شیمی

توانایی های ناشناخته هیدرات های گاز طبیعی
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٤٥ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٤ دی ،۱۳۸٧

کشف مقدار زیادی هیدرات گاز در دامنه شمالی آلاسکا و پایین خلیج جنوب شرقی ایالات متحده امریکا،این ایده را قوت می بخشد که هیدراتهای گاز،منبع بسیار مهم انرژی در آینده محسوب میشوند.گرچه،ابتدا مسائل بسیار مهم تکنیکی و فنی باید حل شود تا بتوان هیدرات های گاز را به عنوان یک منبع انرژی مهم در جهان،معرفی کرد.هیدرات های گاز به طور طبیعی به شکل مواد کریستالی که از آب و گاز تشکیل شده،هستند.در هیدرات ها، یک شبکه جامد آب،ملکول های گاز را در یک ساختار قفس مانند در خود جای می دهند.هیدرات های گاز بیشتر در نواحی یخ زده و قطبی و زیر دریا در لایه های رسوبی وجود دارند. در حالی که،متان،پروپان و دیگر گازها می توانند در ساختار قفس مانند محبوس شوند،اما احتمال تشکیل هیدرات متان بسیار بیشتر است.میزان متان محبوس شده در هیدرات های گاز بسیار زیاد است و تخمین میزان آن بیشتر حدسی و فرضی است و محدوده آن از ۰۰۰/۱۰۰ تا ۰۰۰/۰۰۰/۲۷۰ تریلیون فوت مکعب است.به نظر می رسد که میزان گاز در ذخایر هیدرات جهان بسیار بیشتر از حجم منابع دیگر انرژی است.گرچه تا به حال در مورد دسترسی و تولید این هیدرات های گاز تحقیق و پژوهش بسیاری صورت نگرفته است.هدف اولیه پژوهش های مربوط به هیدرات های گاز، بررسی پارامترهای زمین شناختی است که ایجاد هیدرات های گاز را در کنترل دارد.هدف دیگر، ارزیابی حجم گاز طبیعی ذخیره شده، درون انباشته های جهانی هیدراتهای گاز است.این مقاله نتایج آخرین ارزیابی ها در مورد منابع هیدرات گاز طبیعی را مطرح می کند و سعی دارد توانایی تولید ذخایر هیدرات های گاز را ارزیابی کند و فناوری لازم برای تولید اقتصادی و به صرفه هیدرات های گاز در ۲۰ تا ۵۰ سال آینده را مورد بررسی قراردهد.در پایان،مروری بر برنامه های تولید گاز از منابع هیدرات در ژاپن و هندوستان خواهیم داشت.

مروری بر هیدرات های گاز

تحت شرایط مناسب دمایی و فشاری،هیدرات های گاز معمولاً یک ساختار کریستالی اولیه تحت عنوان ساختار ۱ و ساختار ۲ را تشکیل می دهند.هر واحد سلولی ساختار ۱ هیدرات گاز شامل ۴۶ ملکول آب است که دو فضای تهی کوچک و ۶ فضای بزرگ تشکیل می شود.ساختارهای ۱ هیدرات های گاز فقط می توانند ملکول های کوچک گاز مثل متان و اتان،با قطر ملکولی کمتر از ۲/۵ آنگستروم را در خود جای دهند.واحد سلولی ساختار ۲ هیدرات های گاز شامل ۱۶ dodecahedral (دودی کاهدرال) کوچک و ۸ فضای خالی بزرگ هگزاکایی دوکاهدرال است که توسط ۱۳۶ مولکول آب شکل می گیرد.ساختار ۲ هیدرات های گاز ممکن است دارای گازهایی با ابعاد ملکولی در محدوده ۹/۵ تا ۹/۶ آنگستروم مثل پروپان و ایزوبوتان باشد.در شرایط دما و فشار استاندارد (STP)،یک حجم از هیدرات اشباع شده متان (ساختار ۱) دارای بیش از ۱۶۴ حجم از گاز متان است. به علت این ظرفیت عظیم ذخیره سازی گاز،این هیدرات ها، منابع مهمی از گاز طبیعی محسوب می شوند. در سطح ماکروسکوپی،بسیاری از خواص مکانیکی هیدرات گاز مثل یخ است. چون هیدراتها دارای حداقل ۸۵ درصد آب بر یک پایه ملکولی هستند.از همه جالب تر،خواص مرحله ی تعادل هیدرات های گاز است که بیشتر توسط تناسب ملکول های میهمان گاز، درون قفس های هیدرات آب کنترل می شود. برای مثال اضافه کردن پروپان به یک هیدرات خالص متان،ساختار هیدرات را(از ساختار ۱ به ساختار ۲ ) تغییر می هد.

