انجمن علمي مهندسي شيمي دانشگاه سمنان

وقتي پيل سوختي در معرض هواي سرد زمستاني و دماي زير صفر درجه قرار بگيرد،آب يخ مي زند.و واكنش هاي لازم در پيل سوختي انجام نمي شود.از اين رو لازم است كه پيل را توسط گرمكن برقي، حرارت داد تا شروع به كار نمايد.راه ديگري كه جهت بكار اندازي چنين پيل هايي ارائه شده است استفاده از يك كاتاليزور در چند راهه اكسيد كننده مي باشد.در صورتي كه مقدار كمي سوخت به هواي ورودي به چند راهه اضافه شود،در حضور كاناليزور با اكسيژن واكنش مي دهد،و گرماي ناشي از واكنش باعث افزايش دماي پيل سوختي مي گردد. مقدار اكسيژن اضافه شده به هواي مصرفي بسيار كم مي باشد(حدود 5% حجم مخلوط هوا، تا باعث شعله ور شدن و انفجار آن در داخل پيل نشود و از طرفي دماي پيل از 90درجه سانتي گراد بالاتر نرود).
مخلوط رقيق سوخت و اكسيد كننده بوسيله يك پمپ به داخل پيل تزريق مي شود. منبع سوخت مي تواند تحت فشار در يك سيلندر ذخيره شده باشد و يا اينكه از هيدروژني كه به عنوان پيش سوخت به كار مي رود استفاده شود. كاتاليزوري كه در ورودي هوا بكار مي رود مي تواند از فلزات بي اثر يا آلياژي از فلزات بي اثر (مثل آنچه كه در پيل سوختي بكار مي رو) باشد. بستر كاتاليزور ، آلومينا و سراميك هاي نظير آن است، بستر مي تواند فلز ويا حتي كربن باشد. همچنين كاتاليزور مي تواند فلزات واسطه مثل نيكل يا كبالت باشد، بعلاوه بستر مي تواند كروي و يا به شكل اسفنج مشبك باشد، با چنين طرحي براي كاتاليزور،در حين عمل پيل سوختي،افت فشار ايجاد نمي شود. همچنين مي توان بستر را از بافت هاي سراميكي يا كربني يا پشم شيشه يا الياف زير كونيا انتخاب كرد.

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در سه شنبه یکم اسفند 1385 و ساعت 10:59

دنیای پلیمر

دنیای پلیمر

تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می‌باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده‌اند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می‌روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده‌اند. مواد طبیعی مانند ابریشم ، لاک ، قیر طبیعی ، کشانها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.

البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی ، کلیدها ، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.

در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن ، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.

شاخه‌های پلیمر
اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود ماده‌ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای‌هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانه‌ها از این مواد تهیه می‌شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می‌توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش‌های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.

از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف پوششی و چسب تقسیم بندی می‌شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می‌باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکننده‌ها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده می‌شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.

رزین
منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می‌باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه‌ای می‌باشند. رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می‌باشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها می‌باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.

پلیمر مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی را می‌توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می‌توان در تهیه پلاستیکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها ، کامیونها ، اتوبوسها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایقها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده‌اند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر می‌پردازیم:

پلیمرهای بلوری مایع (LCP)
این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها می‌توان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی ، وسایل خانگی ، لوله و بطریهای یکبار مصرف ، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زباله‌ها بطری ، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات ، پلی اتیلن شبکهای ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزای سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود.

پلیمرهای زیست تخریب پذیر
این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص می‌باشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می‌شود. از این پلیمرها در سیستم‌های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخ‌های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می‌شود.

پلی استایرن
این پلیمر به صورت گسترده‌ای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی ، عایق الکتریکی - حرارتی ، لوله‌ها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می‌باشند ، استفاده می‌شود.

