (سیستم) Batch

در سیستم پیوسته (كه اساس كار این دستگاه شبیه تقطیر است ) همه محصولات جدا شده و هر كدام همزمان و در یك سیستم دقیق جمع آوری می شوند. یعنی می توان در یك لحظه تمام محصولات و برشهای نفتی را جمع كرد.
در سیستم Batch با توجه به اینكه در هر دمای خاصی یك تركیب به دمای جوش می رسد با افزایش تدریجی دما هر محصول و برش خاصی به ترتیب جمع آوری می شود، پس زمان زیادتری لازم داریم.

اصولاً جهت مطالعات روی تركیبات و برشهای نفتی 2 روش عمده وجود دارد كه عبارتند از:

    1. روش برج تقطیر
    2. روش استفاده از نرم افزار

البته استفاده از نرم افزار برای دقت محاسبه برشهای آن و خواص سیالی دقیق تر است. اما چون در صنعت به اتكای كارهای آزمایشگاهی پروژه ها را تعریف می كنند، لازم است كه دریك مقیاس نیمه صنعتی این آزمایشات انجام شود تا بتوانیم نظر مسؤلین صنعت نفت را به خود جلب كنیم . مثلاً تولید 20 بشكه به 20 لیتردر یك مقیاس نیمه صنعتی .
از این ستون تقطیر برای كارهای تحقیقاتی، تولیدی و شبیه سازی و غیره استفاده می شود.
ظرفیت دستگاه حدود 15 لیتر است. در قسمت بالایی بخارات را مایع می كنیم و سپس در پایین از طریق یك گیرنده آن را جمع آوری می كنیم.
از آب و یا الكل به عنوان مایع سرد كننده در سیستم استفاده می شود. در این میان یك سری تستهای جانبی روی نفت خام و یا ‍فرآورده های نفتی انجام می دهند.
از جملـه كارهای دیگــر تعیین دقت ریـزش گازوئیل است. تعیین رنگ نفت نیز از جمله كارهای دیگر است.
از طریق دستگاه تقطیر وAD-4 یك منحنی، D-8 بدست می آید كه از طریق نقطه جوش حاصل می گردد.(Automatic distillalion)

دستگاه پیلوت تقطیر
دستگاه موجود در این بخش می تواند چند شبكه تولید داشته باشد. به این شكل كه به 2 صورت پیوسته و بسته كار می كند، می توان حرارت را به صورت بخار ویا به صورت الكتریكی اعمال كرد. اگر از روش پیوسته استفاده شود دستگاه با یك سرعت ثابت تغذیه می شود. در این حالت در اواسط مسیر ستون تقطیر، نیزمحصول خواهیم داشت. ولی در سیستم بسته فقط محصول بالاسری را خواهیم داشت. دستگاه دارای 15 سینی است.
تركیبات نفتی را فقط تا حد خاصی می توان حرارت داد و اگر به حرارت بالاتری در بعضی جاها نیاز داشته باشیم می توانیم فشار خلاء را پایین بیاوریم. این سیستم این امكان را دارد كه خلاء را تا 10 میلی بار پایین آورد.
5 مخزن در كنار دستگاه دیده می شود كه هر یك از محصولات وارد آنها می شود. در این دستگاه به صورت یك در میان بین سینی ها دما داریم و نیز می توانیم با سرنگ نمونه برداری کنیم. به همین دلیل این دستگاه برای كارهای تحقیقاتی كاربرد زیادی دارد.
از آنجایی كه سیستم بسته است ( برای كاهش امكان خطر) با استفاده از سیستم تولید هوا مایع كه هوا را در دمای °C196- مایع كرده است- تركیبات سبك ترا ز C3 را به حالت مایع در می آورند. با استفاده از سیستم هوا مایع می توان از یك سری به همراه تجهیزات الكل برای مایع كردن گازهای سبك استفاده كرد.

دستگاه CHROMPACK
برای جداسازی تركیبات هیدرو كربوری به كار می رود.

دستگاه GC
در این بخش یافت می شود که قبلاً شرح داده شد.واحد تقطیر و تفكیك نیمه صنعتی یكی از بخشهای مكمل مهندسی نفت است.
دستگاه پیلوت تقطیر بیشتر برای كارهای تحقیقاتی استفاده می شود. برای خنك كردن بخارات سبك از یك حمام استفاده می شود كه تا دمای 35 درجه زیر صفرخنك می كند.
هر قدر برگشت بیشتر باشد محصول خالص تر خواهد بود و زمان تقطیر در این صورت بیشتر می شود و تفاوت حالت Continous, batch در این است كه در حالت های batch ورودی یكطرفه است و خروجی بطور پیوسته به بیرون می رود.

كاربردهای دستگاه پیلوت تقطیر (Fischer )

        1. شبیه سازی شرایط پالایشگاه
        2. تولید بعضی از محصولات ویژه درحد چند تن
        3. كارهای تحقیقاتی
        4. تحقیقات بر روی كاهش خسارت در تغییرات خوردگی
        5. پالایشگاهها

یكی دیگر از تفاوتهای روش Continous , batch این است كه در روش batch ما در هر لحظه درستون تقطیر فقط یك برش داریم اما در روش پیوسته در هر لحظه در ستون تقطیر بطور همزمان چند برش نفتی خواهیم داشت .

دستگاه Automatic distillation) AD-4)
برای تبخیر هیدروكربورهای سبک به کار می رود.

انواع سینی های موجود در ستون تقطیر عبارتند از:

    1. ( perforated) : مشبك
    2. bubble cap .

آزمایشگاه تفكیك: ( separation lab.)
در این آزمایشگاه در یك دستگاه تقطیرcm³ 100 از نمونه نفت را مورد تفكیك قرار می دهند و با استفاده از منحنی ها نقطه D-86 را بدست می آورند.

آزمایشگاه تصفیه روغن
در این آزمایشگاه كارهای زیر صورت می گیرد.

1- اندازه گیری برشهای روغنی ،
2- آسفالتین ،
3- مقدار آب و نمك نفت و
4- تعیین نقاط جوش برشهای سنگین

آزمایشگاه شناسایی هیدروكربورهای نفتی
محصول بالای ستون تقطیر و تركیبات سبك را در اینجا آنالیز می كنند. در این قسمت از دستگاه GC استفاده می شود.
یك دستگاه دیگر نیز گروههای هیدروكربوری را شناسایی می كند. اما محدودیت دمایی دارد. نام این دستگاهPIONA Analyzer است و بالای °C 220 را نمی تواند اندازه گیری كرد.
چون هر كدام از برشهای نفتی دارای خواص منحصر بفرد است، با استفاده از منحنی های مخصوص كه بصورت پیك هایی است به عنوان خروجی دستگاه(GC ) محسوب می شود، می توان به این طریق برشهای نفتی را تعیین كرد.

واحد قیر و راهسازی
از قیر برای منظور های مختلفی استفاده می شود كه می توان به موارد زیر اشاره كرد:

    1. در راهسازی
    2. در قطعات الكتریكی برای اینكه اتصال كوتاه اتفاق نیفتد و برای عایقكاری نیز استفاده می شود.
    3. در درزبندی معمولاً بین قطعات بتونی یك لایه قیر می ریزند تا انبساط و انقباض آنها را كنترل كند و صدمه ای وارد نشود.
    4. در پوشش زیر بدنه اتومبیل و جلوگیری ازاکسید شدن قطعات استفاده می شود.

به طور كلی قیر را به 3 طریق می توان تهیه كرد كه عبارتند از:

    1. باقیمانده نفت خام در فرآیند پالایش در پالایشگاهها پس از اینكه به وسیله روشهای فیزیكی آب و مواد معدنی آنها جدا شده باشد .
    2. قیرهای طبیعی : كه در اثر مهاجرت نفت خام به سطح زمین و تحت تاثیر هوازدگی و تبخیر به قیر طبیعی تبدیل می شوند.
    3. قیر زغال سنگ: قطران حاصل از عملیات كوره بلند است (قطرانCoaltar ) اگر قطران را بدون وجود اكسیژن حرارت دهند بهPeech ( قیرزغال سنگ ) تبدیل می شود.

تقریباً بدترین نفت خام، بهترین نفت خام برای تولید قیر است. برعكس بهترین نفت خام (سبك ترین)
آنها، بدترین نوع برای تولید قیر است. آنچه كه در ایران تولید می شود، نفت خام حدواسط است كه چندان برای تولید قیر مناسب نمی باشد.
قیر جزء سیالات غیر نیوتینی است. همچنین می دانیم كه تغییرات آن نسبت به دما بسیار زیاد است. از آنجا كه قیر جامد وزن مخصوص بیشتری نسبت به قیر مایع دارد، در حین فرآیند ذوب در انجام عمل Convection motion ایجاد اختلال می كند. زیرا قیر جامد در زیر قسمت ذوب شده و داغ قرار می گیرد.
قیر را معمولاً برای مصرف در حلال های نفتی حل می كنند و یا از مخلوط آن بصورت امولسیون با آب استفاده می شود. وجود آسفالتن در قیر باعث می شود كه حجم قیر بالا رود و وزن مخصوص آن پایین بیاید. همچنین آسفالتن باعث بالا رفتن ویسكوزیته قیر می شود و به آن حالت شكنندگی می دهد. وجود رزین در قیر نیز باعث چسبندگی قیر می گردد.

كاربردهای قیر زغال سنگی
برای احیاء آهن از اكسید آهن استفاده می شود. زغال سنگ بدون حضور اكسیژن ( پیرولیز) به كك تبدیل می شود( حرارت حدود °C 1100 است). قیر زغال سنگ كه تحت این حرارت قرار گیرد به كك تبدیل می شود. در بالای برج تقطیر این گازها قطران می گردند و دوباره جداسازی روی آنها صورت می گیرد كه به اینها Core Coke Pitch می گویند.

Pitch: به هیدروكربوری گفته می شود كه بدون حضور اكسیژن تحت حرارت قرارگیرد.
در ایـن واحـد هـم كارهـای تحقیقـاتـی و هـم كارهـای پروژه ای صورت می گیرد. مثلاً مشكلات موجود در پالایشگاههای داخلی مورد بررسی قرار می گیرند.
قیرها دارای مشخصاتی هستند كه به آنها Penetration grade گفته می شود.
قیرهایی كه بر اساس نفت خام مخلوط بدست می آیند دارای مشخصات ساختاری اند كه براحتی نمی توان این مشخصات را پیدا كرد. Penetration gradeخواص قیر را به خوبی نشان نمی دهد.
معمولاً قیر رابصورت امولسیون در می آورند، امولسیون به این خاطر است كه قیر و آب در هم حل نمی شوند، در اینجا ازemulsifier استفاده می شود. این دستگاه از یک طرف ذرات قیر و از طرف دیگر ذرات آب را در بر می گیرد و بدینصورت قیر بصورت امولسیون در می آید.

انواع emulsifier

        1. ionic
        2. noniomc
        3. cationic
        4. رسی

ترکیب شیمیایی : هر قدر كه در ستون تقطیر پایین بیاییم مشخصات منحصر به یك محصول خاص دربرشها مشخص می شود. تعداد هیدروكربورهای موجود در هر برش فرق دارد و خصوصیات شیمیایی این برشها كاملاً با هم فرق دارند. اگر بنزین دارای 19 مولكول باشد، كه این مولكولها همگی مختلفند، ممكنست خواص فیزیكی این مولكولها یكسان باشد ولی خواص شیمیایی اینها تفاوت دارند.

نظرات مختلف در مورد مواد تشكیل دهنده قیر:

دو نظریه در این مورد وجود دارد:
نظریه اول : Resin و Asphaltene
نظریه دوم : Saturate، Aromatic ، Polar Aromatic و Asphaltene

برای هركدام از اینها یك مشخصات خاصی وجود دارد كه باید در محدوده های خاص خودش از آنها استفاده نمود.
یكی دیگر از كاربردهای قیر برای پوشش لوله های فلزی گاز و نفت و ‌آب در روی زمین كه مرطوب بوده و یا در زیر زمین می باشد. هر قدر نسبت C ⁄ H بیشتر باشد قیر بهتری خواهیم داشت.

آسفالتن: مولكولی است كه حجم زیادی را در بر می گیرد ومانند اسفنج متبلور است.
 

برای پمپاژ كردن قیر نیاز به محاسبات ویژه و پیچیده ریاضی داریم.
ارزیابی قیر هایی كه در راه سازی مصرف میشود، سه خصوصیت دارد.(80% قیر برای راهسازی استفاده می شود).

        1. Pain grade
        2. Viscosity grade
        3. Performance grading

بهترین نفت خام، نفت خام پارافینی است كه برای تهیه هیدروكربورهای سبك كاربرد دارد. در آمریكا 15 پالایشگاه برای تولید قیر طراحی شده است اما در ایران متاسقانه چنین پالایشگاهی وجود ندارد.
سابقه استفاده از قیر به دروانهای قدیم بر می گردد كه قیر از طریق شكستگیهای سطح زمین و درزها به سطح زمین راه پیدا می كرد. مردم از آن به عنوان 2 وسیله اصلی و عمده استفاده می كردند كه عبارتند از:

        1. چسبندگی زیاد
        2. ضد زنگ بودن

از بالای برج تقطیر به پایین نسبت C/H ( نسبت كربن به هیدروژن) افزایش می یابد، یعنی تركیبات سنگین تر را خواهیم داشت. در واقع تركیبات آروماتیك افزایش می یابد.
در قسمت Vaccum bottom : قیرهای نفتی دارای مولكولهای خیلی زیادی هستند.
قیرهای قدیمی ایران منشاء طبیعی داشته اند و از حوالی كردستان تهیه می شده اند.

مشتقات غیر هیدروکربنی نفت

 

كلمات كليدي: مشتقات غیر هیدروکربنی نفت، ترکیبات گوگرددار، ترکیبات اکسیژن‌دار، ترکیبات نیتروژن‌دار یا ازت‌دار ، ترکیبات فلزدار

 

مشتقات غیر هیدروکربنی نفت خام ، معمولا شامل ترکیبات گوگرددار ، اکسیژن‌دار و ازت‌دار می‌باشد. نوع این مشتقات در نفت خام در نوع خود پالایش نفت نیز موثر می‌باشد. درصد این ترکیبات در نفت زیاد نیست. ترکیبات اکسیژن‌دار و گوگرددار ، تقریبا 2% نفت خام را شامل می‌شود. البته این درصد قابل تغییر است. این ترکیبات ، بیشتر در برشهای سنگین یافت می‌شوند و بنابراین حائز اهمیت می‌باشند.

ترکیبات گوگرددار
عملا کلیه نفتهای شناخته شده ، دارای گوگرد هستند. نفتهای بدست آمده از آمریکای جنوبی و خاورمیانه و خاور نزدیک بطور متوسط دارای گوگرد بیشتری است. در نفتهای خام ایران، در حد گوگرد استخراج شده از 1،22% در نفت هفت گل تا 2،46% در نفت خارک تغییر می‌نماید. نفتهای اروپای شرقی ، خاور دور ، هند ، پاکستان و برمه بطور متوسط از نفتهای خام سایر نقاط ، کم گوگردتر است.

نسبت درصد گوگرد زیاد در اکثر فرآورده‌های نفتی ، مضر است و حذف یا تبدیل آنها به مواد بی ضرر ، قسمتهای مهم کار پالایشگاه‌ها را تشکیل می‌دهد. وجود ترکیبات گوگردی در بنزین ، به علت خورندگی که در قسمتهای موتور ایجاد می‌نماید، مضر تشخیص داده شده است و مخصوصا در شرایط زمستانی به علت جمع شدن SO2 محلول در آب که در نتیجه احتراق بدست می آید، در محوطه میل لنگ موجب خورندگی بسیار می‌شود. به علاوه هرکاپتانهای محلول در مواد نفتی ، مستقیما در مجاورت هوا موجب خورندگی مس و برنج می‌شود. هرکاپتانها همچنین تاثیر نامطلوبی روی حساسیت سرب و ثبات رنگ فرآورده‌ها دارد. گوگرد آزاد در صورتی که وجود داشته باشد، خورنده است. سولفورها ، دی‌سولفورها و تیوفنها ، کمتر خورنده هستند؛ اما موجب کم شدن عدد اکتان در مجاورت تترااتیل سرب می‌شوند.