هیدرات های گاز نواحی یخ زده و قطبی

به نظر می رسد که هیدرات های گاز ،در حوزه غرب سیبری وجود دارند و تصور می شود که در دیگر نواحی قطبی شمال روسیه،مثل ایالت تیمان-پچورا،کراتن شرق سیبری و شمال شرقی سیبری و نواحی کامچاتکا نیز وجود داشته باشند.هیدرات های گازدر نواحی قطبی شمال آلاسکا و ایالت های شمالی آمریکا نیز وجود دارند. از شواهد غیر مستقیمی که نتیجه حفاری چاه در این نواحی بود به وجود هیدرات های گاز در دامنه شمالی آلاسکا پی برده شد و احتمال حضور لایه های متعدد هیدرات های گاز در ناحیه خلیج پرودهو (Prudhoo) و حوزه های نفتی رودخانه کوپاروک را تأ ئید می کند.در یک پنجم از چاه های حفاری شده در ناحیه ی دلتای مکنذی وجود هیدرات های گاز تأیید شده است و بررسی چاه های جزایر قطبی نشان می دهد که در نواحی قطبی، هیداراتهای گاز در اعماق ۱۳۰ تا ۲۰۰۰ متر وجود دارند.

هیدراتهای گاز دریایی

وجود هیدراتهای گاز در نواحی دریایی، عمدتاً نتیجه بازتاب غیرعادی لرزهای است که از محدوده منطقه ویژه مرزی هیدراتهای گاز میآید.این بازتابها عمدتاً به نام بازتاب تحریکی انتهایی یاBSR خوانده میشوند.BSR ها در اعماق ۱۰۰ تا ۱۱۰۰ متری از سطح دریا، نقشهبرداری شدهاند.هیدراتهای گاز در لایههای رسوبی خلیج مکزیک،بخش دریایی حوزه رودخانه Eel در کالیفرنیا،دریای سیاه،دریای خزر و دریای Okhotsk پیدا شدهاند.همچنین،هیدراتهای گاز در اعماق بیشتر زیر سطحی در خلیج جنوب شرقی امریکا، Black Kidge در خلیج مکزیک،حوزه کاسکادیا نزدیک اوریگان،کانال امریکای مرکزی،دریای پروودرنواحی شرقی و غربی ژاپن نیز کشف شدهاند.