لاستیکهای سیلیکون
مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلابها و سیلوکسانها بدست می‌آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتغال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، عدم سمیت ، خواص بالای دی الکتریک ، حل ناپذیری در آب و الکلها و ... دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس، دزدگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و الکلها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست.

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در سه شنبه یکم اسفند 1385 و ساعت 10:54

نفت کوره

نفت کوره

نفت کوره ، یک فراورده جانبی
بیشتر نفت کوره‌های باقیمانده مصرفی در ایالات متحده آمریکا ، از خارج وارد می‌شود. این سوخت به قیمت بسیار ارزانی فروخته می‌شود (قبلا حدود 70 درصد قیمت نفت خامی که از آن تولید شده است) و بعنوان یک فراورده جانبی تلقی می‌گردد.

مشخصه‌های بحرانی نفت کوره
مشخصه‌های بحرانی نفت کوره عبارتند از گرانروی و مقدار گوگرد. در سالهای آینده ، با توجه به لزوم جلوگیری از آلودگی هوا ، مقدار بیشینه گوگرد ، بی شک ، کاهش خواهد یافت. در برخی نقاط ، فقط نفت کوره‌های کم‌گوگرد می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و این گرایش ، رو به توسعه است.

نفت کوره سنگین
نفت کوره‌های سنگین که حاوی گوگرد بسیار کمی باشند، خواهان بیشتری دارند و به قیمتهای نزدیک قیمتهای نفتهای خام اولیه فروخته می‌شوند.

نفت‌های گرمایشی
هر چند مصرف فراورده‌های نفتی برای گرمایش فضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، ولی این مصرف بر حسب محل و شرایط جوی تغییر زیادی می‌کند. در سالهای اخیر نیاز به نفتهای گرمایشی نسبتا کاهش یافته است، زیرا بر مصرف LPG (گاز نفتی مایع که برای گرمایش خانگی و پخت و پز بمصرف می‌رسد) افزوده شده است.

مهمترین نفت‌های کوره تقطیری
مهمترین نفت‌های کوره تقطیری ، نفت کوره شماره 1 و نفت کوره شماره 2 می‌باشند.

نفت کوره شماره 1: این نفت کوره ، بسیار شبیه نفت سفید ، ولی معمولا دارای نقطه ریزش و نقطه نهایی بالاتری است. مشخصه‌های حدی آن عبارتند از تقطیر ، نقطه ریزش ، نقطه اشتعال و مقدار گوگرد. نقطه ریزش ، پایین‌ترین دمایی است که در آن ، یک روغن نفتی جاری می‌شود یا ریزش می‌کند. نقطه پایانی یا نهایی ، دمای حد بالا در تقطیر است.
نفت کوره شماره 2: نفت کوره شماره 2 ، بسیار شبیه سوخت دیزلی شماره 2است. ذخایر گراکینگ شده نفت ، نفت سفید. سوخت دیزلی و نفتهای سبک چرخه کراکینگ بدست می‌آید که مشخصه‌های حدی آن ، عبارتند از مقدار گوگرد ، نقطه ریزش، تقطیر و نقطه اشتعال.

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در سه شنبه یکم اسفند 1385 و ساعت 10:48

برج تقطیر

برج تقطیر

بطور کلی برج تقطیر شامل 4 قسمت اصلی می باشد:
1. برج (Tower)
2. سیستم جوشاننده (Reboiler)
3. سیستم چگالنده (Condensor)
4. تجهیزات جانبی شامل: انواع سیستمهای کنترل کننده، مبدلهای حرارتی میانی، پمپها و مخازن جمع آوری محصول.