قسمت اعظم SH2 در موقع تقطیر نفت در درجات حرارت 330 و 400 درجه فارنهایت از نفت خارج می‌شود.

ترکیبات اکسیژن‌دار
این ترکیبات 2% ترکیبات نفتی را شامل می‌شوند و تا 8% افزایش می‌یابند. برخلاف ترکیبات گوگردار ، ترکیبات اکسیژن‌دار مانند اسیدهای نفتنیک ، در صنعت کاربرد دارند. از نظر اینکه اولین اسیدهای حاصله از نفت ، از مشتقات مونوسیکلوپارافینها (نفتنها) بوده‌اند، آنها را اسیدهای نفتنیک نام نهاده‌اند. علاوه بر اسیدهای نفتنیک ، اسیدهای آلیفاتیک نیز در نفت دیده شده‌اند. وجود فنلها در چکیده‌های کراکینگ ثابت شده و مقدار ناچیزی نیز در بنزین خام مشاهده شده است. به این جهت به نظر می‌رسد که فنلها در نفت خام وجود داشته باشند. به جز اسیدهای نفتنیک و ترکیبات فنلی ، استرها ، انیدریدها ، الکلها و ستنها و آلدئیدها در نفت مشاهده شده‌اند.

تهیه اسیدهای نفتنیک از نفت ، اهمیت تجارتی پیدا کرده و تولید سالانه به شدت افزایش یافته است. این اسیدها به شکل املاح فلزی خود مصرف می‌شوند. نفتناتهای سرب اهمیت زیادی دارند؛ زیرا به عنوان روغنهای مقاوم (در برابر فشار) و خشک کننده رنگها همراه با نفتنناتهای کبالت و منگنز مصرف می‌شوند. نفتناتهای مس به عنوان محافظ چوب و در ساختمان رنگهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. املاح دیگر در گریسها به منظور تهیه گریس مقاوم در مقابل اکسیژن مصرف می‌شوند.

ترکیبات نیتروژن‌دار یا ازت‌دار
ترکیبات نیتروژن‌دار ، 50% ترکیبات نفت را شامل می‌شوند. (نیتروژن به عنون عامل مسموم کننده کاتالیست در شکستن کاتالسیت‌ها می‌باشد.) در بعضی از نفتها ، نیتروژن وجود ندارد. با وجود مقدار کم ازت در نفت این درصد اهمیت زیادی در پالایشگاه‌ها پیدا می‌کند، زیرا ترکیبات نیتروژن‌دار را عامل اصلی مسموم کننده کاتالیزور در دستگاههای کراکینگ کاتالسیتی می‌دانند و نیز تشکیل صمغ را در موقع استفاده از بعضی فرآورده‌ها از قبیل سوختها ، به ترکیبات ازت‌دار نسبت می‌دهند.

ترکیبات ازت‌دار نفت را به دو گروه قلیایی و قلیایی خاکی تقسیم کرده‌اند. این تقسیم بندی ، بر مبنای قابلیت ترکیب این مواد با محلول اسید پرکلریک و اسید استیک قرار دارد. از ترکیبات ازت‌دار موجود در چکیده‌های حاصل از دستگاه تقطیر ، 25 الی 35 درصد جزو گروه قلیایی است. ترکیبات ازت‌دار گروه قلیایی به سادگی از نفت جدا می‌شوند و به این سبب تحقیقات زیادی روی آنها صورت گرفته است. مشتقات پیریدین و کینولین تنها ترکیبات ازت‌دار گروه قلیایی است که در محصولات سبک حاصل از دستگاه کراکینگ وجود دارد. از گروه قلیایی می‌توانیم از پیریدین‌ها ، کینولین‌ها ، آمین‌ها ، اندولینها و هگزا هیدرو کربازولها نام ببریم. از گروههای غیر قلیایی می‌توانیم از پیرولها ، اندولها و کربازولها نام ببریم.

ترکیبات فلزدار
در نفت ، علاوه بر ترکیبات مذکور ترکیبات فلزدار هم وجود دارد. در شیمی آلی با این عملکرد روبرو هستیم که برای مطالعه وجود ترکیبات معدنی در ترکیبات آلی معمولا از خاکستر ترکیبات آلی استفاده می‌شود. در مورد ترکیبات نفتی نیز خاکستر آنها استفاده می‌شود.

مقدار خاکستر یک نفت خام معمولی در حدود 0.01 تا 0.05 درصد وزنی می‌باشد. گر چه بعضی از ترکیبات فلزدار ممکن است واقعا مواد محلول در نفت باشد، اما قسمت اعظم آن را موادی تشکیل می‌دهد که یا در آبهای معلق در نفت خام محلول هستند و یا مربوط به مواد جامد معدنی‌اند که به شکل ذرات ریز در نفت خام پراکنده است. نتیجه تجزیه تعدادی از نفت خامهای مختلف ، وجود ترکیبات وانادیم (233ppm) ، نیکل (97ppm) ، آهن (31ppm) ، مس (1.1ppm) ، روی ، کلسیم ، منیزیم ، سرب و ... را ثابت نموده است.

واكنش هاي كاتاليزوري

 

كلمات كليدي:مکانیسم، واکنشهای کاتالیزوری، کاتالیست، Catalyst، Reaction

 

مکانیسم واکنشهای کاتالیزوری جامد
فرضیات اساسی که برای بیان مکانیسم واکنشهای کاتالیستی جامد بیان می شود
عبارتند از :
1- نفوذ ترکیب شونده ها از توده سیال به سطح کاتالیست و داخل حفره ها
2- جذب ترکیب شونده ها بر روی سطوح فعال
3- واکنش ترکیب شونده ها با هم روی سطح برای تشکیل محصولات
4- دفع محصولات از سطح کاتالیست
5- نفوذ محصولات از نزدیک سطح به توده سیال

فاکتورهای مؤثر بر واکنشهای کاتالیستی
هر یک از پنج فرض ذکر شده در قبل تأثیرپذیر از یکی یا بیشتر از عوامل ذیل هستند:
1- فاکتورهای دینامیک سیال (مثل سرعت جرمی)
2- خواص کاتالیست، نظیر اندازه ذرات، تخلخل، اندازه حفره ها و مشخصات سطح
3- مشخصات نفوذی ترکیب شونده ها و محصولات
4- انرژی اکتیواسیون لازم به منظور جذب یا دفع (ترکیب شونده ها و محصولات)
5- انرژی اکتیواسیون واکنش انجام شده روی سطح
6- فاکتورهای حرارتی، نظیر دما و خواص ترموفیزیکی
مثالهایی از واکنشهای کاتالیزوری متداول در صنعت در جدول زیر نشان داده شده است.

 

Catalyst	Reaction
Metals (e.g., Ni, Pd, Pt, as powders Or on supports) or metal oxides (e.g., Cu, Ni, Pt)	C= C bond hydrogenation, e.g.,  olefin + H2  →  parafin
Metals (e.g., Cu, Ni, Pt)	C= O bond hydrogenation, e.g.,  acetone+H2 → isopropanol
Metal (e.g., Pd, Pt)	Complete oxidation of  Hydrocarbons, Oxidation of CO
Fe (supported and promoted with Alkali metals)	3 H2 + N2  →  2 NH3
Ni	CO + 3 H2   →   CH4 + H2O
Fe or Co (supported and promoted With alkali metals)	CO+H2  →  parafins + olefins +H2O + CO2 (+ other oxygen-containing compounds)
Cu (supported on ZnO, with other Components e.g., Ai2O3)	CO + 2H2 → CH3OH
Re + Pt (supported on a-Al2O3 or b-Al2O3 promoted with chloride)	Paraffin dehydrogenation,isomerization and dehydrocyclization
Solid acids (e.g., SiO2, Al2O3, zeolites)	Parafin cracking and isomerization
b-Al2O3	Alcohol →  olefin + H2O
Metal-oxide supported complexes of Cr, Ti or Zr	Olefin polymerization, e.g.,  ethylene →  polyethylene
Pd supported on acidic zeolite	Paraffin hydrocracking
Metal-oxide supported complexes of W or Re	Olefin metathesis, e.g., propylene →  ethylene + butane
Ag (on inert supported, promoted by Alkali metals)	Ethylene + 1/2O2 →  ethylene Oxide (with CO2 + H2O)
V2O5 or Pt	2SO2 + O2  →  2 SO3
( V2O5 (on metal oxide support	Naphtalene + 9/2 O2  →  Phthalic anhydride + 2CO2 + 2H2O
Bismuth molybdate	Propylene + 1/2 O2 → acrolein
Mixed oxides of Fe and Mo	CH3OH + O2 → formaldehyde (with CO2 + H2O)
Fe3O4 or metal sulfides	H2O + CO → H2 + CO2

کاتاليست ها

عنوان : کاتاليست ها

كلمات كليدي:کاتاليزور، واکنشهای کاتالیزوری جامد، کاتاليست، Inhibitors، Fouling، Sintering،Poisoning، Active Site،مشخصات اصلی کاتالیست ها،

 

 اساسآ کاتاليزور به عنوان يک ترکيب شيميايي در نظر گرفته مي شود که قادر به اعمال اثر تسريع کنندگي و اثر جهت دهندگي بر پيشرفت واکنشي باشد که از نظر ترموديناميکي امکان پذير است. هنگامي که کاتاليزور به صورت محلول در محيط واکنشي است "کاتاليزور همگن" و وقتي که کاتاليزور فازي مجزا از فاز واکنش تشکيل ميدهد "کاتاليزور ناهمگن" ناميده مي شود.
در اکثر موارد کاتاليزور ناهمگن، کاتاليزور جامدي است که از تماس با آن واکنش گرهاي گازي يا مايع، متحول مي شوند و در نتيجه خيلي اوقات عبارت "کاتاليست" براي ناميدن کاتاليزور ناهمگن به کار مي رود .

بطور کلي کاتاليستها به سه دسته تقسيم مي شوند:
1- کاتاليستهاي فلزي، از قبيل Fe، Co، Ni، Rh، Pt و غيره.
2- کاتاليستهاي عايق، از قبيل سيليکا، آلومينا، زئوليتها و آلوميناي فعال شده. (اين نوع کاتاليستها نسبت به آمونياک و بازهاي الي حساس هستند.)
3- کاتاليستهاي نيمه هادي، از قبيل اکسيدهاي فلزي و سولفيدها.

غيرفعال شدن کاتاليستها
کاتاليستها تحت سه پديده غير فعال مي شوند که عبارتند از :
1- Fouling
2- Sintering
3- Poisoning

Fouling : يک پديده فيزيکي است که در ان Active Site و یا تمام سطح نگه دارنده کاتالیست، توسط کک یا رسوبهای غیرالی پوشیده می شود. دز این حالت احیا و یا بازیابی کاتالیست با روشهای نسبتآ ساده انجام می شود.

ُSintering : یک فرآیند حرارتی است که در نتیجه آن سطح کاتالیست شکل اصلی خود را از دیدگاه میکروسکوپی از دست می دهد. پدیده Sintering معمولآ در درجه حرارتهای بالای C 650- 500 به سرعت رخ میدهد، ولی در درجه حرارتهای پایین نیز در مدت طولانی مشاهده می شود.

Poisoning : مسموم شدن یا ترکیب شیمیایی سطح کاتالیست با ترکیب ناخواسته است که در نتیجه وجود ناخالصیها در ترکیب شونده ها رخ میدهد. به دلیل واکنش شیمیایی ناخالصیهای ترکیب شونده ها با سطح کاتالیست، فعالیت آن به صورت عمده کاهش می یابد.

واکنشهای کاتالیزوری جامد
این واکنشها دوفازی هستند که کاتالیست فاز جامد، و ترکیب شونده ها و محصولات، فاز سیال می باشند. اصولآ واکنشهای کاتالیزوری شامل شکسته شدن یا سنتز مولکولها است و معمولآ این واکنشها انرژی اکتیواسیون بالایی دارند و در نتیجه بدون وجود یک ماده تسریع کننده، انجام واکنش ممکن نیست. مانند تولید امونیاک. (بعضی کاتالیستها سرعت واکنش را کند می کنند یعنی Inhibitors)

یکی از مهمترین خواصی که باید کاتالیستها داشته باشند، مسئله انتخاب پذیری (Selecting) آنهاست. یعنی کاتالیستها بین صدها واکنش که ممکن است صورت گیرد، فعل وانفعالی که ما می خواهیم را تسریع کند و معمولآ واکنشها و کاتالیستهای حیاتی، صددرصد چنین وضعیتی را دارند، مثل آنزیمها.
در بعضی موارد انتخاب کاتالیزور مبنای علمی دارد. اگر واکنش هیدروژناسیون باشد از Pt استفاده می شود، اگر اکسید کنندگی باشد از مولیبدن، اهن، نقره و... استفاده می شود و در خیلی از موارد انتخاب کاتالیزور به صورت حدس و خطاست.

کاتالسیتهای جامد از مراکز فعالی (Active Site) تشکیل شده اند که این مراکز هم روی سطح خارجی هستند و اگر متخلخل باشند، در داخل تخلخل هم هست. وقتی مولکولها به نقاط فعال نزدیک می شوند، طبق یک تئوری مولکولی جذب سطحی مراکز فعال می شود و به صورت یک ماده واسطه درمی اید. در تئوری دیگر، مولکولها تحت تأثیر نقاط فعال قرار می گیرند ولی جذب نمی شوند (تحت تأثیر نیروها هستند) و تحرکشان کم می شود و انرژیشان تغییر می کند و به صورت یک ماده واسطه در می آیند. در تئوری دیگر، ماده جذب مراکز فعال می شود، تبدیل به ماده واسطه شده و به صورت یک ریشه آزاد وارد فاز سیال شده و واکنش انجام می گیرد. در تئوری اول و دوم فعل و انفعال در حوالی نقاط فعال صورت می گیرد و در تئوری سوم واکنش در توده سیال صورت می پذیرد.

اگر کاتالیزور ارزان باشد، در انها تخلخل ایجاد می کنیم (مدل فشار، اکسترود، یا رسوب دادن) و اگر ماده گرانبها باشد مثل Pt، از یک پایه برای کاتالیست استفاده می کنیم، مثل سیلیکاتها یا مواد سرامیکی.(این مواد را به صورت متخلخل تهیه کرده و بعد کاتالیزور گرانبها را روی این پایه رسوب می دهیم. مثل ابکاری به صورت یک لایه نازک)
علت اینکه تئوری (Active Site) وارد شده، این است که اگر ماده ای به صورت کاتالیست داشته باشیم، مثلآ (%70 Fe2O3) و (%30 MgO)، چنانچه در تهیه این مواد رعایت دستورالعمل را نکنیم، کاتالیست همین ماده را دارد، ولی خاصیت کاتالیستی ندارد. اگر کاتالیست تهیه شده کاملآ خاصیت لازم را داشته باشد و بخواهیم گرم و سریعآ سرد کنیم، بیشتر نقاط فعال از بین می روند ولی جنس ماده همان است. پس نقاط فعال یک خصوصیت فیزیکی هستند که می توانند به وجود ایند یا از بین بروند.

مشخصات اصلی کاتالیستها
1- در طی واکنش، کاتالیست بدون تغییر باقی می ماند وتنها سرعت واکنش را افزایش می دهد.
2- هنگامی که سازوکارهای متعددی برای انجام واکنش موجود باشند، کاتالیست بایستی خاصیت انتخاب پذیری داشته باشد. در اصل بایستی کاتالیست نسبت تولید ماده مطلوب را نسبت به ماده ناخواسته افزایش دهد.
3- سرعت واکنش متناسب با غلظت کاتالیست است و برای واکنشهای گاز-جامد، سطح کاتالیست وسطوح فعال بسیار مهم است.
4- در یک واکنش برگشت پذیر کاتالیست به همان نسبت که سرعت واکنش رفت را افزایش می دهد، بر سرعت واکنش برگشت هم مؤثر است. بنابراین ترکیبی درصد تعادلی سیستم چه در حضور کاتالیست و چه بدون آن یکسان است.
5- در واکنشهای اتوکاتالیستی مقدار کمی از محصول بایستی در ابتدا وجود داشته باشد.