ارزیابی منابع هیدرات گاز

از آنجا که هیدراتهای گاز در نواحی قطبی و در لایههای رسوبی دریایی وجود دارند،میتوانند یک منبع انرژی بالقوه محسوب شوند.پیشبینیهای جهانی برای میزان گاز طبیعی موجود در لایههای هیدرات گاز از ۱۰۲۰/۵ تا ۱۰۶۲/۱ تریلیون فوت مکعب برای نواحی قطبی و از ۱۰۵۱/۱ تا ۱۰۸۷/۲ تریلیون فوت مکعب برای لایههای رسوبی اقیانوسی است.پیشبینیهای انتشار یافته در مورد منابع هیدراتهای گاز نشاندهنده نوسانات قابل ملاحظهای است. آخرین پیشبینیها از میزان متان در انباشتههای جهانی هیدراتهای گاز حدود ۱۰۵۷ تریلیون فوت مکعب است اما به نظر میرسد که لایههای رسوبی اقیانوسی دارای منابع بیشتر و بزرگتری از گاز طبیعی هستند تا لایههای رسوبی قارهای.هدف اصلی کار ارزشیابی و تخمین در مؤسسه پژوهشی زمین شناختی امریکا،تخمین زدن منابع هیدرات گاز در امریکا هم در نواحی ساحلی و هم در نواحی دریایی است.ارزیابی هیدراتهای گاز براساس یک برنامه تجزیه و تحلیلی، ایالت به ایالت انجام میشود.ما تمامی هیدراتهای گاز را بدون توجه به مسائل فنی آنها،تعریف،توصیف و ارزیابی میکنیم.بنابراین،این ارزیابی،تنها با حجم منابع هیدراتهای گاز موجود مربوط است،یعنی میزان گازی که درون هیدراتهای گاز بدون در نظر گرفتن بازیافت آن وجود دارد.در یک روش تجزیه و تحلیلی،انباشتههای بالقوه هیدروکربن، براساس خصوصیات زمین شناختیشان گروهبندی میشوند سپس شرایط زمینشناختی بروز هیدروکربنها الگوبرداری میشود. در این روش ارزشیابی،زمین شناسان، در مورد عوامل زمین شناختی لازم برای تشکیل انباشتههای هیدروکربن و عوامل زمین شناختی تعیین کننده اندازه آنها،بحث میکنند.در یک ارزیابی،۱۱ حوزه هیدرات گاز،در ۴ ایالت نفتی دریایی و ساحلی کشف و برای هر حوزه میزان هیدراتهای گاز تخمینزده شد.پیشبینیهای انجام شده برای هر کدام از این ۱۱ حوزه جمعآوری شدند تا کل منابع هیدرات گاز در ایالات متحده آمریکا تخمین زده شود.منابع موجود گاز درون هیدراتها در ایالات متحده امریکا بین ۷۶۵/۱۱۲ تا ۱۱۰/۶۷۶ تریلیون فوت مکعب گاز البته با سطح احتمال ۰۵/۰ تا ۹۵/۰ است. گرچه این آمار،همراه با درصد بالایی از شک و تردید است،اما نشان دهنده میزان بسیار زیادی گاز ذخیره شد در هیدراتهای گاز هستند.ارزش کلی هیدراتهای گاز محاسبه شد ه در امریکا حدود ۲۲۲ تا ۳۲۰ تریلیون فوت مکعب گاز است.لازم به ذکر است که حفاریهای پژوهشی دریایی که اخیراً درون منطقه ویژه اقتصادی امریکا در امتداد ناحیه شرقی این کشور انجام شده است،وجود مقادیر قابل توجهی از متان ذخیره شده را به عنوان هیدرات گاز جامد و گاز آزاد حبس شده زیر هیدراتهای گاز،تأیید میکند.