• برج (Tower)
بطور کلی برجهایی که در صنعت جهت انجام عمل تقطیر مورد استفاده قرار می گیرند، به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
1. برجهای سینی دار (Tray Towers)
2. برجهای پرشده (Packed Towers)

برجهای سینی دار بر اساس نوع سینی های به کاررفته در آن به 4 دسته تقسیم می شوند:
1. برجهای سینی دار از نوع کلاهکی (فنجانی) (Bubble Cap Towers)
2. برجهای سینی دار از نوع غربالی (Sieve Tray Towers)
3. برجهای سینی دار از نوع دریچه ای(Valve Tray Towers)
4. برجهای سینی دار از نوع فورانی (Jet Tray Towers)
هر کدام از انواع برجهای مذکور دارای مزایا و معایبی هستند که در بخشهای بعدی مورد بحث قرار خواهند گرفت.

طرز کار یک برج سینی دار
بطور کلی فرآیندی که در یک برج سینی دار اتفاق می افتد، عمل جداسازی مواد است. همانطور که ذکر شد فرآیند مذکور به طور مستقیم یا عیرمستقیم انجام می پذیرد.
در فرآیند تقطیر منبع حرارتی (Reboiler)، حرارت لازم را جهت انجام عمل تقطیر و تفکیک مواد سازنده یک محلول تأمین میکند. بخار بالارونده از برج با مایعی که از بالای برج به سمت پایین حرکت می کند، بر روی سینی ها تماس مستقیم پیدا می کنند. این تماس باعث ازدیاد دمای مایع روی سینی شده و نهایتا باعث نزدیک شدن دمای مایع به دمای حباب می گردد. با رسیدن مایع به دمای حباب به تدریج اولین ذرات بخار حاصل می شود که این بخارات غنی از ماده فرار (ماده ای که از نقطه جوش کمتری و یا فشار بالاتری برخوردار است) می باشد.از طرفی دیگر در فاز بخار موادی که از نقطه جوش کمتری برخوردار هستند، تحت عمل میعان قرار گرفته و بصورت فاز مایع به سمت پایین برج حرکت می کند. مهمترین عملکرد یک برج ایجاد سطح تماس مناسب بین فازهای بخار و مایع است. هر چه سطح تماس افزایش یابد عمل تفکیک با راندمان بالاتری صورت میگیرد. البته رژیم جریان مایع بر روی سینی نیز از جمله عوامل مهم بر عملکرد یک برج تفکیک می باشد.

اینک به بیان عبارات و اصطلاحاتی که در این ارتباط (فرآیند تقطیر) کاربرد زیادی دارد پرداخته می شود.

خوراک (Feed)
مخلوط ورودی به داخل برج که ممکن است مایع، گاز و یا مخلوطی از مایع و گاز باشد، خوراک (Feed) نام دارد. معمولا محل خوراک در نقطه مشخصی از برج است که از قبل تعیین می شود. در برجهای سینی دار محل ورودی خوراک را سینی خوراک یا (Feed Tray) می نامند. از جمله مشخصات مهم سینی خوراک این است که از نقطه نظر درجه حرارت و ترکیب نسبی (کسر مولی) ، جزء مورد نظر با خوراک ورودی مطابقت داشته باشد. البته محل خوراک ورودی به حالت فیزیکی خوراک نیز بستگی دارد. معمولا اگر خوراک بصورت مایع باشد، همراه با مایعی که از سینی بالایی سرازیر می شود به درون سینی خوراک وارد می گردد. اگر خوراک بصورت بخار باشد معمولا آن را از زیر سینی خوراک وارد می کنند و اگر خوراک بصورت مخلوطی از مایع و بخار باشد، بهتر است که ابتدا فاز مایع و بخار را از هم جدا نموده و سپس به طریقی که گفته شد خوراک را وارد برج نمایند. ولی عملا به منظور صرفه جویی از هزینه های مربوط به تفکیک دو فاز بخار و مایع، عمل جداسازی به ندرت صورت می گیرد.

محصول بالاسری (Overhead Product)
آنچه از بالی برج به عنوان خروجی از آن دریافت می شود محصول بالاسری نامیده می شود که معمولا غنی از جزئی که از نقطه جوش کمتری برخوردار است می باشد.