دماسنجهاي آزمايشگاهي از نوع مايع در شيشه - اصول طراحي , ساخت و كاربرد

دماسنجهاي آزمايشگاهي از نوع مايع در شيشه - اصول طراحي , ساخت و كاربرد

  1- هدف و دامنه كاربرد

 هدف از تدوين اين استاندارد تعيين اصول طراحي , ساخت و كاربرد دماسنجهاي آزمايشگاهي از نوع مايع در شيشه ميباشد .

  2- انواع دماسنجها

 هر دماسنج مايع در شيشه يك مخزن شيشه‏اي دارد كه از مايع پر شده و به يك لوله موئين شيشه‏اي متصل است به اين لوله يك زينه‏بندي وابسته است بطوريكه ميتوان دما را از روي موقعيت سطح مايع در لوله قرائت كرد .

 در اين استاندارد دو نوع دماسنج مايع در شيشه تعريف ميشود :

 2-1- دماسنج بي‏غلاف

 اين دماسنج لوله موئيني دارد كه ديواره‏اش ضخيم است و زينه‏بندي روي آن حك يا چاپ شده است .

 2-2- دماسنج غلا فدار

 اين دماسنج يك لوله موئين و يك نوار زينه‏بندي مجزا دارد كه هر دو در داخل يك غلاف محافظ قرار دارند . انواع ديگري از دماسنج وجود دارد كه زينه‏بندي آن‏ها مجزا ولي خارج از غلاف است .

 اين استاندارد , اين نوع دماسنجها را در برنمي‏گيرد .

  3- مقياس دما

 اين دماسنجها بايد مطابق با مقياس سلسيوس , همانگونه كه در تعريف جاري مقياس بين‏المللي عملي دما (IPTS)¹ آمده است و توسط كنفرانس عمومي اوزان و مقياسها پذيرفته شده است , و نيز برطبق سيستم بين‏المللي يكاها (SI) درجه‏بندي شود .

  4- شرايط فروبري

 در اندازه‏گيري دماي يك محيط با دماسنجهاي مايع در شيشه , روشهاي زير بكار ميرود :

 4-1- فروبري بخشي²

 4-1-1- دماسنج تا عمق مشخص شده‏اي در محيط اندازه‏گيري فرو برده ميشود بطوريكه تمام ستون مايع در محيط قرار نمي‏گيرد .

 4-1-2- ستون مايع بيروني قسمتي از لوله موئين است كه از مايع پر و خارج از محيط اندازه‏گيري است .

 4-1-3- دماي ميانگين پذيرفته شده براي ستون مايع بيروني بايد مشخص شود تا بتوان از آن به عنوان مرجعي براي درجه‏بندي , كاليبره كردن و كاربرد دماسنج استفاده كرد . اين دما را ميتوان براي همه زينه‏بندي يكسان يا براي نقاط مختلف آن متفاوت گرفت .

 4-2- فروبري كلي ستون³ ( فروبري كلي )

 تمام ستون مايع در محيط فرو برده ميشود بطوريكه انتهاي ستون مايع هم سطح محيط شود .

 ( پيوست ب و بند ب -2)

 4-3- فروبري كامل⁴

 تمام دماسنج در محيط فرو برده ميشود .

  5- شيشه

 دماسنج بايد از شيشه دماسنجي مناسبي ساخته شود و طوري انتخاب و به عمل آورده شود كه پس از تكميل , مشخصات زير را دارا باشد :

 5-1- تنش‏هاي داخلي در شيشه مخزن , لوله موئين و در صورت اقتضا غلاف محافظ بايد تاحد مناسبي كاهش يابد تا امكان شكستن آن در اثر تغييرات ناگهاني دما يا ضربه به حداقل برسد .

 5-2- شيشه مخزن بايد با عمليات حرارتي مناسب طوري با ثبات شده باشد كه دقت مورد نياز در زير بندهاي 10-1 و 10-3 را تضمين كند .

 5-3- كيفيت روشني در خواندن زينه‏ها نبايد در اثر فرآيند بلورسازي يا تاري كاهش يابد .

 5-4- ناخالصي‏ها يا عيوب شيشه بايد چنان باشد كه تغيير شكل تصوير سطح هلالي مايع به حداقل ممكن برسد .

  6- مايع دماسنجي

 ويژگيهاي لازم مربوط به مايع دماسنجي بايد شامل موارد زير باشد :

 6-1- در سراسر گستره دما تحت فشارهاي غالب در دماسنج , نبايد هيچگونه انجمادي حتي انجماد جزئي در مايع دماسنجي بوجود آيد .

 6-2- مايع بايد از هرگونه آلودگي , كه به احتمال مانع كار صحيح دماسنج مي‏شود , عاري باشد .

 6-3- نقطه جوش مايع بايد به قدري بالا باشد كه تحت شرايط غالب در دماسنج , تبخير به حداقل برسد .

 6-4- براي مايعاتي كه شيشه را تر مي‏كنند بايد ويژگيهاي لازم اضافي زير درنظر گرفته شود .

 6-4-1- خواص فيزيكي مايع بايد طوري باشد كه وقتي دماسنج سرد مي‏شود , زمان برگشت مايع در محدوده تعيين شده باشد .

 6-4-2- اگر مايع بطور مصنوعي رنگ شده است , بايد ماده بكار رفته در مقابل نور پايدار بوده و شيشه را رنگ نكند .

  7- گاز پركننده

 اگر در بالاي مايع دماسنجي , گاز پركننده بكار ميرود , چنين گازي بايد خشك , و فشار آن به قدري باشد كه نقطه جوش مايع را به حد كافي بالا ببرد تا اطمينان حاصل شود كه ويژگيهاي لازم زير بند 6-3 برآورده شده است . براي جيوه گاز پركننده بايد بي‏اثر باشد .

  8- ساخت

 8-1- شكل :

 دماسنجها بايد راست و مقطع بيروني آنها تقريبأ دايره‏اي باشد . براي دماسنجهاي خاص , انحراف از شكل مستقيم و دايره گوني مجاز است .

 8-2- انتهاي بالائي :

 انتهاي دماسنج مي‏تواند به يك سطح صاف يا يك حلقه شيشه‏اي يا يك دگمه منتهي شود .

 قطر خارجي حلقه يا دگمه نبايد بيش از قطر ساقه باشد .

8-3- پوشش لعابي

 براي دماسنجهاي بي‏غلاف , ساقه ميتواند پوششي از لعاب داشته باشد . اين پوشش بايد طوري باشد كه وقتي در امتداد انتهاي راست كوتاهترين خطوط زينه‏بندي يا انتهاي چپ تمام خطوط زينه‏بندي به ستون مايع نگاه مي‏كنيم , در پشت آن قرار گيرد .

 8-4- نوار زينه‏بندي

 در مورد دماسنجهاي غلافدار , نوار زينه‏بندي بايد از ماده‏اي مناسب دماهاي اندازه‏گيري بوده و با روش نصب نوار سازگار باشد . اين نوار بايد مقابل لوله موئين و چسبيده به آن در داخل غلاف قرار گيرد و محكم و مطمئن به سر دماسنج بسته شود . يك روش مناسب براي نصب نوار زينه‏بندي اينست كه انتهاي آن را با ذوب يك لوله يا ميله شيشه‏اي به غلاف جوش دهند, در ضمن انتهاي پائيني نوار بايد آزادانه در زين مناسبي⁵ قرار گيرد .

 هم چنين نوار را ميتوان به هر روش مناسب ديگري كه سبب اختلال در انبساط تفاضلي نباشد در داخل غلاف نصب كرد

 8-5- لوله موئين

 درون لوله موئين بايد صاف باشد . سطح مقطع دروني لوله نبايد بيش از ده درصد مقدار ميانگين تغيير نشان دهد . اندازه قطر دروني آن بايد چنان باشد كه وقتي دما با سرعت يكنواخت و مشخصي بالا ميرود , برآمدگي سطح هلالي مايع نبايد از يك قسمت مشخص بازه⁶ درجه‏بندي بيشتر شود .

-6- محل قرار گرفتن محفظه‏ها

 محفظه انبساط يا انقباض يا هرگونه گشادشدگي ديگر لوله موئين , بايد در جايي باشد كه باعث تغيير ( بيش از آنچه در زير بند 8-5 تعيين شده است ) در سطح مقطع لوله موئين در گستره زينه‏بندي نشود و به غير از موارد تعيين شده ( زير بندهاي 8-7 و 8-8) بايد حداقل 5 ميلي‏متر از لوله موئين كه قطر آن تغيير نيافته بين ناحيه گشادشدگي تا نزديكترين خط زينه‏بندي وجود داشته باشد . در مورد دماسنجهاي فروبري بخشي هيچ تغييري ( بيش از آنچه در زيربند 8-5 تعيين شده است ) در سطح مقطع لوله موئين , بين خط فروبري ( زير بند 9-2) و اولين خط زينه‏بندي بالاي آن مجاز نيست .

 8-7- حجم انبساط

 دماسنج را نبايد بيش از حد اسمي بالائي زينه‏بندي خود گرم كرد , زيرا به فرض اينكه هيچگونه تركيدگي يا خرابي در آن مشاهده نشود , ممكن است صدمه ببيند و نياز به كاليبره كردن مجدد داشته باشد براي به حداقل رساندن اثر افزايش دما بيش از حداتفاقي و در حد حالاتي خاص كه گستره دماي دماسنج پائين‏تر از دماي محيط است و دماسنج در دماي محيط نگهداري ميشود , بايد حجم انبساطي در بالاي لوله موئين منظور شود . اين حجم بهتر است محفظه انبساطي باشد كه بين ابتداي گشادشدگي آن و بالاترين خط زينه‏بندي , حداقل 10 ميلي‏متر از لوله موئين كه قطر آن تغيير نيافته وجود داشته باشد . اين محفظه بايد به شكل گلابي بوده و قسمت نيمكره آن بطرف بالا باشد .

 ظرفيت تقريبي اين محفظه بايد برحسب طول هم ارز لوله موئين يا بازه دماي متناظر با آن تعيين شود در حالتي كه از گاز پركننده استفاده ميشود , حجم انبساط مي‏تواند از حداقل 30 ميلي‏متر لوله موئين كه قطر آن تغيير نيافته و بالاي بالاترين خط زينه‏بندي است , تشكيل شده باشد .

 8-8- محفظه انقباض

 براي جلوگيري از برگشت مايع به مخزن در مواقع عدم استفاده از آن يا براي گنجاندن زينه‏بندي كمكي , مي‏توان لوله موئين را در بالاي مخزن يا در بالا يا پائين زينه‏بندي كمكي ( برحسب اينكه اين زينه‏بندي در پائين يا بالاي دماسنج باشد ,) گشاد كرد تا يك محفظه انقباض كشيده را تشكيل دهد . اين گشادشدگي در دماسنجهاي غلافدار مي‏تواند بلافاصله بالاي مخزن باشد , اما در دماسنجهاي بي‏غلاف بهتر است با لوله موئين كوتاهي از مخزن جدا شود . اگر گشادشدگي در بالاي زينه‏بندي كمكي است , بايد حداقل 5 ميلي‏متر بالاتر از آن قرار گيرد . اگر حد اسمي پائيني زينه‏بندي زير 100 درجه سلسيوس است فاصله سر محفظه انقباض تا اولين خط زينه‏بندي اصلي , نبايد كمتر از 10 ميليمتر باشد .

 در مورد دماسنجهاي فروبري بخشي , اين فاصله (10 ميليمتر ) بايد تا اولين خط زينه‏بندي اصلي يا تا خط فروبري , هر كدام فاصله كمتري دارد , اندازه‏گيري شود . اگر حد اسمي پائيني زينه‏بندي 100 درجه سلسيوس يا بالاتر است , اين فاصله نبايد از 20 ميليمتر كمتر باشد .

 8-9- ويژگيهاي ابعاد ( شكل 1)

 در صورت لزوم , بهتر است ابعاد زير در دماسنج مشخص شود . مشخص كردن اين ابعاد با ساخت يك دماسنج خوب سازگار است , اما براي اهداف خاص , ممكن است تعيين رواداري اين ابعاد , يا مشخص كردن ابعاد اضافي لازم شود .

 8-9-1- طول كل

 طول كل عبارت است از طول سراسري دماسنج ( از ته مخزن تا انتهاي بالائي دماسنج .) فقط حداكثر طول بايد مشخص شود .

 8-9-2- طول مخزن

 طول مخزن عبارت است از فاصله ته مخزن تا نقطه‏اي كه قطر دروني مخزن بعلت اتصال به لوله موئين كاهش مي‏يابد , معمولا فقط حداقل طول مشخص ميشود .

8-9-3- فاصله از بالاي قسمت قيفي شكل مخزن تا حداسمي پائيني زينه‏بندي ( شكل 3)

 اگر دماسنج بيش از يك زينه‏بندي دارد ( مثلا زينه‏بندي اصلي و زينه‏بندي كمكي ,) اين فاصله بايد تا حد اسمي پائيني پائين‏ترين زينه‏بندي باشد . فقط حداقل فاصله بايد مشخص شود . اين فاصله بايد حداقل برابر مقادير زير باشد :

 - 30 ميليمتر , براي دماسنج‏هائي كه حد اسمي پائيني آنها 100 درجه سلسيوس يا بالاتر است .

 - 13 ميليمتر , براي دماسنج‏هائي كه حد اسمي پائيني آنها كمتر از 100 درجه سلسيوس است .

 8-9-4- محل زينه‏بندي

 حداقل فاصله از ته مخزن تا حد اسمي پائيني زينه‏بندي اصلي بايد مشخص شود .

 8-9-5- طول زينه‏بندي

 طول زينه‏بندي , فاصله بين دو حد اسمي زينه‏بندي اصلي است . ( دو حد اسمي با خطوط بلند علامتگذاري مي‏شود و مي‏تواند عددنويسي شده باشد .) فقط حداقل فاصله بايد مشخص شود .

 اگر دماسنج با چشم غيرمسلح و ديد عادي قرائت مي‏شود , بهتر است حداقل طول زينه‏بندي طوري تعيين شود كه فاصله بين مراكز دو خط متوالي زينه‏بندي , كمتر از 0/8 ميليمتر در دماسنجهاي بي‏غلاف و كمتر از 0/6 ميليمتر در دماسنجهاي غلافدار نباشد .

 يادآوري - چون معمولا " خطاي ديد " در دماسنجهاي غلافدار كمتر است , حداقل فاصله تعيين شده , كوچكتر مي‏باشد .

 8-9-6- عمق فروبري ( در صورت لزوم )

 عمق فروبري از ته مخزن اندازه‏گيري مي‏شود .

 8-9-7- قطر ساقه يا غلاف

 حداقل و حداكثر قطر بايد مشخص شود .

 8-9-8- قطر خارجي مخزن

 فقط بايد حداقل قطر مشخص شود . همچنين بايد مشخص شود كه قطر مخزن از قطر ساير قسمت‏ها نبايد بيشتر شود , مگر اينكه دليل خاصي داشته باشد .

  9- علامتگذاري

 9-1- خطوط زينه‏بندي و عدد نويسي .

 شماي درجه‏بندي و عددنويسي بايد در مشخصات اختصاصي دماسنجها , تعيين شود .

 9-1-1- يكي از سه نوع درجه‏بندي زير بايد انتخاب شود .

 9-1-1-1- روي دماسنجهايي كه كوچكترين زينه آنها 1 درجه سلسيوس ( يا اجزاء و اضعاف آن ) است بايد :

 الف ) هر دهمين خط زينه‏بندي بلند باشد .

 ب ) بين دو خط بلند متوالي , يك خط متوسط باشد .

 ج ) بين خطوط بلند و متوسط متوالي , چهار خط كوتاه باشد .

 9-1-1-2- روي دماسنجهايي كه كوچكترين زينه آنها 2 درجه سلسيوس ( يا اجزاء و اضعاف اعشاري آن ) است بايد :

 الف : هر پنجمين خط زينه‏بندي بلند باشد .

 ب : بين دو خط بلند متوالي , چهار خط كوتاه با فواصل مساوي باشد .