تولید گاز از هیدراتهای گاز

روشهای پیشنهاد شده بازیافت گاز از هیدراتها معمولاً شامل تفکیک کردن یا ذوب کردن هیدراتهای گاز به روشهای زیر است:۱)گرم کردن مخزن برای دمای تشکیل هیدرات ۲)کاهش فشار مخزن زیر موازنه هیدارت ۳)تزریق یک مهارکننده مثل متانول یا گلیکول درون مخزن برای کاهش شرایط تثبیت هیدرات.البته در حال حاضر، بازیافت گاز از هیدراتها به تعویق انداخته میشود چون هیدراتها معمولاً در نواحی خشن قطبی و نواحی عمیق دریایی گسترده شدهاند.اخیراً از یک سری مدلهای تحریک گرمایی ساده هم برای ارزیابی تولید هیدرات گاز از آب گرم و جریانهای بخاری استفاده شده است که نشان میدهد،گاز را میتوان از هیدراتها به میزان کافی تولید کرد به صورتی که هیدراتهای گاز به یک منبع قابل بازیافت تکنیکی تبدیل شوند،گرچه هزینه زیاد این تکنیکهای بازیافت پیشرفته گاز،جلوی بازیافت را میگیرد. استفاده از مهارکنندههای هیدرات گاز برای تولید گاز از هیدراتها از لحاظ فیزیکی امکان پذیر است،گرچه،استفاده از حجمهای زیاد مواد شیمیایی مثل متانول هزینه اقتصادی و زیست محیطی بالایی دارد.از میان تکنیکهای مختلف تولید گاز طبیعی از هیدراتها،اقتصادیترین و به صرفهترین روش،طرح فشار زدایی است.حوزه گازی Messoyakha در بخش شمالی حوزه غرب سیبری اغلب به عنوان یک مثال از تولید گاز از انباشتههای هیدروکربن مورد استفاده قرار میگیرد. از تمامی اطلاعات زمین شناختی برای تأیید حضور هیدراتهای گاز در قسمت بالایی این حوزه استفاده شده است.پیشینه تولید گاز از هیدراتهای این حوزه نشان میدهد که هیدراتهای گاز یک منبع تولیدی فوری از گاز طبیعی هستند و تولید را میتوان با روشهای همیشگی شروع و حفظ کرد. تولید طولانی مدت از بخش هیدراتگاز حوزه Messoyakha با برنامه ساده فشارزدایی قابل دسترسی است.تولید از بخش پایینی گاز آزاد این حوزه در سال ۱۹۶۹ آغاز شد.گرچه در سال ۱۹۷۱،فشار مخزن از میزان مورد انتظار انحراف پیدا کرد.این انحراف به آزادسازی گاز آزاد از هیدراتهای تفکیک یافته گاز نسبت داده میشود.از این حوزه تا به حال حدود ۳۶ درصد (حدود ۱۸۳ میلیارد فوت مکعب) گاز برداشت شده است.گرچه برخی محققان معتقدند که گاز تولید شده از هیدراتها نبوده است.

فعالیتهای پژوهشی بینالمللی

در دو سال گذشته،مؤسسات دولتی در ژاپن،هند و کره جنوبی شروع به توسعه برنامههای پژوهش برای بازیافت گاز از هیدراتهای اقیانوسی کردهاند.یکی از مهمترین پروژههای هیدرات گاز که در ژاپن در حال انجام است،یک پروژه ۵ ساله برای ارزیابی منابع داخلی هیدراتهای بالقوه گاز طبیعی است.در مقالاتی که منتشر شده است: مؤسسه مجری طرح، اعلام کرده است که هیدراتهای متان میتواند نسل آینده منبع انرژی قابل تولید داخلی باشد.در سال ۱۹۹۶ این برنامه تحقیقاتی زمین شناختی و لرزهشناسی بر روی نواحی قارهای شمالی و جنوبشرقی ژاپن انجام شده است.براساس تحقیقات صورت گرفته،کاشف به عمل آمده است که حدود ۱۸۰۰ تریلیون فوت مکعب گاز درون هیدراتهای گاز ناحیه نانکای ذخیره شده است.هندوستان نیز مانند ژاپن به علت پرداخت هزینهای بالا برای واردات LNG ،مطالعات پژوهشی چندی را مبنی بر حضور و امکان بازیافت گاز از هیدراتهای گاز در این کشور آغاز کرده است.پژوهشها نشان میدهند که بین هند و میانمار،در دریای آندامان منبع عظیمی از هیدراتهای گاز وجود دارد که حدس زده میشود،دارای ۲۱۱ تریلیون فوت مکعب گازباشد.دولت هندوستان اعلام کرده است که این مسئله برای تأمین نیازهای فزاینده انرژی این کشور از اهمیت بسیاری برخوردار است.با اینکه اطلاعات ما در مورد هیدراتهای نهفته گاز بسیار اندک است،اما میتوان انتظار داشت با توسعه فناوریهای جدید بتوان به هیدراتها به عنوان نسل آینده منبع انرژی نگاه کرد.


comment نظرات ()
مزایای بیوپلیمر
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٤٤ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٤ دی ،۱۳۸٧

پلیمر های متداول امروزی از نفت خام ساخته می شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمر ها که از منابع تجدید شونده ساخته می شوند، جانشین شوند. بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دان ها عبارت است از ماکرومولکول های بیولوژی که از تعداد زیادی زیر واحد کوچک و شبیه به هم که با اتصال کووالانسی به هم متصل شده اند ویک زنجیره طولانی را ایجاد می کنند، ساخته شده اند. در روند طبیعی، بیوپلیمر ها و یا همان ماکرومولکول ها، ترکیبات داخل سلولی هستند که قابلیت زنده ماندن را به ارگانیسم در شرایط سخت محیطی می دهند.