محصول ته مانده (Bottom Product)
ماده ای که از پایین برج خارج می شود ته مانده یا محصول انتهایی (Bottom) نام دارد و معمولا غنی از جزء یا اجزائ سنگین تر (که از نقطه جوش بالاتری برخوردار می باشند) خواهد بود.

نسبت برگشت (پس ریز) (Reflux Ratio)
نسبت مقدار مایع برگشتی به برج بر حسب مول یا وزن به مایع یا بخاری که به عنوان محصول از سیستم خارج می شود را نسبت برگشتی می گویند و آن را با حرف R نشان می دهند.

نسبت برگشتی و اثرات آن بر شرایط کارکرد برج
با افزایش نسبت مایع برگشتی تعداد سینی های مورد نیاز جهت تفکیک (طول برج) کاهش می یابد، اما در مقابل آن بار حرارتی کندانسور و جوش آور و مقادیر بخار و مایع در طول برج افزایش می یابد. در این صورت نه تنها لازم است سطوح گرمایی مورد نیاز به آنها اضافه شود، بلکه به دلیل افزایش میزلن جریان مایع و بخار سطح مقطع برج نیز افزایش می یابد.
هنگامی که مقدار R زیاد باشد تعداد مراحل و طول برج به کمترین مقدار خود می رسد و تمام محصول بالاسری به عنوان مایع برگشتی وارد برج می شود و این حالت را برگشت کامل یا (Total Reflux) می نامند.
در شرایطی که R در کمترین مقدار خود باشد طول برج و تعداد مراحل در بیشترین مقدار خود خواهد بود و عمل تفکیک به شکل کاملی انجام نخواهد شد. مقدار عملی R معمولا بین حالت برگشت کامل و حداقل میزان R است. در بیشتر موارد مقدار مایع برگشتی بر روی درجه حرارت برج نیز تأثیر می گذارد. معمولا در یک برج تقطیر دمای انتهای آن به مراتب بیشتر از دمای پایین آن است و این اختلاف دما در طول برج وجود خواهد داشت. میزان جریان برگشتی به عنوان یک عامل کنترلی بر روی درجه حرارت سیستم خواهد بود.

• جوش آور (Reboiler)
جوش آورها که معمولا در قسمت های انتهای برج و کنارآن قرار داده می شود، وظیفه تأمین حرارت یا انرژی لازم را برای انجام عمل تقطیر به عهده دارند.
معمولا جوش آورها به عنوان یک مرحله تعادلی در عمل تقطیر و به عنوان یک سینی در برجهای سینی دار در نظر گرفته می شوند.

انواع جوش آورها
مهمترین انواع جوش آورها که در صنایع شیمیایی کاربرد زیادی دارند، عبارتند از:
1. دیگهای پوشش (Jacketted Kettle)
2. جوش آورهای داخلی (Internal Reboiler)
3. جوش آور نوع Kettle
4. جوش آور ترموسیفونی عمودی (Vertical Termosiphon Reboiler)
5. جوش آور ترموسیفونی افقی (Horizontal Thermosiphon Reboiler)
6. جوش آور از نوع سیرکولاسیون اجباری (Forced Circulation Reboiler)

در جوش آورهای ترموسیفونی یا جوش آورهای با گردش طبیعی، حرکت سیال بر اساس اختلاف دانسیته نقاط گرم و سرد صورت می پذیرد. این پدیده می تواند به دو صورت انجام پذیرد که عبارتند از :
1. جوش آوری با یکبار ورود سیال (Once – Thorugh Reboiler)
2. جوش آور با چرخش سیال (Recirculating Reboiler)