 9-1-1-3- روي دماسنجهايي كه كوچكترين تقسيم زينه‏بندي آنها 5 درجه سلسيوس ( يا اجزاء و اضعاف آن ) است بايد :

 الف : هر دهمين خط زينه‏بندي بلند باشد .

 ب : بين دو خط بلند متوالي , چهارخط متوسط با فواصل مساوي باشد .

 ج : بين دو خط متوسط متوالي يا بين دو خط بلند و متوسط متوالي , يك خط كوتاه باشد .

 9-1-2- هر دهمين خط زينه‏بندي بايد عددنويسي شود .

 بنابراين رديف اعداد برحسب كوچكترين تقسيم زينه‏بندي بايد به قرار زير باشد :

 0/01 درجه سلسيوس : ............-0/3-0/2-0/1

 0/1 درجه سلسيوس : ..............-3-2-1

 1 درجه سلسيوس : ..............-30-20-10

 0/02 درجه سلسيوس : ..............-0/6-0/4-0/2

 0/2 درجه سلسيوس : ...............-6-4-2

 2 درجه سلسيوس : ..............-60-40-20

 0/05 درجه سلسيوس :...........-1/5-1-0/5

 0/5 درجه سلسيوس : ..............-15-10-5

 5 درجه سلسيوس : ...............-150-100-50

بنزن

بنزن مایعی است بی‌رنگ و خوشبو که در تولید صنعتی گروهی از مواد مانند پلی استیرن،لاستیک مصنوعی و نایلون استفاده می‌شود.این مایع در تهیهٔ شوینده‌ها و رنگ‌ها نیز به‌ کار می‌رود.

ساختار بنرن

بنزن متعلق به خانوادهٔ هیدروکربن‌هاست که هر مولکول آن ۶ اتم کربن و ۶ اتم هیدروژن دارد که یک آرایش حلقوی را به‌وجود می‌آورند. این آرایش حلقهٔ بنزن نامیده می‌شود که در بسیاری از ترکیبات از جمله آسپیرین و مادهٔ منفجرهٔ تی.ان.تی نیز وجود دارد. بنزن سمی و سرطانزا است.

 تاریخچه

بنزن را مایکل فارادی در سال ۱۸۲۵ میلادی کشف کرد.بنزن در ابتدا از طریق حرارت دادن و قطران زغال‌سنگ و سپس تبدیل بخار آن به مایع به‌دست می‌آمد اما امروزه بنزن را به مقدار زیاد از نفت خام استخراج می‌کنند.

ساختار بنزن توسط فردریش آگوست ککوله شناسایی شد. انواع تقطیر دید کلی در اینجا ، منظور از تقطیر ، در واقع جداسازی فیزیکی برشهای نفتی در پالایشگاه است که اساس آن اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن ، سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. در این مقاله انواع روشهای تقطیر را در برج تقطیر بررسی می‌کنیم. تقطیر تبخیر ناگهانی در این نوع تقطیر ، مخلوطی از مواد نفتی که قبلا در مبدلهای حرارتی و یا کوره گرم شده‌اند، بطور مداوم به ظرف تقطیر وارد می‌شوند و تحت شرایط ثابت ، مقداری از آنها به صورت ناگهانی تبخیر می‌شوند. بخارات حاصله بعد از میعان و مایع باقیمانده در پایین برج بعد از سرد شدن به صورت محصولات تقطیر جمع آوری می‌شوند. در این نوع تقطیر ، خلوص محصولات چندان زیاد نیست. تقطیر با مایع برگشتی (تقطیر همراه با تصفیه) در این روش تقطیر ، قسمتی از بخارات حاصله در بالای برج ، بعد از میعان به صورت محصول خارج شده و قسمت زیادی به داخل برج برگردانده می‌شود. این مایع به مایع برگشتی موسوم است. مایع برگشتی با بخارات در حال صعود در تماس قرار داده می‌شود تا انتقال ماده و انتقال حرارت ، صورت گیرد. از آنجا که مایعات در داخل برج در نقطه جوش خود هستند، لذا در هر تماس مقداری از بخار ، تبدیل به مایع و قسمتی از مایع نیز تبدیل به بخار می‌شود.

نتیجه نهایی مجوعه این تماسها ، بخاری اشباع از هیدروکربنهای با نقطه جوش کم و مایعی اشباع از مواد نفتی با نقطه جوش زیاد می‌باشد.در تقطیر با مایع برگشتی با استفاده از تماس بخار و مایع ، می‌توان محصولات مورد نیاز را با هر درجه خلوص تولید کرد، مشروط بر اینکه به مقدار کافی مایع برگشتی و سینی در برج موجود باشد. بوسیله مایع برگشتی یا تعداد سینیهای داخل برج می‌توانیم درجه خلوص را تغییر دهیم. لازم به توضیح است که ازدیاد مقدار مایع برگشتی باعث افزایش میزان سوخت خواهد شد. چون تمام مایع برگشتی باید دوباره به صورت بخار تبدیل شود.

امروزه به علت گرانی سوخت ، سعی می‌شود برای بدست آوردن خلوص بیشتر محصولات ، به جای ازدیاد مایع برگشتی از سینیهای بیشتری در برجهای تقطیر استفاده شود. زیاد شدن مایع برگشتی موجب زیاد شدن انرژی می‌شود. برای همین ، تعداد سینیها را افزایش می‌دهند. در ابتدا مایع برگشتی را 100درصد انتخاب کرده و بعد مرتبا این درصد را کم می‌کنند و به صورت محصول خارج می‌کنند تا به این ترتیب دستگاه تنظیم شود.

انواع مایع برگشتی • مایع برگشتی سرد: این نوع مایع برگشتی با درجه حرارتی کمتر از دمای بالای برج تقطیر برگردانده می‌شود. مقدار گرمای گرفته شده ، برابر با مجموع گرمای نهان و گرمای مخصوص مورد نیاز برای رساندن دمای مایع به دمای بالای برج است. • مایع برگشتی گرم: مایع برگشتی گرم با درجه حرارتی برابر با دمای بخارات خروجی برج مورد استفاده قرار می‌گیرد. • مایع برگشتی داخلی: مجموع تمام مایعهای برگشتی داخل برج را که از سینی‌های بالا تا پایین در حرکت است، مایع برگشتی داخلی گویند. مایع برگشتی داخلی و گرم فقط قادر به جذب گرمای نهان می‌باشد. چون اصولا طبق تعریف اختلاف دمایی بین بخارات و مایعات در حال تماس وجود ندارد. • مایع برگشت دورانی: این نوع مایع برگشتی ، تبخیر نمی‌شود. بلکه فقط گرمای مخصوص معادل با اختلاف دمای حاصل از دوران خود را از برج خارج می‌کند. این مایع برگشتی با دمای زیاد از برج خارج شده و بعد از سرد شدن با درجه حرارتی کمتر به برج برمی‌گردد. معمولا این نوع مایع برگشتی در قسمتهای میانی یا درونی برج بکار گرفته می‌شود و مایع برگشتی جانبی هم خوانده می‌شود. اثر عمده این روش ، تقلیل حجم بخارات موجود در برج است. نسبت مایع برگشتی نسبت حجم مایع برگشتی به داخلی و محصول بالایی برج را نسبت مایع برگشتی گویند. از آنجا که محاسبه مایع برگشتی داخلی نیاز به محاسبات دقیق دارد، لذا در پالایشگاهها ، عملا نسبت مایع برگشتی بالای برج به محصول بالایی را به عنوان نسبت مایع برگشتی بکار می‌برند. تقطیر نوبتی این نوع تقطیرها در قدیم بسیار متداول بوده، ولی امروزه بعلت نیاز نیروی انسانی و ضرورت ظرفیت زیاد ، این روش کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. امروزه تقطیر نوبتی ، صرفا در صنایع دارویی و رنگ و مواد آرایشی و موارد مشابه بکار برده می‌شود و در صنایع پالایش نفت در موارد محدودی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین در موارد زیر ، تقطیر نوبتی از نظر اقتصادی قابل توجه می‌باشد.

• تقطیر در مقیاس کم • ضرورت تغییرات زیاد در شرایط خوراک و محصولات مورد نیاز • استفاده نامنظم از دستگاه • تفکیک چند محصولی • عملیات تولید متوالی با فرآیندهای مختلف

تقطیر مداوم امروزه بعلت اقتصادی بودن مداوم در تمام عملیات پالایش نفت از این روش استفاده می‌شود. در تقطیر مداوم برای یک نوع خوراک مشخص و برشهای تعیین شده شرایط عملیاتی ثابت بکار گرفته می‌شود. بعلت ثابت بودن شرایط عملیاتی در مقایسه با تقطیر نوبتی به مراقبت و نیروی انسانی کمتری احتیاج است. با استفاده از تقطیر مداوم در پالایشگاهها مواد زیر تولید می‌شود:

گاز اتان و متان بعنوان سوخت پالایشگاه ، گاز پروپان و بوتان بعنوان گاز مایع و خوراک واحدهای پتروشیمی ، بنزین موتور و نفتهای سنگین بعنوان خوراک واحدهای تبدیل کاتالیستی برای تهیه بنزین با درجه آروماتیسیته بالاتر ، حلالها ، نفت سفید ، سوخت جت سبک و سنگین ، نفت گاز ، خوراک واحدهای هیدروکراکینگ و واحدهای روغن سازی ، نفت کوره و انواع آسفالتها. بنزین برشی از نفت است که بین 70 تا 175 درجه سانتی‌گراد تقطیر می‌شود و محتوی هیدروکربورهای C5 تا C11 یا C12 می‌باشد. بنزین طبیعی که حدود 15% از نفت خام را تشکیل می‌دهد، در موتورهای احتراقی بکار می‌رود.

دید کلی 

سوخت‌های مایع را می‌توان از اثر هیدروژن روی زغال و مشتقات آن ، در دما و فشار زیاد بدست آورد. در این حال ، زغال خاکستری در حدود 8 تا 10 درصد وزنی از خود به جای گذارده و نفت خام ، به میزان 75 درصد وزنی زغال مصرف شده است. تاریخچه تولید بنزین گزارش‌های ثبت شده حاکی از آن است که در سال 1923 ، "برجیوس" اولین بار از روش هیدروژناسیون برای تولید بنزین استفاده کرد. در آن سال ، 350000 تن سوخت اتومبیل از این راه تهیه شد. در 1944، حدود 20 کارخانه برای تولید 3.5 میلیون‌تن سوخت مایع بکار مشغول بوده که از این مقدار 2.25 میلیون‌تن بنزین بوده است. امروزه از این روش برای تولید انواع بنزین مخصوصا بنزین هواپیما با خاصیت آرام سوزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌های بنزین ویژگی ضد ضربه یا آرام سوزی را بوسیله عدد اکتان که عبارت است از درصد ایزواکتان در مخلوطی از ایزواکتان و هپتان نرمال تعیین می‌کند. بدین منظور انفجار ناشی از مخلوطی از ایزواکتان و هپتان نرمال را در موتور استاندارد با هیدروکربور مورد نظر مقایسه می‌کنند. اجسامی با توان ضد انفجاری بیش از اکتان ، عددی بالاتر از 10 را اتخاذ می‌کنند. بر حسب معمول عدد اکتان بنزین اتومبیل در حدود 70 درصد و در مورد هواپیما این مقدار به 130 می‌رسد.

خاصیت آرام سوزی با افزودن ترکیبات مختلفی از قبیل ایزواکتان ، ایزوپنتان ، اتیل بنزین و ایزوپروپیل و برای افزایش بیشتر با تترا اتیل سرب تحقق می‌یابد. ترکیب اخیر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از واکنش بین PbNa و کلروراتیل حاصل می‌شود. با افزودن 4 میلی لیتر از آن به یک کیلوگرم اسانس ، عدد اکتان بنزین از 70 به 89 می‌رسد.

از آنجا که سرب در موتور رسوب کرده و اشکلاتی را ایجار می‌کند، آنرا با مخلوطی از کلرور یا برموراتیلن مخلوط کرده تا پس از احتراق ، سرب به صورت کلرور یا برمور که جسم فراری است درآمده و همراه گازهای حاصل از احتراق از موتور خارج شود. مزایای بنزین و سوخت‌های مایع نسبت به سوخت‌های جامد • پس از سوختن ، خاکستر بر جا نمی‌گذارند. • سوخت‌های مایع را می‌توان در محوطه‌ای دور از محل مصرف و به اشکال مختلف انبار کرد.

• سوخت مایع خود به خود آتش نمی‌گیرد و چنانچه فرار نباشد، در اثر ماندن فاسد نمی‌شود. • سوخت‌های مایع ، وزنشان 30% و حجمشان 50% کمتر از سوخت‌های جامد با همان ارزش حرارتی است.

نانو تكنولوژي و تبديل نفت خام و نفت سنگين به نفت سبك

مهندس سيد جواد احمد پناه مدير پروژه هيدروكانورژن هاي پژوهشگاه صنعت نفت توانست «فرآيند صنعتي هيدروكانورژن» را بصورت بين المللي به ثبت برساند. توسط اين فرآيند مي توان نفت خام و ته مانده هاي نفت سنگين را به نفت سبك تبديل نمود. به بيان ساده تر اينك با هزينه 2 دلار در هر بشكه مي توان يك بشكه نفت 30 دلاري را به يك بشكه نفت 60 دلاري تبديل نمود. اين فرآيند يك انقلاب در صنعت نفت به شمار مي رود كه با افتخار مي توان آنرا حاصل زحمات چندين مهندس ايراني دانست.

 

پالايش نفت

 

فرآيند پالايش نفت:

 

1. تفكيك

2. فرآيند هاي تبديلي. اين فرآيند ها اندازه و ساختار مولكولي هيدرو كربن ها را تغيير ميدهند.

 

¬الف. تجزيه (تقسيم)

ب. همسان‌سازي (تركيب)

ج. جايگزيني (نو آرائي)

 

3. فرآيند هاي عمل آوري

4. تنظيم و اختلاط

 

همانطور كه مي بينيد تجزيه يكي از قسمت هاي فرآيند هاي تبديلي است. هيدروكراكينگ، شكست كاتاليستي و شكست گرمايي كارهايي هستند كه در مرحله تجزيه صورت مي پذيرند.

 

هيدروكراكينگ يك فرآيند دو مرحله‌اي شامل كراكينگ كاتاليستي و هيدروژنا‌سيون مي‌باشد كه در طي اين مراحل خوراك ورودي، در حضور هيدروژن به محصولات با ارزش افزودة بيشتر شكسته مي‌شود. اين فرايند در فشار و دماي بالا و با حضور كاتاليست و هيدروژن انجام مي‌شود.

 

هيدروكراكينگ براي خوراك‌هايي مورد استفاده واقع مي‌شود كه فرايندهاي كراكينگ كاتاليستي يا تبديل كاتاليستي در مورد آن‌ها به سختي انجام مي‌گيرد مانند نفت خامي كه غني از آروماتيك‌هاي پلي‌سيكليك بوده يا حاوي غلظت‌هاي بالاي تركيبات گوگرد و نيتروژن كه مسموم‌كننده كاتاليست‌ها هستند، ميباشد.

 

پيش تر در وب سايت ستاد نانو تكنولوژي ايران خوانده بودم كه در هيدروكراكينگ بطور معمول از كاتاليست‌هاي آلومينا، زئوليت‌ها و پلاتين استفاده مي‌شود، اما به تازگي آقاي فوكوياما براي هيدروكراكينگ يك كاتاليست تازه اختراع نموده است (پلاتين- نيكل- موليبدن روي پايه زئوليتي) كه در هيدرو كراكينگ نفت هاي سنگين مورد استفاده قرار مي گيرد.

 

                                                      

 

به نظر مي رسد كه هيدروكانورژن (هيدروژناسيون+ كراكينگ) كاتاليستي، يك فرآيندي شكست كاتاليستي است كه در آن از يك نانو كاتاليست خاص استفاده مي شود كه باعث تصحيح فرآيند هيدروكراكينگ معمولي مي شود.