مواد بیوپلیمری در شکل های گوناگونی توسعه یافته اند؛ بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد بیوپلیمری به چنددلیل اهمیت دارد. اول این که این مواد بر خلاف پلیمر های امروزی که از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند؛ بنابراین موادآلوده کننده محیط زیست به شمار نمی آیند. در این خصوص مواد بیوپلیمری در ساخت پلاستیک ها به دو صورت استفاده قرار می شوند. اول استفاده از پلاستیک هایی که درآنها یک ماده تخریب پذیر(مانند نشاسته) به یک پلاستیک متداول (مانندپلی اتیلن) اضافه می شود، درنتیجه این ماده به افزایش سرعت تخریب پلاستیک کمک می کند. این مواد چند سالی هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زیادی به کاهش زباله های پلاستیکی کرده اند، اما به دلیل این که در آنها از همان پلاستیک های متداول تخریب ناپذیر استفاده می شود و استفاده از مقدار زیادی مواد تخریب پذیر در پلاستیک ویژگی آن را تضعیف می کند، موقعیت چندان محکمی ندارند.

دوم استفاده از پلاستیک های تخریب پذیر ذاتی است که به دلیل ساختمان شیمیایی خاص به وسیله باکتری ها، آب یا آنزیم ها در طبیعت تخریب می شوند و خیلی سریع تر از نوع اول به محیط زیست بر می گردند، دردرجه دوم اهمیت مواد بیوپلیمری به وسیله موجودات زنده ساخته می شوند و در نتیجه در چرخه ساخت و تجزیه مواد بیولوژیک قرار می گیرند، پس هیچ گاه منابع آن محدود و تمام شدنی نیست، در حالی که مواد پلیمری و پلاستیکی امروزی از سوخت های فسیلی ساخته می شود که منابع آن محدود و تمام شدنی است. هر چند این منابع در حال حاضر و به ویژه در کشور ما به وفور یافت می شوند، ولی روزی تمام خواهند شد. سومین مزیت بیوپلیمر ها، اقتصادی بودن این مواد است، زیرا تولید بیوپلیمر نیاز زیادی به کارخانه و صنعت پیشرفته ندارد و با حداقل امکانات می توان به تولید آن مبادرت ورزید. همچنین قیمت بالای نفت خام، کشور ها را به سوی استفاده از این مواد سوق داده است.
هر چند امروزه برای کاربردهای بسیار خاص مانند نخ بخیه جراحی(نخ بخیه حل شونده) به کار می روند، ولی دیری نخواهد پایید که به استفاده گسترده از این پلیمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده می توانند بیوپلیمرها را تولید کنند که عبارتند از:گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم ها که از این میان گیاهان و میکروارگانیسم ها اهمیت بیشتری دارند.

گیاهان تولیدکننده

بیشترین تحقیقات بیوپلیمری روی مهندسی ژنتیک گیاهان تولیدکننده فیبر مانند کتان، کنف و … متمرکز شده است. به عبارت دیگر، توسعه واکنش های مولکولی درون سلولی گیاهان که به تولید مواد بیوپلیمری منجر می شود، مورد توجه مهندسان ژنتیک و بیوتکنولوژی قرار گرفته است. مواد بیوپلیمری که در سلول های گیاهی ساخته می شود، بیشتر از جنس پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) است.
این ماده از نظر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بسیار شبیه پلی پروپیلن حاصل از مواد نفتی است. امروزه با همسانه سازی کردن ژن تولید کننده پلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات در گیاهان معمولی که قابلیت تولید بیوپلیمر را ندارند، توانسته اند این محصول پلیمری را به طور انبوه تولید کنند. گیاهان، نیشکر، یونجه، درخت خردل و ذرت برای تولید این بیوپلیمر از طریق مهندسی ژنتیک انتخاب شده اند که ژن تولید کننده این پلیمر به داخل ژنوم این گیاهان وارد می شود و گیاه یادشده را به ساختن بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات قادرمی سازد.