معیارهای موجود برای انتخاب جوش آور مناسب
بطور کلی نکاتی که در انتخاب یک جوش آور باید مد نظر قرار گیرد عبارتند از :
1. سرعت انتقال (حداقل سطح)
2. فضا و خطوط لوله لازم
3. سهولت نگهداری
4. تمایل به رسوب و جرم گذاری سیال
5. زمان اقامت سیال در فرآیند
6. پیداری عملیاتی
7. هزینه عملیاتی
8. افزایش میزان بخار تولیدی
هر کدام از جوش آورها مزایا و معایبی دارد که در کتب مرجع جمع آوری شده است. از این داده ها می توان برای طراحی اولیه کمک گرفت. ولی بطور کلی متداولترین و اقتصادی ترین
جوش آوری که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرد نوع ترموسیفونی می باشد، خصوصا نوع افقی آن که در سیستمهای تقطیر کاربرد زیادی دارد.

انتخاب نوع Reboiler
انتخاب نوع Reboiler یا جوش آور به عوامل زیر بستگی دارد:
1. خواص فیزیکی سیال بویژه ویسکوزیته و تمایل به رسوبدهی سیال
2. فشار عملیات (خلأ یا تحت فشار)
3. روش قرار گرفتن تجهیزات و فضای قابل استفاده

مزایای جوش آورهای ترموسیفونی افقی
1. ابعاد واحدهای افقی از نقطه نظر طول لوله ها و وزن محدودیتی نداشته و بنابراین برای سطوح حرارتی بزرگ، نصب واحدهای افقی مطلوبتر و آسانتر می باشد.
2. از آنجائیکه در جوش آورهای ترموسیفونی افقی، سیال در داخل پوسته حرکت می نماید، از نظرعدم رسوب و جرم گذاری و سهولت در نگهداری و استفاده از آنها ترجیح دارد.
3. این جوش آورها از نظر طراحی هیدرولیکی سطوح مایع مجاز در سیستم، منعطف تر می باشند و جریان های با گرد بالایی را می توان بدون هیچ مشکلی در آن ایجاد نمود.
4. جوش آورهای ترموسیفونی افقی نسبت به نوع عمودی، افزایش نقطه جوش کمتری دارند و این مسئله در موارد خاصی کخ سیال نسبت به دما حساس بوده و یا سیستم در حالت خلأ عمل می نماید مزیتی مهم محسوب می گردد.

• چگالنده (Condenser)
نقش چگالنده در واقع تبدیل بخارات حاصل از عمل حرارت دهی به مخلوط، به مایع می باشد. این امر در اصطلاح میعان یا چگالش نامیده می شود و دستگاهی که در آن عمل مذکور انجام می شود چگالنده نام دارد. به طور کلی چگالنده ها به دو دسته اساسی تقسیم می شوند:
1. چگالنده های کامل (Total Condenser)
2. چگالنده های جزئی (Partial Condenser)
در صورتیکه تمام بخار بالای برج به مایع تبدیل شود و بخشی ازآن وارد برج شده و بخش دیگر وارد مخزن جمع آوری محصول گردد عمل میعان کامل (Total Condensation) انجام شده است. اما اگر بخشی از بخارات حاصل مایع شده و بخش دیگر به صورت بخار از کندانسور خارج شود به آن یک کندانسور جزئی گفته می شود. در کتب مرجع راهنمای انتخاب نوع کندانسور همراه با ضرایب انتقال حرارت کندانسور تهیه شده است.

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در سه شنبه یکم اسفند 1385 و ساعت 10:44

: مشتقات غیر هیدروکربنی نفت

مشتقات غیر هیدروکربنی نفت

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.