 

مزاياي هيدروكانورژن

 

1.       درصد تبديل بالا (90 درصد)

2.       تشكيل نشدن كك

3.       كاهش حداقل 60 درصد از گوگرد

4.       قابليت بازيابي كاتاليست تا 95 درصد

5.       حذف واكنش هاي پليمريزاسيون

6.       سادگي عمليات نسبت به روش هاي مشابه

7.       انعطاف پذيري بالا نسبت به شدت جريان و تركيبات فلزات و گوگرد

8.       توليد بخار مورد نياز واحد از بخش بازيابي كاتاليست

9.       ضريب بالاي بازدهي سرمايه و هزينه پايين كاتاليست

10.   تميزي واكش از نظر زيست محيطي در مقايسه با روش هاي مشابه

 

به نظر مي رسد كه اين طرح با توجه به ويژگي هاي منحصر به فردي كه در بالا بيان شد، مي تواند از ارزش افزوده بالايي برخوردار باشد. با يك حساب سر انگشتي اگر روزانه 10000 بشكه نفت سنگين 30 دلاري را با هزينه 2 دلار براي هر بشكه، به بشكه اي 60 دلار تبديل كنيم ارزش افزوده اي معادل روزانه 280000 دلار خواهيم داشت كه بسيار جالب توجه خواهد بود و اقتصادي بودن طرح به جرأت قابل دفاع و تحسين مي باشد.

 

 

«نانو تكنولوژي» تمام آينده است.

کاربرد SAM ها در بیوسنسورهای نانویی

کاربرد SAM ها در بیوسنسورهای نانویی

 

علاوه بر اهميت تئوريک و تکنيکي SAM‌‌ها، کاربرد آنها در زمينه (نانوتکنولوژي) جهش قابل توجهي را در زمينه توانايي تک لايه‌ها براي سازمان‌دهي خوشه‌هاي ملکولي در مقياس‌هاي طولي دقيق و کنترل شده فراهم آورده است. اين فرآيند با استفاده از ملکول‌هاي فعال داراي گروه‌هاي فعال انتهايي مختلف صورت مي‌گيرد. اين روش، امکان انتخاب نوع فعاليت تک‌لايه‌ها مورد نظر را براي کنترل بهتر ساختارهای نانو از طريق اتصال نانوخوشه‌هاي پراکنده فلزات و يا نيمه‌هادي‌ها فراهم مي‌سازد. اين ساختار کاربردهاي متعددي در زمينه الکترونيک بيوملکولي و ساخت بيوسنسورها دارد در حاليکه خصوصيات نوري و الکترونيک اين ساختارها را مي‌توان از طريق انتخاب ملکول‌هاي فعال مناسب (شکل‌گيري شبکه‌ها) به صورت فضايي تنظيم نمود.

در طول سال‌هاي اخير، تحقيقات در زمينه ساخت بيوسنسورهاي جديد همگام با توسعه بيوسنسورهاي موجود به سرعت رشد کرده است. نيروي محرکه عمده براي اين دسته از فعاليت‌هاي تحقيقي رشد تقاضا براي بيوسنسورهاي کوچک، به ويژه براي کاربردهاي تشخيصي مي‌باشد. در هر حال ساخت چنين دستگاههايي به شرايط ويژه‌اي از قبيل اندازه قطعات، پاسخ انتخابي آناليت، زمان پاسخ سريع و سازگاري با مدارهاي الکتريکي نياز دارد. با وجود اينکه تمايل بازار براي اينگونه تجهيزات حسگر کوچک براي کاربردهاي بيولوژيک پزشکي به سرعت در حال رشد است، بعضي از بيوسنسورهاي موجود فاقد اين خصوصيات هستند و اميد مي‌رود مواد جديد و پيشرفته اين مشکلات را برطرف سازند. با توجه به اين مشکلات، تک‌لايه‌هاي خود سامان‌يافته توانايي‌هاي بالقوه‌اي را در زمينه اين نوع کاربردها دارا مي‌باشند. اين توانايي‌ها دلايل متنوعي دارند. در درجه اول، از آنجاييکه اين مواد از حداقل منابع استفاده مي‌کنند، دستگاه‌هاي ساخته شده با استفاده از اين مواد داراي اندازه‌هاي کوچکي مي‌باشند. براي مثال يک تک‌لايه شامل 10¹³ ملکول بر سانتيمتر مربع و يا تنها 10^-10 moles/cm² مي‌باشد. از طرف ديگر درجه نظم بالا و طبيعت متراکم SAM‌‌هاي ساخته شده از زنجيرهاي آلکان تيول شبيه به محيط ساختارهاي دو‌لايه‌اي ليپيدي است. اين ساختار يک سوبستراي جديد را براي بيوملکول‌هاي تثبيت شده (آنتي‌بادي‌ها، آنزيم‌ها، نوکلئيک اسيدها) و يا سيستم‌هاي بيولوژيک (گيرنده‌ها، سلولهاي کامل) فراهم مي‌سازد. گذشته از موارد ذکر شده، فرآيند آسان تشکيل SAM و سازگاري با سوبستراهاي فلزي (طلا، نقره و غيره) براي اندازه‌گيري‌هاي الکتروشيميايي مزاياي خاصي را براي استفاده از اين نوع بيوسنسورها ايجاد مي‌کند. اين مزايا شامل اندازه‌گيري آسان جريان و پتانسيل مي‌باشند. پايداري شيميايي تک‌لايه‌ها حتي بعد از جفت شدن با ملکول‌هاي تثبيت شونده مورد نظر، اين مواد را براي استفاده در بيوسنسورها مناسب مي‌سازد. اين مواد همراه با يک مبدل الکتروشيميايي، نوري يا پيزوالکتريک به عنوان اجزاي تشکيل دهنده بيوسنسور يا ايمونوسنسور مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

از آنجاييکه SAM به صورت يک لايه تماسي بين سطح يک فلز بي‌اثر و يک نمونه موجود در محلول يا فاز بخار عمل مي‌کند، مزاياي آن براي استفاده در سيستم‌هاي تشخيص ملکولي و (يا حسگرهاي شيميايي) واضح مي‌باشد. انتخاب پذيري بالايي که بيوملکولهايي از قبيل آنتي‌بادي‌ها، نوکلئيک‌اسيد‌ها و يا حتي سيستم‌هاي سازمان يافته‌اي از خود نشان مي‌دهند را مي‌توان براي تشخيص ملکول‌ها به کار گرفت. گذشته از اين، تثبيت اين بيومکول‌ها با استفاده از SAM  تنها به حداقل مقدار ممکن (تک لايه) از آنها نياز دارد در حاليکه فعاليت بيولوژيک اين ملکول‌ها به همان صورت باقي مي‌ماند.

روش‌هاي تبديل مختلفي از قبيل روش‌هاي تبديل الکتروشيميايي، نوري يا پيزوالکتريک براي حس کردن بيولوژيک ملکول‌هاي آناليت مورد استفاده قرار مي‌گيرند که انتخاب روش مطلوب به مقدار آناليت، محيط و زمان پاسخ بستگي دارد. در سيستم‌هايي که اخيرا ابداع شده‌اند، کنترل فرآيند تثبيت و جهت‌گيري ملکول‌ها امکان انعطاف پذيري بالايي را در طراحي بيوسنسورها به وجود آورده است

نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی

تعريف نانوتکنولوژي و آشنايي با آن
نانوتکنولوژی، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولي و اتمي و استفاده از خواص است که در آن سطوح ظاهر ميشود. از همين تعريف ساده برميآيد که نانوتکنولوژی يک رشته جديد نيست، بلکه رويکردي جديد در تمام رشته هاست. براي نانوتکنولوژي کاربردهايي را در حوزه های مختلف از غذا، دارو، تشخيص پزشکي و بيوتکنولوژي تا الکترونيک، کامپيوتر، ارتباطات، حملونقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي برشمرده اند.کاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فن آوري را به عنوان يک زمينه فرا رشتهاي و فرابخش مطرح نموده است.
هر چند آزمايشها و تحقيقات پيرامون نانوتکنولوژي از ابتداي دهه 80 قرن بيستم بطور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باورنکردني نانوتکنولوژي در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد که نظر تمامي کشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يکي از مهمترين اولويتهاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و يکم محسوب نمايند .
استفاده از اين فنآوري در کليه علوم پزشکي، پتروشيمي، علوم مواد، صنايع دفاعي، الکترونيک، کامپوترهاي کوانتومي و غيره باعث شده که تحقيقات در زمينه نانو به عنوان يک چالش اصلي علمي و صنعتي پيش روي جهانيان باشد. لذا محققين، اساتيد و صنعتگران ايراني نيز بايد در يک بسيج همگاني، جايگاه، موقعيت و وضعيت خويش را در خصوص اين موضوع مشخص نمايند و با يک برنامه ريزي علمي دقيق و کارشناسانه به حضوري فعال و حتي رقابتي سالم در اين جايگاه، عرض اندام و ابراز وجود نمايند و براي چنين کاري طراحي يک برنامه منسجم، فراگير و همه جانبه اجتناب ناپذير است.

نانوكاتاليست هاي زيست محيطي :

شايد بتوان گفت كه اولين كاربرد اين كاتاليستها كه به مرحله اجرا در مقياس انبوه رسيده است، استفاده از آن در تصفية گازهاي خروجي از اگزوز اتومبيل ها باشد. در ابتدا اين عمل تنها توسط كاتاليستهاي بر پايه پلاتين انجام مي شد. اين نوع كاتاليست كارايي خوبي را نشان مي داد اما از اين جهت كه بسيار گران قيمت بود،‌ لازم بود تا جايگزين ارزان و مناسبي براي آن در نظر گرفته شود. از اين رو كاتاليستهاي نانوساختار ارزان قيمتي توليد شد كه داراي كارايي مناسبي بودند و به همين علت به سرعت جاي خود را پيدا كردند. اين نوع كاتاليزورها كه به نامهاي TMC  و TMOC شناخته مي شوند قادرند تا اكسيد هاي نيتروژن و گوگرد حاصل از احتراق را به مواد سالم تبديل نمايند .

كاربرد ديگر نانوكاتاليست ها در تصفيه آب، هوا و حذف فلزات سنگين است. اين كاتاليست ها اغلب حاوي نانوپودرهاي دي اكسيد تيتانيوم هستند كه در مجاورت نور فرابنفش قادر است طي واكنش هاي زنجيره اي راديكالي، آلاينده هاي مورد نظر را اكسيد و تجزيه كند و به اين ترتيب خطر آلايندگي آنها را كاهش داده يا از بين ببرد.

مهندسي DNA و کاربرد آن در «نانوتکنولوژي»

فلسفه استفاده از بيومولکولها براي توسعه دستگاه‌هاي «نانوتکنولوژي»، توسط محققيني که در گذشته استفاده از ماکرومولکول‌هاي بيولوژيکي را به عنوان اجزاء سيستم‌هاي نانوساختار پيشنهاد داد‌ه‌اند، ارائه شده است.

بيوتکنولوژيست‌هاي زيادي، با اميد بهبود کارايي DNA در زمينه سلولي يا براي اصلاح کردن سطح بيان ژن و يا براي بهينه کردن طبيعت محصول ژنتيکي اقدام به طراحي توالي‌هاي خاصي مي‌کنند، به طور مشابه اغلب سرمايه‌گذاري‌ها متوجه تصحيح جلوه‌هاي مولکولي DNA طبيعي مي‌گردد. با اين وجود، عنوان اين قسمت - «مهندسي DNA» - شامل انتخاب توالي‌هايي از DNA با نوکلئوتيدهاي مرسوم مي‌باشد که جهت مقاصد «نانوتکنولوژي»، از جمله توليد سطوح، شکل‌ها و آرايش‌هاي دوم و سوم خاص استفاده ‌مي‌گردند.

اکنون به خوبي آگاهيم که کليد اصلي بررسي نقش بيولوژيکي DNA در اتصال ويژه بازهاي آن نهفته است که: آدنين (A) با تيامين (T)، و گوانين (G) با سيتوزين (C) جفت مي‌شوند و دو تک رشته مارپيچ دوتايي  (Double Helix (DH))  را کنار هم نگه مي‌دارند. نوع آشناي DH، که از اين اندرکنش‌هاي مکمل حاصل مي‌شود، از لحاظ علوم سطحي به صورت خطي قرار دارد، به اين مفهوم که محور آن شاخه‌دار نيست. اگرچه با طراحي توالي‌هاي مناسب، امکان سنتز سيستم‌هايي که مولکول هاي شاخه دار DNA را توليد مي‌کنند، وجود دارد.

پلاتین

اطلاعات اولیه

Iridium - Platinum - Gold

Pd
Pt
Ds

جدول کامل

عمومی

نام, علامت اختصاری, شماره

Platinum, Pt, 78

گروه شیمیایی

فلز انتقالی

گروه, تناوب, بلوک

10 , 6 , d

جرم حجمی, سختی

21090 kg/m³, 3.5

رنگ

سفید مایل به خاکستری

خواص اتمی

وزن اتمی

195.078 amu

شعاع اتمی (calc.)

135 (177) pm

شعاع کووالانسی

128 pm

شعاع واندروالس

175 pm

ساختار الکترونی

Xe]4f¹⁴5d⁹6s¹]

^-e بازای هر سطح انرژی

2, 8, 18, 32, 17, 1

درجه اکسیداسیون (اکسید)

2, 4 (باز ملایم)

ساختار کریستالی

مکعبی face centered

خواص فیزیکی

حالت ماده

جامد

نقطه ذوب

2041.4 K (3214.9 °F)

نقطه جوش

4098 K (6917 °F)

حجم مولی

9.09 ש»10^-6 ««متر مکعب بر مول

گرمای تبخیر

510 kJ/mol

گرمای هم‌جوشی

19.6 kJ/mol

فشار بخار

0.0312 Pa at 2045 K

سرعت صوت

2680 m/s at 293.15 K

متفرقه

الکترونگاتیویته

2.28 «درجه پائولینگ)

ظرفیت گرمایی ویژه

130 J/kg*K

رسانائی الکتریکی

09.66 10⁶/m اهم

رسانائی گرمایی

71.6 W/m*K

1^st پتانسیل یونیزاسیون

870 kJ/mol

2^nd پتانسیل یونیزاسیون

1791 kJ/mol

پایدارترین ایزوتوپها

ایزو	وفور طبیعی	نیمه عمر	DM	DE MeV	DP
^190Pt	0.01%	6.5 E11 y	α	3.249	^186Os
^192Pt	0.79%	Os با114 نوترون پایدار است
^193Pt	{syn.}	50 y	ε	0.057	^193Ir
^194Pt	32.9%	Ir با 116 نوترون پایدار است
^195Pt	33.8%	Ir با 117 نوترون پایدار است
^196Pt	25.3%	Ir با 118 نوترون پایدار است
^198Pt	7.2%	Ir با 120 نوترون پایدار است

واحدهای SI))& STP)) استفاده شده ، مگر آنکه ذکر شده باشد.

پلاتین ، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که علامت آن Pt بوده و عدد اتمی آن 78 می‌باشد. پلاتین یک فلز انتقالی خاکستری مایل به سفید که هادی جریان الکتریسیته بوده ، قابل انعطاف ، سنگین و بسیار باارزش است بوده و در مقابل خورده شدن و اکسیداسیون مقاوم بوده و در برخی از معادن مس و نیکل یافت می‌شود. از پلاتین در جواهرات , تجهیزات آزمایشگاهی ، اتصالات الکتریکی ، دندانپزشکی و دستگاه ضد آلودگی در اتومبیل استفاده می‌شود.

تاریخچه

پلاتین از واژه اسپانیولی Platina که به معنی نقره کوچک می‌باشد، گرفته شده است. سالهای زیادی است که پلاتین طبیعی و پلاتین غنی شده آلیاژی شناخته شده است. این فلز توسط سرخپوستهای کلمبیایی استفاده می‌شده است و اولین مرجع اروپایی به پلاتین در سال 1557 در نوشته‌های انسان‌شناس ایتالیایی " Julius Caesar Scaliger" دیده می‌شود که از آن ، به‌عنوان یک فلز اسرار آمیز که از معادن آمریکای مرکزی بین Darién ( پاناما ) و مکزیک استخراج شده و نیز گفته شده است: "تا کنون حتی با هنرهای اسپانیایی ها هم غیر قابل ذوب است."

اسپانیائی‌ها این فلز را وقتی اولین بار وارد اسپانیا شدند Platina نامیدند. آنها به آن ، به چشم یک ناخالصی در نقره ای که استخراج می‌کردند نگاه می‌کردند و اغلب از آن صرف نظر می‌کردند.

پلاتین توسط "Antonio De Ulloa" ستاره شناس و "Don Jorge Juan y Santacilia" کشف شد. هر دوی آنها توسط پادشاه فیلیپ پنجم برای پیوستن به یک ماموریت جغرافیائی در پرو که از 1735 تا 1745 طول کشید، دعوت شدند. در میان چیزهای دیگر در کلمبیا اولوا ، Platina del pinto را مشاهده کرد که فلزی بی‌استفاده بود که به همراه طلا در New Granada (کلمبیا) پیدا شده بود.

privateerهای انگلیسی کشتی اولوا را در سفر بازگشت توقیف کردند. اگر چه در انگلستان با او خوش رفتاری شد و حتی در انجمن سلطنتی عضو شد، تا سال 1748 از انتشار یافته‌هایش در مورد فلز ناشناخته منع شد. قبل از آن در سال 1741 ، "Charles Wood" مسقلا این عنصر را جدا کرده بود.

پلاتین در حال حاضر با ارزشتر و گرانتر از طلا می‌باشد و از این جهت جایزه‌های پلاتینی بهتر از جایزه‌های طلایی می‌باشند. قیمت پلاتین بسته به فراوانیش تغییر می‌کند، ولی معمولا 8 برابر طلا ارزش دارد. برای مدتهای طولانی تعریف استاندارد متر بر اساس فاصله بین دو علامت بر روی شمش پلاتین-ایریدیوم بود که در سور ( Sevres )نگهداری می‌شد، تعیین شده بود. از این فلز همچنین در تعریف "Standard Hydrogen Electrode" نیز استفاده می‌شود.

پیدایش

پلاتین معمولا به حالت خالص و یا در سنگ معدن اسپریلیت ( آرسنید پلاتین PtAs₂ ) که بزرگترین منبع این فلز است، یافت می‌شود. آلیاژ طبیعی پلاتین و ایریدیوم Platiniridium بوده که در Cooprite معدنی ( سولفید پلاتین، Pt S ) یافت می‌شود.

این فلز معمولا با مقدار کمی از دیگر فلزات خانواده پلاتین که در مواد آبرفتی در کلمبیا ، اونتاریو و کوه‌های اورال و در برخی از ایالتهای غربی آمریکا یافت می‌شوند، همراه است.

پلاتین از نظر اقتصادی به‌عنوان محصول جانبی فراوری سنگ معدن نیکل تولید می‌شود. حجم عظیم سنگ معدن فرآوری شده نیکل ، نشانگر این است که پلاتین تنها 2 در میلیون از این سنگ معدن می‌باشد.

خصوصیات قابل توجه

این فلز در هنگامی که خالص باشد، بسیار زیبا و به رنگ نقره‌ای مایل به سفید بوده ، هادی جریان الکتریسیته و نرم و قابل انعطاف می‌باشد. این فلز در برابر خوردگی مقام است. ویژگیهای کاتالیزوری فلزات گروه ششم از خانواده پلاتین بسیار برجسته و مهم می‌باشد. ( توجه داشته باشید که هیدروژن و اکسیژن در مجاورت پلاتین منفجر می‌شوند). دوام بالا و خاصیت ضد تیرگی پلاتین دلیل استفاده از این فلز در ساخت جواهرات ظریف و زیبا می‌باشد.

دیگر ویژگی‌های ممتاز این فلز ، پایداری در برابر واکنشهای شیمیایی و دماهای بالا و خاصیت پایدار الکتریکی می‌باشد. از تمامی این ویژگی‌ها در صنعت استفاده می‌شود. پلاتین در مجوارت با هوا در هیچ درجه ای اکسید نمی‌شود، اما توسط سیانیدها ، هالوژنها ، گوگرد و بازهای قوی خورده می‌شود. این فلز در اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک حل نمی‌شود، ولی به‌راحتی در محلول تیزاب سلطانی حل می‌شود ( اسید کلروپلاتینیک را به وجود می‌آورد ). حالتهای اکسیداسیون پلاتین +2،+3 و +4 می‌باشند.

کاربردها

،از پلاتین در جواهرات ، سیم ، ساخت ظروف با تحمل حرارتی بالا برای مصارف شمیایی و کوره‌های برقی حرارت بالا استفاده می‌شود.

• از پلاتین خوب جدا شده به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. برای مثال در مبدلهای کاتالیزوری خودروها و فرایندهای صنعتی مختلف مانند ساخت اسید سولفوریک استفاده می‌شود.
  
  
• این فلز می‌تواند مقدار زیادی از گاز هیدروژن را جذب کرده ، هنگامی که حرارت داده می‌شود، آن را آزاد کند. از این جهت به‌عنوان منبع ذخیره گاز در وسایل نقلیه و در سلول سوختی مطالعه می‌شود.
  
  
• صنایع شمیایی از مقدار قابل توجهی پلاتین یا آلیاژ پلاتین- رادیوم به‌عنوان کاتالیزور و به شکل توری ریزبافت برای کاتالیز کردن اکیسیداسیون انتخابی آمونیاک برای تهیه اکسید نیتریک که ماده خام برای کودها و مواد منفجره می‌باشد و اسید نیتریک استفاده می‌کنند.
  
  
• پلاتین‌های کاتالیزوری در تصفیه نفت خام و بهسازی فرایند تولید بنزین اکتان بالا و همچنین ترکیبات معطر در صنعت پتروشیمی کاربرد دارند.
  
  
• ضریب انبساط این فلز برابر با شیشه‌های Soda-Lime-Silica بوده و در ساخت الکترودهای آب‌بندی شده در سیستمهای شیشه‌ای کاربرد دارد.
  
  
• آلیاژ پلاتین و کبالت ، خاصیت مغناطیسی عالی دارد. آلیاژی که از 76% پلاتین و 23% کبالت تشکیل شده باشد، از نظر مغناطیسی بسیار قوی می‌باشد.
  
  
• آلیاژ 10/90 پلاتین/اوسمیوم برای ساخت ضربان ساز قلب ، دریچه‌های جایگزین و سایر کاشه‌های جراحی استفاده می‌شود.
  
  
• این فلز در پوشش کلاهکهای دماغه موشکها و نازل سوخت موتور جت و دیگر وسایلی که می‌بایست با ضریب اطمینان بالایی در حرارتهای بالا و در تناوبهای زمان طولانی کار کنند، کاربرد دارد.
  
  
• سیمهای پلاتینی ، وقتی در معرض متیل الکل قرار می‌گیرند، با رنگ قرمز تیره می‌درخشند، درست همانند کاتالیزوری که الکل را به فرمالدئید تبدیل می‌کند. این پدیده به‌صورت تجاری در ساخت فندک سیگار و دست‌گرم‌کنها استفاده می‌شود.
  
  
• Cis-platin با فرمول PtCl₂(NH₃)₂ ، دارویی است که در درمان انواع خاصی از سرطان‌ها که شامل سرطان خون (Lukemia) و سرطان بیضه می‌شود، کاربرد دارد.

ایزوتوپها

پلاتین طبیعی از 5 ایزوتوپ پایدار و یک رادیوایزوتوپ Pt-190 که نیم عمر بسیار طولانی 6 میلیارد سال را دارد تشکیل شده است. ایزوتوپهای رادیواکتیوی زیاد دیگری نیز برای این عنصر وجود دارند که پایدار ترین آنها Pt-193 بوده که نیمه عمر آن 50 سال می‌باشد.

هشدارها

این فلز بدلیل طبیعت غیر واکنشی خود برای سلامتی مساله ساز نیست، با این حال تمام ترکیبات پلاتین به‌شدت سمی هستند.

استخراج پلاتين از كاتاليست مستعمل فرآيند اكسيداسيون

ابتدا ذرات كاتاليست خرد مي‌گردد و در دماي 500 درجه سانتيگراد و به مدت 8 ساعت در حضور مقدار كافي اكسيژن قرار داده مي‌شود، در اين شرايط كك و تركيبات آلي موجود اكسيد شده و CO2 توليد مي‌گردد. سپس كاتاليست‌ها در حضور اسيد فرميك و به مدت 30 دقيقه توسط اسيد فرميك واكنش داده سايت‌هاي فلزي احيا مي‌گردد. در مرحله بعد ذرات جامد كاتاليست از اسيد فرميك جدا مي‌شود و در حضور اسيد كلريدريك به ميزان  5 برابر مقدار آن‌ها و در دماي 100 درجه سانتيگراد حرارت داده مي‌شود. كاتاليست‌ها در حضور تيزآب قرار داده مي‌شوند تا تيزآب و اسيد كلريد بطور مجزا تبخير شود. پس از خالص‌سازي با هيدروكسيد سديم آهن، مس و ساير فلزات رسوب تشكيل مي‌دهند و نهايتاً پلاتين در حضور محلول سديم بور هيدريد به صورت رسوبات سياه‌رنگ جدا مي‌شود

استخراج معادن طلا

استخراج معادن طلا
   استخراج سنگ معدني طلادار از معادني که اکتشاف آنها به طور کامل به اتمام رسيده است، با توجه به اطلاعات زمين شناسي و معدني که از طريق عمليات اکتشافي حاصل شده طراحي مي گردد.
   شکل توده يا رگه ي ماده ي معدني در دل زمين در پايان اکتشافات تکميلي مشخص و موقعيت آن در ابعاد مختلف سطحي و عمقي معين مي شود. در صورتي که معدن از دو بخش زون اکسيده و سولفيدي تشکيل شده و نظر اين باشد بخش اکسيده به روشي جدا از روش مورد نظر جهت استحصال طلا از سنگ هاي سولفيدي عمل شود ( در نتيجه محدوده ي اين دو زون هم مشخص شده است).
   لذا با توجه به اطلاعات موجود طرح لازم و مناسب جهت معدن مورد نظر تهيه مي شود.
  

نمايي از معدن روباز در استراليا

نحوه استخراج در معدن روباز

    استخراج معدن عموما به يکي از دو طريق روباز و زيرزميني انجام مي گيرد:
   الف) روش استخراج روباز(openpite)
   اين روش در مورد ذخايري که داراي ضخامت قابل ملاحظه اي بوده و در قسمت سطح زمين نياز به خاک برداري و باطله برداري زيادي نداشته باشد به کار برده مي شود. براي استخراج سنگ معدن معمولا معدن را به صورت پلکاني باز مي کنند( معدن طلاي چاه خاتون موته – اصفهان ). باز کردن معدن و ايجاد پله ها در صورت نرم بودن طبقات تشکيل دهنده ي سنگ معدن به وسيله ي بلدوزر انجام مي پذيرد در اين حالت پس از آماده شدن پله ها، استخراج و بهره برداري ماده ي معدني به وسيله ي بلدوزر انجام مي پذيرد در اين حالت پس از آماده شدن پله ها، استخراج و بهره برداري ماده ي معدني به وسيله بلدوزر و ماشين آلات بارگيري و حمل و نقل کننده ي مواد معدني و در بعضي موارد به وسيله ي ماشين آلات مدرن و بهره گيري از نوار نقاله صورت مي گيرد در موادي که طبقات تشکيل دهنده ي ماده ي معدني از سنگ هاي سخت وسيليسي باشد استخراج و بهره برداري ماده ي معدني به وسيله ي حفر چال ها و آتش باري به وسيله ي مواد ناريه انجام مي گيرد. روش هاي روباز از نظر نوع و ارتفاع پله ها به انواع مختلفي تقسيم بندي مي شوند که هر يک به نام روش خاصي نامگذاري مي شوند.

استفاده از MTBE در بنزین و اثرات زیست محیطی آن

 (متيل ترسيو – بوتيل اتر) يك ماده آلي اكسيژن دار است كه امروزه در ايران و برخي كشورهاي جهان به صورت گسترده در بنزين بدون سرب استفاده مي شود در ابتداي انتخاب و استفاد ه از اين ماده در سوخت مزاياي زيست محيطي آن مورد توجه بود ولي اكنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنيا مشخص شده است كه MTBE داراي امكان تاثيرات سوء روي انسان بوده و داراي پتانسيل آلودگي محيط زيست است. ورود MTBE به منابع آب و خاك به روشهاي مختلف انجام مي گيرد .MTBE در خاك بسيار متحرك است و حركت آن در آب تابع قوانين حركت آب در خاك است. MTBE مقاومت زيادي به تخريب زيستي دارد و نيمه عمر آن در آب بالاست ، جذب آنها توسط ذرات خاك ضعيف است ،حلاليت بالايي در آب دارد و بسيار متحرك است. اين عوامل باعث حركت MTBE به سمت آبهاي زير زميني و جمع اين ماده در اين آبها مي گردد و از آنجا كه آبهاي زيرزميني در شرب و كشاورزي استفاده دارند با تهديد سلامتي انسان و طبيعت باعث معضلات زيست محيطي مي گردد درحال حاضر USEPA حد مجاز اين ماده در آبهاي آشاميدني راppb 40-20 تعيين كرده است. با توجه به مصرف گسترده MTBE در ايرا ن قبل از آنكه اين ماده به معضل زيست محيطي در كشور تبديل گردد بايد راهكاري مناسب ارائه و جهت عدم مصرف آن اقدام شود.

Methyl tert-butyl ether

Chemical name

2-Methoxy-2-methylpropane

Other names

Methyl tert-butyl ether

Methyl t-butyl ether

MTBE
tBME

Chemical formula

C5H12O

Molecular mass

88.15 g/mol

CAS number

[1634-04-4]


Density

0.7404 g/cm³


Melting point

−109 °C


Boiling point

55.2 °C


Flash Point

-10 °C


Refractive index

1.369

SMILES

CC(C)(C)OC

مقدمه:

متيل ترسيو يک ماده آلی مصنوعی اکسيژن دار است که پس از اثبات جنبه های سوء بهداشتی و زيست محيطی سرب بعنوان جايگزين آن معرفی و امروزه در ايران و برخی از کشورای جهان بصورت گسترده در بنزينهای بدون سرب استفاده می شود.توجه به اين ماده در دهه ۷۰ ميلادی آغاز و مصرف آن در دهه ۸۰ و ۹۰ ميلادی در جهان افزايش يافت. در ابتدای انتخاب و استفاده از اين ماده در سوخت مزايای زيست محيطی آن مورد توجه بود که مهمترين آنها افزايش عدد اکتان بنزين٫ کاهش نشر گازهای آلاينده منتشر از اگزوز خودرو مانند منواکسيد کربن و ازن ٫ حذف سرب از بنزين به همراه تاثير بهبود نسبی کيفيت هوا ٫توليد آسان و سهولت اختلاط با بنزين می باشد ولی اکنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنيا مشخص شده است که MTBE دارای امکان تاثيرات سوء روی بدن انسان و مضرات زيست محيطی بودند و آلودگی آبها زير زمينی از مهمترين جنبه های زيست محيطی آن می باشد . در آمريکا از سال ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۱ ميلادی دو سيستم تامين کننده نياز آب شرب شهری بخاطر آلودگی MTBE برای اين منظور غير قابل استفاده شدند. در سانتامونيکای آمريکا حداقل ۵۰ درصد از کل آب شهری که از منابع زيرزمينی تامين می شدبرای شرب غير قابل استفاده گرديد بطوريکه ۵/۳ ميليون دلار برای جايگزين و تامين آب شرب منطقه هزينه شد. وجود MTBE در کاليفرنيا در نمونه های شهری عموما با مقادير کمتر از ۲mg/l گزارش شده است. در شرايط خاص در جاهايی که قايقهای موتوری استفاده می شد غلظت اين ماده در آن آبها به۱۲ppm هم می رسد. در تحقيقی که در سال۱۹۹۶ توسط USGS در ۱۶ شهر آمريکا انجام شد ٫ مقدار MTBE موجود در آبهای سطحی بين µg/L 100-2/0 گزارش شد که غلظتهای بيشتر بين ماه های اکتبر تا مارس واقع شده است. در آمريکا به خاطر تاثيرات اين ماده در انسان و محيط زيست به ويژه آلودگی منابع آب اعتراضات فراوانی نسبت به ادامه مصرف آن وجود دارد ودر بعضی مناطق استفاده از MTBEممنوع شده است . در اين مقاله در بررسی توانايی MTBEدر آلودگی منابع آب سه محور اصلی مورد توجه است :