» منبع: petroleumtimes

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در سه شنبه یکم اسفند 1385 و ساعت 10:42

ساخت نانو ذرات اكسيد آهن به روش سل-ژل

نانوذرات مغناطيسي خواص نسبتاً يكنواختي دارند و از همين رو به طور گسترده‌اي در ابزارهاي ذخيرة اطلاعات، عكس‌برداري از بدن و كاتاليستها استفاده مي‌شود. اخيراً توجه زيادي به سنتز نانوذرات آهن و اكسيد آهن به روش سل-ژل شده است. در ابزارهاي ذخيره اطلاعات, وسايل مگنتواپتيك, افزايش مقاومت مغناطيسي و غيره, كوچك كردن ابعاد ذرات اكسيد آهن خواص مورد نظر را بهبود بخشيده و كاربرد آنها را روز به روز افزايش داده است. به عنوان مثال وارد كردن نانوذرات آهن به روش شيميايي در محيط سيليكا از بوته آزمايش موفق بيرون آمده است. يكي از روشهاي مناسب براي ساخت اين محيطها روش سل-ژل است چرا كه در فرايندهاي شيميايي مربوطه دو نوع فاز مي‌توان ايجاد كرد, فاز ميهمان كه همان محلول اوليه حاوي تركيبات سيليكون و فاز دوم كه تركيبات آهن‌دار بوده و در واقع به توليد ذرات آهن با مقياس فوق‌العاده ريز منجر مي‌شوند [i] . علاوه بر اينها پايداري فاز اكسيدي مورد نظر از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. چرا كه در دماهاي معمولي گذار فاز₃O₂ل-Feبه ₃O₂Y-Feبه راحتي اتفاق مي‌افتد. براي جلوگيري از اين تغيير فاز و پايدار كردن فاز دلخواه نانوذرات را به روش سل-ژل در داخل پليمر جاسازي مي‌كنند و به آنها پايداري دمايي مي‌بخشند.

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در جمعه بیستم بهمن 1385 و ساعت 17:15

شهادت امام حسین(ع) و ۷۲ تن از یاران گرانقدر ایشان را تسلیت عرض می نماییم

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در دوشنبه دوم بهمن 1385 و ساعت 9:45

سرامیک

کلمه سراميک از Clay يا خاک رس گرفته شده است که در لاتين به آن Kerames گفته مي‌شود. اين واژه در اثر کثرت استعمال به سراميک تبديل شده است.
سراميکها معمولا به استثناي فلزات و آلياژهاي فلزي و مواد آلي ، شامل تمام مواد مهندسي مي‌شوند که از نظر شيميايي جزو مواد معدني هستند و بعد از قرار گرفتن در دماي بسيار بالا ، شکل اوليه خود را حفظ کرده و مقاوم‌تر مي‌شوند. ظروف سفالي ، چيني و چيني‌هاي بهداشتي و غيره ، جزو اين گروه مي‌باشند.

تاريخچه

آشنايي انسان با مواد سراميکي و استفاده از آنها ، قدمتي بطول تاريخ دارد. سفالينه‌هاي کشف شده در مناطق باستاني دنيا نشان مي‌دهد که انسان در دوران باستان ، گل رس و چگونگي کار با آن و پخت و مقاوم‌سازي آن آشنا بوده است. اما امروزه سراميک ، کاربردهاي بسيار فراتر از ظروف سفالي يا چيني دارد و در صنعت و تکنولوژي ، استفاده‌هاي فراواني از آن مي‌شود.
مواد اوليه سراميکها

سراميکها ، از سه ماده اوليه خاک رس ، فلدسپارها و ماسه تهيه مي‌شود. خاک رس ،‌ همان سيليکاتهاي آلومينيوم هيدراته است که به صورت کاني‌هاي مختلفي يافت مي‌شوند.

طبقه‌بندي کاني‌هاي رس

کاني‌هاي سيليکاتي دو لايه‌اي

• کائولينيت : بررسي پراش اشعه ايکس ، وجود دو لايه را در کائولينيت نشان مي‌دهد. لايه اول شامل واحدهاي 2-Si2O5 چهار وجهي است و لايه دوم از واحدهاي هشت وجهي 2-Al2(OH)4 تشکيل شده است. از اتصال دو لايه ، يک لايه واحد بوجود مي‌آيد که تکرار آن ، لايه کائولينيت را مي‌سازد.