1- تاثيرات MTBE روی سلامتی انسان 2- چگونگی ورود MTBE به منابع آب

3- سرنوشت MTBE در منابع آب

خصوصيات MTBE :
متيل ترسيو بوتيل اتر يک ترکيب آلی با فرمول شيميايی C5H12O می باشد در دما وفشار استاندارد مايعی بی بيرنگ ٫ قابل اشتعال و قابل احتراق است . جرم مولکولی آن ۱۵/۸۸ بوده و دارای نقطه ذوب ۹-ـ درجه سانتی گراد ونقطه جوش ۶/۵۳ - ۲/۵۵ درجه سانتی گراد
می باشد . چگالی اين ماده ۷۴۴/۰ ۷۵۸/۰ گزارش شده است . انحلال پذيری MTBE در آب بسيار بالاست 540mg/L گرارش شده است .
تاثيراتMTBE روي سلامت انسان:
انسان از سه طريق خوردن يا آشاميدن ، اشتنشاق وتماس پوستي مي تواند در معرض MTBE قرار گيرد و سلامتي او تهديد گردد كه از اين بين بلع مهمترين راه ورود اين ماده به بدن انسان است و عمدتاً از طريق آشاميدن آب آلوده انجام مي شود، ضمن آنكه استحمام با آب گرم آلوده نيز فراريت آن را افزايش داده و باعث استنشاق اين ماده مي گردد . تاثيرات اين ماده روي بدن به دو قسمت سرطاني و غير سرطاني تقسيم مي شود . به دليل زمان نسبتاً كوتاه از آغاز مصرف گسترده اين ماده تحقيقات ومطالعات كافي براي بررسي تاثيرات سرطان زائي در انسان انجام نشده است ولي اين موضوع هنگاميكه حيوانات آزمايشگاهي به صور مختلف در معرض مقادير بالايMTBE قرار گرفتند اثبات گرديد. در يك آزمايش در اثر بلعيدن MTBE در موشهاي صحرايي ماده به مقدار mg 1000 به ازاء هر كيلوگرم وزن بدن در روز طي يك دوره 104 روزه اين موشها به سرطان خون مبتلا شدند وهمين آزمايش در موشهاي صحرايي نر در دوره فوق باعث بروز تومورهاي بيضوي در آنها گرديد. طي تحقيقاتي در يك دوره18 ماهه ، استنشاق اين ماده توسط موشهاي صحرايي نر وماده صورت گرفت و خاصيت سرطان زايي MTBE در اين حيوانات آزمايشگاهي مشاهده گرديد . بر همين اساس USEPA اين ماده را در گروه داراي امكان سرطان زائي قرار داده است . در مورد تا ثيرات غير سرطاني MTBE، از مهمترين وشايعترين عوارض تنفس آن در انسان سردرد ،سرگيجه،تهوع،آلرژي و مشكلات تنفسي مي باشد در آزمايشي روي موش صحرايي با بلعيدن mg 70 به ازاء هر كيلوگرم وزن بدن در روز تاثيري مشاهده نشد واز mg 100 به ازاء هر كيلوگرم وزن بدن در روزعوارض آن مشاهده گرديد. براي ارزيابي صحيح از سميت اين ماده بر روي آنسان نياز به مطالعات وتحقيقات بيشتري مي باشد . ضمن آنكه در مواردي مانند تاثير روي ژنتيك ،توليد مثل و رشد اطلاعات بسيار محدود است .

ورود MTBE به منابع آب:
اولين مرحله در آلودگي منابع آب به MTBE ورود اين ماده به اجزاء محيط زيست مي باشد . مهمترين منابع ورود MTBE به محيط زيست نشت از تانكها وذخاير زير زميني ،لوله ها واتصالات ،وسائل وجايگاههاي سوخت گيري ، وسائل نقليه موتوري با سوخت بنزين ، قايق هاي موتوري و وسائل حمل و نقل MTBE مي باشند كه بر حسب جايگاه و نوع منبع ، اين ماده مي تواند وارد هوا خاك و آب گردد. MTBE موجد در هوا، شستشوي سطوح ذراتآلوده به مواد حاوي اين ماده ، تخليه مستقيم MTBE يا بنزين حاوي اين مادهبه آب ورود اين مادهبه آبهاي سطحي شده و ورود MTBE به آبهاي زير زميني نيز از طريق آبهاي سطحي ، شكافها و عوارض زمين ، چاهها و خاك قابل انجام استورود MTBE به هوااز طريق تبخير در جايگاههاي سوخت گيري و سوخت رساني ، خروج از خودروها ، تبخير از لكه هاي بنزينروي سطح زمين و استفاده هاي متفرقه انجام مي گردد. در نتيجه يك تحقيق پيك غلظت MTBE در هواي نزديك به پمپهاي بنزين به ppbv 1400 در اندازه گيريهاي كوتاه مدت رسيده است و ميانگين آن در همين مكان در محدوده ppbv 100-10 قرار داشته است . ميانگين غلظت MTBE در هوا در محيطهاي غير از پمپ بنزين ppbv 25/0 ،66/0 و82/0 گزارش شده است . MTBE موجود در هوا با انحلال در نزولات آسماني به همراه بارندگي وارد سطح زمين ، خاك ويا آبهاي سطحي مي گردد. اين اتفاق در مناطقي كه ترافيك سنگين دارد به ويژه در هواي سرد بيشتر مشهود است . در يك تحقيق در كاليفرنيا هنگاميكه غلظت متوسط MTBE در دماي 25 درجه سانتي گراد در هوا ppbv 2 بود غلظت تعادلي اين ماده در آب باران ppbv (70%) اندازه گيري شد . همچنين در تحقيقي در آلمان گزارش شده است كه 20 درصد از MTBE موجود در روان آبهاي شهري پس از بارندگي مربوط به MTBE ورودي از هوادر اثر بارش مي باشد بنابراين MTBE موجود در هوا يكي از منابع ورود به منابع آب مي باشد. ورود MTBE به خاك هم از طريق مختلف قابل انجام است. MTBE ورودي به هوا از طريق نزولات آسماني ، روان آبهاي سطحي حاوي MTBE ، نشت از مخازن ،اتصلات،تانكرها و جايگا ه هاي سوختگيريو نشتاز تانكهاي زيرزميني از مهمترين منابع ورود اين ماده به خاك مي باشد. نحوه حركت MTBE در خاك عامل مهمي در آلوده شدن آبهاي زيرزميني به اين ماده مي باشد. در حركت وجابجايي اين ماده در خاك خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك اهميت زيادي دارد . از مهمترين خصوصيات فيزيكي خاك در اين ارتباط تخلخل ،نفوذ پذيري خاك ،بافت، ساختمان و عمق خاك مي باشند.بافت سبك و تخلخل بالا با افزايش نفوذپذيري خاك حركت اين ماده را در خاك تسهيل مي نمايد . در مورد خصوصيات شيميائي خاك جذب سطحي و دفع از مهمترين اين خصوصيات است كه آلاينده هاي آلي را در خاك تحت تاثير قرار ميدهد. در خاك كلوئيدهاي رس و مواد آلي عوامل اصلي جذب سطحي MTBE مي باشند هرچه قابليت يك ماده براي جذب سطحي شدن به ذرات خاك بيشتر باشد تحرك آن ماده در خاك كمتر است . براي اين منظور در برآورد حركت MTBE در خاك از ضريب جذب سطحي (Kd) استفاده مي نمايند.
فرمول شماره يك:
غلظت جذب سطحي شده ماده مورد نظر روي سطح خاك بر حسب mg/kg يا

(g يا μ=Kd) غلظت ماده مورد نظر در فاز محلول (آب خاك) بر حسب mg/Kg يا (µg/kg) بر اين اساس (1993)Howard ماده، MTBE را در خاك بسيار متحرك معرفي مي كند. جذب MTBE به ذرات خاك ضعيف بوده و حلاليت آن در آب بسيار بالاست بنابراين به راحتي در خاك به همراه آب به سمت پايين حركت كرده و در نهايت آبهاي زير زميني را آلوده مي نمايد . اين حركت تابع قوانين حركت آب در خاك مي باشد.
سرنوشت MTBE در منابع آب:
تخريب زيستي MTBE در آب بسيار كند است . MTBE توسط جمعي از دانشمندان در گروه مقاوم به تخريب زيستي قرار گرفته است اين ماده در هر دو حالت بي هوازي و هوازي به تجزيه ميكروبي مقاومت مي كند ولي گزارشاتي مبني بر تجزيه آن توسط ميكروبها در شرايط خاص موجود است. ا ين مقاومت به تجزيه ميكروبي مربوط به رفتار اتم كربن ترشيايي در ساخمان اتر و يا پيوند غير فعا ل اتر مي باشد. در آبهاي زيرزميني كه تخريب MTBE رخ داده است ماده ترسيو بوتيل اتر ا لكل تشكيل شده است كه خود مي تواند داراي خاصيت سرطان زائي باشد. مقاومت به تخريب توسط MTBE باعث حضور اين ماده در آب مي گردد كه طي مطالعات مختلف اثبات شده است . نيمه عمر MTBE در آبها سطحي بسته به وضعيت آب متغير است. عوامل مؤثر در نيمه عمر MTBE در اين آبها سرعت آب، عمق حضور ماده و دماي آب مي باشد. كاهش عمق،افزايش دماي آب و افزايش سرعت آب باعث كاهش نيمه عمر MTBE در آب مي گردد. نيمه عمر MTBE در آبها سطحي در حدود 9 ساعت مي باشدكه بسته به وضعيت آب مي تواند در محدوده 4 هفته تا 6 ماه قرار گيرد . در درياچه و آبهاي ساكن اين مقدار بيشتر و در رودخانه ها و جريانات متلاطم كمتر است. نيمه عمر MTBE در آبها زيرزميني به خاطر سرع كمتر آب و عدم وجود نور نسبت به آبها سطحي بسيار بيشتر است بطوريكه غلظت هاي حدودmg/l 200 نيز در آبهاي زيرزميني گزارش شده است. بخاطر حلاليت بالاي MTBE موجود در آب حركت و انتقال اين ماده در منابع آب تابعي از اين آبها بوده و در آبهاي زير زميني از قانون دارسي پيروي مي نمايد.
فرمول شماره 2 فرمول دارسي Q=-kAi:
كه A سطح مقطع منطقه ، I شيب هيدروليكي و k هدايت هيدروليكي بستر مي باشد . در اين معادلهI=Δh/Δs بطوريكه Δh اختلاف پتانسيل هيدروليكي و Δs فاصله حركت ميباشد. هدايت هيدروليكي بستر تابعي از خصوصيات نوعي سنگ ، رسوب يا خاك بستر بوده و تخلخل و نفوذ پذيري دو خصوصيت مهم بستر هستند كه روي آب موثرند. از آنجا كه MTBE به راحتي جذب سطحي ذرات بستر نمي گردد حركت آن با آب تسهيل مي شود.
نتيجه:
MTBE با خصوصيات خود شامل تاثير روي سلامتي انسان توانايي بالاي حركت در منابع آب وخاك ، مقاومت به تخريب طبيعي و حلاليت بالا قادر است از مسيرهاي مختلف وارد منابع آبي شده و در آن حضور داشته و مدت زيادي در آن مانده و باعث آلودگي منابع آب گردد . آلودگي آبهاي زير زميني به اين ماده يكي از مهمترين جنبه هاي زيست محيطي MTBE تلقي مي شود زيرا بيش از 90% آب شهرها و حدود 40% آب مورد نياز بخش كشاورزي در جهان از اين منابع تامين مي شود و اين آبها به طور مستقيم و غير مستقيم مي تواند به مصرف انسان رسيده و روي سلامتي او تاثير گذار باشد . در غلظتهاي ppb 15- 5 بو و مزه آن در آب مي تواند شكايت مصرف كننده را در بر داشته باشد (2)،USEPA حداكثر مجاز اين ماده را در آب آشاميدنيppb 40- 20 پيشنهاد نموده است . با توجه به مصرفMTBE در ايران قبل از آنكه اين ماده به يك معضل زيست محيطي تبديل گردد با مطالعات و تحقيقات كافي راهكارهاي مناسب مصرف و عدم مصرف آن مشخص گردد.يافتن جايگزين مناسب براي MTBE از مهمترين اين راهكارها مي باشد هم اكنون در بعضي از كشورهاي جهان از برخي از انواع الكلها به عنوان جايگزين اين ماده در بنزين استفاده ميگردد .

مصرف MTBE در بخش حمل و نقل
متيل ترسيو بوتيل اتر يك ماده عالي اكسيژن دار است كه امروزه در ايران و برخي كشورهاي جهان به صورت گسترده در بنزين هاي بدون سرب استفاده مي شود. در ابتداي استفاده از اين ماده مزاياي زيست محيطي آن مورد توجه بود ولي اكنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در سطح جهاني مشخص شده است كه MTBE داراي امكان تاثيرات سوء روي انسان بوده و داراي پتانسيل آلودن محيط زيست است. ورود MTBE به منابع آب و خاك به روش هاي مختلف انجام مي گيرد. MTBE در خاك بسيار متحرك است و حركت آن در آب تابع قوانين حركت آب در خاك است. اين ماده مقاومت زيادي به تخريب زيستي دارد و نيمه عمر آن در آب بالا است. جذب آنها توسط ذرات خاك ضعيف است، حلاليت بالايي در آب دارد و بسيار متحرك است . اين عوامل باعث حركت آن به سمت آبهاي زيرزميني و تجمع اين ماده در اين آبها مي گردد. از آنجا كه آبهاي زيرزميني در شرب و كشاورزي استفاده دارند با تهديد سلامتي انسان و طبيعت باعث معضلات زيست محيطي مي شود.
انسان از سه طريق بلعيدن يا آشاميدن ، استنشاق و تماس پوستي مي تواند در معرض MTBE قرار گيرد و سلامتي او تهديد شود كه از اين بين بلعيدن مهمترين راه ورود اين ماده به بدن انسان است و عمدتاً از طريق آشاميدن آب آلوده انجام مي شود ضمن آنكه استحمام با آب گرم آلوده نيز فراريت آن را افزايش داده و باعث استنشاق اين ماده مي گردد.اولين مرحله در آلودگي منابع آب ورود اين ماده به اجزاي محيط زيست مي باشد. مهمترين منابع ورود MTBE به محيط زيست نشت از تانكر ها و ذخائر زيرزميني، لوله ها و اتصالات وسائل و جايگاه هاي سوخت گيري، وسائل نقليه موتوري با سوخت بنزين، و قايق هاي موتوري مي باشند كه بر حسب جايگاه و نوع منبع، اين ماده مي تواند وارد هوا و خاك و آب گردد.
ماده MTBE موجود در هوا، شستشوي سطوح ذرات آلوده به مواد حاوي اين ماده، و تخليه مستقيم MTBE يا بنزين حاوي اين ماده به آب باعث ورود اين ماده به آب هاي سطحي شده و ورود MTBE به آبهاي زيرزميني نيز از طريق آبهاي سطحي، شكاف ها و عوارض زمين، چاه ها و خاك قابل انجام است.
ورود MTBE به هوا از طريق تبخير در جايگاه هاي سوخت گيري و سوخت رساني، خروج از خودروها، تبخير از لكه هاي بنزين روي سطح زمين و استفاده هاي متفرقه مي باشد. همچنين در تحقيقي در آلمان گزارش شده است كه 20 درصد از MTBE موجود در روان آبهاي شهري پس از بارندگي مربوط به MTBE ورودي از هوا در اثر بارش مي باشد. بنابراين MTBE موجود در هوا يكي از منابع ورود به منابع آب مي باشد.
ورود MTBE به خاك هم از طرق مختلف قابل انجام است. MTBE ورودي به هوا از طريق نزولات آسماني، روان آبهاي سطحي حاوي MTBE ، نشت از مخازن، اتصالات تانكرها وجايگاه هاي سوخت گيري و نشت از تانك هاي زيرزمين از مهمترين منابع ورود اين ماده به خاك مي باشد. نحوه حركت MTBE در خاك عامل مهمي در آلوده شدن آبهاي زيرزميني به اين ماده مي باشد.
جذب MTBE به ذرات خاك ضعيف بوده و حلاليت آن در آب بسيار بالاست بنابراين به راحتي در خاك به همراه آب به سمت پايين حركت كرده و در نهايت آبهاي زير زميني را آلوده مي نمايد.
بنابراين مي توان نتيجه گرفت كه MTBE با خصوصيات خود شامل تاثير روي سلامتي انسان، توانايي بالاي حركت در منابع آب و خاك مقاومت به تخريب طبيعي و حلاليت بالا قادر است از مسيرهاي مختلف وارد منابع آبي شده و در آن حضور داشته باشد و مدت زيادي در آن مانده و باعث آلودگي منابع آب گردد.
با توجه به مصرف گسترده MTBE در كشورهاي مختلف از جمله ايران ادامه مصرف آن نيازمند ارزيابي مقايسه اي بين مزايا و مخاطرات آن مي باشد و پيشنهاد مي گردد با توجه به مصرف MTBE در ايران از آنكه اين ماده به يك معضل زيست محيطي تبديل گردد با مطالعات و تحقيقات كافي راهكارهاي مناسب مصرف يا عدم مصرف آن مشخص گردد. يافتن جايگزين مناسب براي MTBE از مهمترين اين راهكارها مي باشد. هم اكنون در بعضي از كشورهاي جهان از برخي از انواع الكل ها به عنوان جايگزين اين ماده در بنزين استفاده مي گردد.
امكان استفاده از اتانول در سوخت بنزين توسط موسسه پژوهش هاي صنعت نفت كشور در دستور كار قرار گرفته و حاصل بررسي هاي آن نشان مي دهد استفاده از اتانول در سوخت اتومبيلها مورد استفاده در كشور ممكن بوده و تا اختلاط10 درصد هيچ گونه نيازي به تغيير موتور و يا سيستم سوخت رساني نمي باشد.
مقايسه اقتصادي استفاده از MTBE واتانول در بنزين
براساس اطلاعات كسب شده از شركت ملي پالايش و پخش فرآورده هاي نفتي و همچنين پژوهشكده صنعت نفت قيمت بنزين و MTBE توليدي و وارداتي در كشور به شرح زير مي باشد.
قيمت تمام شده بنزين موتور توليد داخل با در نظر گرفتن قيمت هاي خليج فارس طي اواخر دسامبر 2003، 1905 ريال در هر ليتر.
قيمت تمام شده بنزين موتور وارداتي با در نظر گرفتن قيمت هاي فوق خليج فارس طي اواخر دسامبر 2003 با احتساب هزينه هاي انتقال و توزيع 2032 ريال در هر ليتر.
متوسط قيمت MTBE در شش ماه اول سال 1382 ، 2173 ريال در هر ليتر.
بنزين نرمال و عددا كتان 95-93 براي بنزين سوپر مي رسد.
آزمايشات انجام شده نشان مي دهد كه افزودن MTBE در بنزين به عددهاي اكتان مختلفي مي انجامد.
افزايش 5 الي 10 درصدي اتانول به بنزين پايه داراي اثرات مشخص شده در جدول شماره سه را دارد.
مقايسه اثر بخشي استفاده از MTBE و اتانول در مقادير پنج و ده درصد اتانول با استفاده از جداول بالا نشان مي دهد كه اتانول داراي اثر بخشي قابل توجهي مي باشد.
مي توان سوخت نهايي حاصل از افزايش 15 درصد MTBE و 10 درصد اتانول، كه محصول نهايي را به عدد اكتان تقريباً 90 مي رساند، از لحاظ هزينه اي مقايسه نمود.
با توجه به اثرات سوء استفاده بلند مدت از MTBE و مزيت هاي توليد داخلي اتانول و اثرات مثبت محيط زيستي اين افزودني به نظر مي رسد با افزايش توليد قيمت تمام شده اتانول خالص نيز كاهش يافته و در حال حاضر افزايش 130 ريال در هر ليتر بنزين به عنوان هزينه اي جهت حفظ محيط زيست داراي توجيه كافي مي‌باشد.
با توجه به ظرفيت كارخانجات توليد كننده اتانول در حال حاضر و براي شروع مي توان بر روي توليد 60 ميليون ليتر اتانول خالص در سال جهت استفاده در بخش حمل و نقل برنامه ريزي نمود. بديهي است در صورت ايجاد شرايط مناسب و تشويق سرمايه گذاران در اين بخش با عنايت به وفور و تنوع مواد اوليه توليد اتانول در كشور و بهره برداري از كارخانجات اتانول در دست احداث و تكميل ميزان توليد به حد مطلوبي افزايش خواهد يافت. در آمريكا و هندوستان براي هر ليتر بنزين E10 به ترتيب 140 و 150 ريال يارانه پرداخت مي شود.
ضمن آنكه وجود زمينه مناسب جهت فعاليتهاي بازاريابي براي پرداخت اين مبلغ توسط مصرف كنندگان را نبايد از ياد برد. خاطر نشان مي سازد كه پرداخت تمامي افزايش مبلغ بنزين اتانولي از طريق يارانه در سال براي 600 ميليون بنزين مصرفي حاوي 10% اتانول معادل 7.8 ميليارد ريال خواهد بود كه در مقايسه با رقم يارانه يك روزه مصرف بنزين كه معادل 7 ميليارد ريال مي باشد قابل تحمل است. به زباني ديگر يارانه مصرف 600 ميليون ليتر بنزين حاوي ده درصد اتانول و با عدد اكتان 90 يارانه يك روز مصرفي بنزين در كشور خواهد بود. ميزان يارانه اعطايي جهت استفاده از ده درصد اتانول در 600 ميليون ليتر بنزين به كل يارانه اعطايي به بنزين در سال معادل 3/0 درصد خواهد بود.
در نتيجه با در نظر گرفتن مصرف روزانه 51 ميليون ليتر بنزين ميزان 600 ميليون ليتر بنزين حاوي اتانول معادل مصرف 12 روز بنزين كشور است. يعني براي پاك نمودن 3 درصد سوخت مصرفي 3/0 درصد به مبلغ يارانه در گران ترين سناريو افزوده مي شود.
با در نظر گرفتن قابليت توزيع 600 ميليون ليتر بنزين E10 و با توجه به مصرف روزانه بنزين در كلان شهرهاي مندرج در جدول زير كه داراي مشكلات آلودگي هوا و محيط زيست مي باشند مي توان تعداد روزهايي كه به طور كامل امكان استفاده از بنزين حاوي ده درصد اتانول مي باشد را مشخص نمود. بكار گيري بنزين E10 در شهرهاي اهواز، تبريز، اراك ، شيراز مي تواند از آلودگي منابع آب زير زميني جلوگيري كند. همچنين بكارگيري پنج درصد اتانول در بنزين در كليه شهرهاي ياد شده و همچنين مشهد و اصفهان مي تواند به حفظ محيط زيست و ارتقاي سطح بهداشت كمك كند.
نتيجه گيري
بنزين عليرغم فراهم آوري امكان جابجايي و در نتيجه پيشرفت هاي اقتصادي و اجتماعي به عنوان يكي از برگترين منابع آلوده كننده محيط زيست چه در سطح جهاني و چه در سطح ملي مطرح است. مدت زمان زيادي از حذف سرب از بنزين و جايگزيني MTBE بجاي سرب نمي گذرد اما مصرف اين ماده نيز خود مسائل چندي را به دنبال دارد. شايد بزرگترين مسأله پايداري اين ماده سمي در چرخه حيات بشري باشد. اتانول به عنوان جايگزين MTBE اثرات منفي زيست محيطي ناشي از آن را ندارد، در نوشتار حاضر موضوع جايگزيني بررسي و مشخص شد كه با كارآيي يكسان كه با عدد اكتان سوخت حاصل سنجيده شد، در شرايط فعلي 6 درصد به قيمت بنزين افزوده مي شود. انتظار مي رود با افزايش مصرف اين افزون قيمت كاهش يابد.
پيشنهاد مي شود با انتخاب يكي از شهرهاي تبريز يااهواز به عنوان نمونه طرح جايگزيني اتانول با پرداخت كامل هزينه ها توسط دولت و همچنين تجهيز چند نمونه ايستگاه هاي سوخت رساني در تهران به عنوان طرح جايگزيني اتانول با پرداخت هزينه ها توسط مصرف كننده به صورت آزمايشي با همكاري دولت، شركت هاي الكل ساز و خودروساز و همچنين سازمان هاي غير انتفاعي مردمي اجرا شود. پس از ارزيابي و با استفاده از تجربيات حاصل طرح كامل جايگزيني دست آورد طرح آزمايشي خواهد بود.

مراجع
1.اوستا گودرزي، "بررسي روند جهاني بكارگيري فن آوري جانشين"‌، مجموعه مقالات همايش مصرف سوخت در خودرو، صفحه 183 ، 1381.
2.انجمن صنفي توليد كنندگان الكل،"توليد اتانول سوختي و امكان استفاده آن در سوخت اتومبيل در ايران" ، گزارشات داخلي معاونت امور انرژي وزارت نيرو، 1383.
3.سيد جعفر عصمت ساعتلو، لاله طالبي ،" بررسي كيفيت سوخت مصرفي و سوخت هاي جايگزين (پاك) در خودرو هاي بنزيني" ، مجموعه مقالات همايش مصرف در خودرو، صفحه 171، 1381.
4.محمد كوشافر، "اثر MTBE در آلودگي منابع آب " ، مجموعه مقالات همايش مصرف سوخت در خودرو، صفحه 299، 1381.
5.سعيد متصدي و همكاران، "بررسي اثرات زيست محيطي سوخت هاي مصرفي كشور"، مجموعه مقالات همايش مصرف سوخت در خودرو، صفحه 307، 1381.

نکاتي در خصوص نحوه نگهداري از الکترود pH

 

نکاتي در خصوص نحوه نگهداري از الکترود pH :

 

نکته مهمي که در مورد استفاده از الکترود pH وجود دارد اين است که از قرار دادن اين الکترود در محلولهايي که با نقره واکنش ميدهند خودداري کنيد.

اگر الکترود pH را به مدت طولاني در آب مقطر قرار دهيد بخاطر اينکه الکترود حاوي KCl است و آب مقطر فاقد آن، به تدريج  KCl موجود در الکترود وارد آب مقطر ميگردد و بالطبع باعث ايجاد اختلال در کار الکترود ميشود.

 

تميز کردن غشاي شيشه اي الکترود pH :

 

اکثرا براي کاليبره کردن الکترود از بافرهاي استاندارد با pH هاي 4 و 7 استفاده ميشود. اگر الکترود، pH اين بافرها را دقيق نشان نداد يکي از علتهاي آن ميتواند آلوده بودن غشاي شيشه اي الکترود باشد.

براي تميز کردن غشاي شيشه اي الکترود، نوک آن را در محلول 0.1 M اسيد کلريدريک به مدت 15 ثانيه قرار دهيد وبعد با آب مقطر شستشو دهيد. سپس آنرا در محلول 0.1 M سود به مدت 15 ثانيه قرار دهيد و پس از اتمام 15 ثانيه با آب مقطر شستشو دهيد. اين اعمال را چند با تکرار کنيد.

حال دوباره pH بافرها را چک کنيد. اگر باز هم اشکال برطرف نشده باشد، نوک الکترود را به مدت 30 ثانيه در محلول 20% آمونيوم بي فلورايد يا به مدت 15 ثانيه درمحلول 10% هيدروفلوئوريک اسيد قرار دهيد. سپس با آب مقطر شستشو دهيد.در مرحله بعد نوک الکترود را به مدت 30 ثانيه در اسيد کلريدريک غليظ قرار دهيد.(اين عمل براي حذف باقيمانده احتمالي فلوئوريد از روي غشاي شيشه اي است) سپس با آب مقطر بخوبي شستشو دهيد.

الکترود را به مدت يک ساعت در بافر با pH= 4 قرار دهيد. سپس عملکرد الکترود را بيازماييد اگر مشکل برطرف نشده باشد احتمالا بايد الکترود را عوض کنيد.

فلزات قابل بازیافت

ظروف و ضایعات آلومینیوم به هر شکلی که باشد قابل بازیافت است .بنابراین فویل آلومینیومی وقوطی های نوشابه وکنسرو و بشقاب و چارچوب پنجره ها و حتی تراشه های آلومینیوم در کارگاه ها و حلقه های آلومینیومی در بازکن ها را می توان جمع آوری و بازیافت کرد.برای حفظ بهداشت محل نگهداری قوطی های مصرف شده و بازیافت صحیح تر و بهداشتی تر می توان آنها را شست و در جایی معین جمع آوری کرد.

برای بازیافت قوطی های آلومینیومی ابتدا آنها را ذوب می کنند .سپس فلز مذاب را به محض سرد شدن زیر فشار می گذارند و به ورق تبدیل می کنند و سرانجام این ورقه ها را دوباره به شکل قوطی در می آورند.آلومینیوم بازیافتی نه تنها در ساخت قوطی های جدید که در ساخت مواد مختلف آلومینیومی از جمله مواد ساختمانی بکار می رود.

از بازیافت ۵۰۰گرم آلومینیوم قوطی های نوشابه می توان انرژی کافی برای روشنایی یک لامپ ۱۰۰واتی به مدت ۴ساعت یا انرژی لازم برای روشنایی یک تلویزیون به مدت ۵/۳ ساعت را تامین کرد.

بازیافت یک قوطی آلومینیومی در مقایسه با تولید همان قوطی از مواد خام اولیه باعث کاهش آلودگی به میزان ۹۷درصد و کاهش آلودگی هوا به میزان ۹۵درصد می شود.

تولید آلومینیوم از آلومینیوم بازیافت شده نسبت به تولید آن از سنگ معدن به ۹۰ درصد انرژی کمتر نیاز دارد.

بازیافت دو قوطی آلومینیومی موجب صرفه جویی در انرژی به اندازه نیم لیتر بنزین است .به همین خاطر است که آلومینیوم استفاده شده دارای ارزش قراضه ای زیادی است ساخت قطعات آلومینیومی از آلومینیوم بازیافتی هم موجب صرفه جویی در انرژی و هم موجب صرفه جویی در هزینه ها است.

سرعت های تجزیه مواد مختلف:

کاغذ.......................................................۴-۲ هفته

برگ درخت..............................................۳-۱ ماه

پوست پرتقال..........................................۶ ماه

پاکت شیر..............................................۵ سال

کیسه پلاستیکی...................................۱۰ تا ۲۰ سال

ظروف پلاستیکی...................................۵۰ تا۸۰ سال

قوطی آلومینیومی.................................۸۰ سال

قوطی حلبی.......................................  ۱۰۰ سال

بطری پلاستیکی نوشابه.......................  ۴۵۰ سال

بطری شیشه ای.................................  ۵۰۰ سال

یونولیت................................................هرگز 

فوايد انار

فوايد انار براي سلامتي:

1-انار غني از آنتي اكسيدانهاي قوي پلي فنوليك(POLYPHENOL)، تانن(TANNINS)،(PUNICALAGINS) و(ANTHOCYANINS)  ميباشد.

2-الاژيك اسيد ELLAGIC ACID موجود در اناراز بروز سرطان جلوگيري كرده و رشد تومورهاي سرطاني را كند ميسازد.

3-انار براي سلامتي قلب و عروق، جلوگيري از تصلب شريانها و سكته ها، جلوگيري از پيري زودرس و آلزامير و پيشگيري از سرطانها بويژه سرطان پروستات مفيد است.

4-آب انار خاصيت ميكروب كشي و ضذ عفوني كنندگي دارد.

5-يك انار معمولي 40 درصد نياز روزانه بدن به ويتامين C را تامين ميكند. همچنين انار منبع خوبي از اسيد فوليك، پتاسيم و آهن ميباشد.

6-كاهش فشار سيستوليك خون و كلسترول بد نيز از ديگر خواص انار ميباشد.

7- آنتي اكسيدان هاي موجود در انار 3 برابر ميزان آنتي اكسيدانهاي موجود در چاي سبز و شراب قرمز است.

8-انار تشكيل پلاك عروق را تا 30 درصد كاهش ميدهد.انار ميزان نيت