• هالوي‌سيت : کاني ديگر ، هالوي‌سيت است که در مقايسه با کائولينيت کاربرد کمتري دارد.
کانيهاي سيليکاتي سه لايه‌اي

• مونت موري لونيت : مونت موري لونيت داراي سه لايه ، دو لايه به صورت چهاروجهي‌هاي سيليکاتي و لايه وسط به صورت گروه‌هاي هيدروکسي آلومينات است. به علت توانايي گير انداختن سيستمهاي مولکولي مختلف ، اغلب به عنوان کاتاليست مصرف دارند.
• ايليت : ساختمان ايليت ، تقريبا شبيه مونت موري لونيت مي‌باشد و چون هميشه همراه با مخلوط کانيهاي ديگر است فرمول دقيقي نمي‌توان براي آن در نظر گرفت.
ترکيبات ثانوي خاک رس و تاثير آن بر سراميکها

ترکيبات ثانوي ، شامل ترکيبات آهن ، ماسه ، کربناتهاي کلسيم و منيزيم ، ميکا و مواد آلي است که مقادير آنها در انواع خاک رس متغير مي‌باشد. ترکيبات آهن موجود در خاک رس مثل پيريتها و هيدروکسيدهاي آهن و . . . باعث پايين آمدن نقطه ذوب و تغيير رنگ سراميک قبل از پخت به زرد متمايل به قهوه‌اي و بعد از پخت به صورتي متمايل به قرمز تيره مي‌شوند. ماسه ،‌ باعث کم شدن حالت پلاستيته و کاهش قدرت چسبندگي مي‌شود.

کربناتهاي کلسيم و منيزيم به عنوان ناخالصي باعث آسيب ديدگي محصول شده و بعد از پخت ، باعث افزايش خلل و فرج و کاهش قدرت مکانيکي و خواص نسوزي محصول مي‌شوند. نمکهاي سولفات و کربنات و کلريدهاي فلزات قليايي خاک رس و واناديوم ، قابل حل در خاکهاي رس هستند و موجب پخش مواد در توده خاک رس مي‌شوند. ترکيبات واناديوم لکه‌هاي زرد متمايل به سبز ، روي محصول ايجاد مي‌کنند. ترکيبات آلي موجود در خاک رس ، باعث ايجاد رنگ خاکستري مي‌شوند.

انواع سيليکا

دي‌اکسيد سيليکون ، معمولا به سه صورت سنگ ، گرانول و پودر وجود دارد. دي‌اکسيد سيليکون در حالت سنگ به صورت کوارتز يافت مي‌شود که در اين حالت خيلي کمياب است. به علت خالص بودن بهترين نوع سيليکا براي مصرف در سراميک‌ها است. نوع گرانول در صنعت سراميک سازي خيلي رايج مي‌باشد. اين نوع سيليکا را معمولا قبل از مصرف ، دانه‌بندي کرده ، مي‌شويند. نوع پودر سيليکا معمولا خالص نبوده و در ساخت سراميک چندان مصرف ندارد.
نقش فلدسپارها در سراميک ‌سازي

فلدسپارها خاصيت سيال‌کنندگي دارند و امروزه نيز از اين ترکيبات در صنعت سراميک استفاده مي‌کنند. نقش اين ترکيبات در سراميک سازي ، ايجاد فاز شيشه‌اي در توده اوليه است.
انواع فلدسپارها در سراميک

1. فلدسپار پتاسيم KO , Al2O3 , 6SiO2

2. فلدسپار سديم Na2O , Al2O3 , 6SiO2

3. فلدسپار کلسيم CaO , Al2O3 , 6SiO2

از بين اينها فلدسپار پتاسيم از همه مهمتر است، ولي در عمل موادي که به عنوان سيال کننده بکار مي‌روند، مخلوطي از فلدسپارهاي مختلف هستند.

|+|

نوشته شده توسط شورای نویسندگان در شنبه نهم دی 1385 و ساعت 9:8