ارگانیه های تولیدکننده بیوپلیمر ها

درحدود ۸۰ سال قبل برای نخستین بار بیوپلیمر پلی هیدروکسی بوتیرات از باکتری باسیلوس مگاتریوم جدا سازی شد. ازآن پس دانشمندان بیوپلیمر به دنبال یافتن راه هایی هستند که تولیدات بیوپلیمری باکتریایی را توسعه دهند و به صورت تجاری درآورند. بیوپلیمر هایی که سلول های باکتریایی قادر به تولید آن هستند و از آنها جداسازی شده اند، عبارتند از: پلی هیدروکسی آلکانوات (PHA)، پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHA). این بیوپلیمر ها از نظر خصوصیات فیزیکی به پلیمر های پلی استیلن و پلی پروپیلن شبیه هستند. بیوپلیمر های میکروبی در طبیعت به عنوان ترکیبات داخل سلولی میکروب ها یافت می شوند و بیشتر زمانی که باکتری ها در شرایط نامساعد محیطی قرار می گیرند، اقدام به تولید این مواد می کنند. این مواد در حالت طبیعی به عنوان یک منبع انرژی راحت و در دسترس عمل می کنند. همچنین هنگامی که محیط اطراف باکتری غنی از کربن باشد و از نظر دیگر مواد غذایی مورد استفاده باکتری دچار کمبود باشد، باکتری اقدام به ساخت بیوپلیمر های یادشده می کند. باکتری ها برای ساختن بیوپلیمر های PHA و PHB از واکنش های تخمیری استفاده می کنند که در این واکنش ها نیز از مواد خام گوناگونی استفاده می شود. PHB به وسیله یک باکتری به نام استافیلوکوکوس اپیدرمیس ساخته می شود که روی تفاله های حاصل از واکنش های روغن گیری دانه های کنجد رشد می کند و این بیوپلیمر را می سازد. PHB در درون سیتوپلاسم باکتری به صورت دانه های ذخیره ای (اینکلوژن بادی) ذخیره می شود که این مواد را به وسیله سانتریفیوژ و واکنش های شست وشوی چند مرحله ای می توان استخراج و خالص سازی و ازآن استفاده کرد. در یک نتیجه گیری کلی در مورد استفاده از بیوپلیمر ها به جای پلاستیک ها و پلیمر های نفتی می توان گفت که با توجه به ماهیت و خصوصیات بیوپلیمر ها که مواد تجدید شونده و قابل برگشت به محیط زیست و یا به عبارتی دوست محیط زیست هستند، استفاده از آنها کاری معقول و اقتصادی خواهد بود. از سوی دیگر، با توجه به قیمت بالای نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن برای تولید مواد پلاستیکی که هم آلوده کننده محیط زیست است و هم در جامعه ما ارزش چندانی ندارد، کاری غیر اقتصادی است. پس امید می رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمینه مواد بیوپلیمری در بیشتر کشورها، درکشور ما نیز به این مقوله توجه بیشتری شود و با جانشین کردن مواد بیوپلیمری با پلیمر های نفتی، طلای سیاه را برای آیندگان به میراث بگذاریم


comment نظرات ()
کروژن چیست ؟
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٤٢ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٤ دی ،۱۳۸٧

کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلیمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بیتومن نامیده می‌شوند. ولی کروژنها را می‌توان توسط اسیدهایی مانند HCL و HF از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنین ممکن است توسط روش دانسیته و استفاده از مایعات سنگین بتوان کروژن را جد اساخت. چون کروژن نسبت به کانیهای دیگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن
تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با میکروسکوپهای با نور عبوری یا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هویت بیولوژیکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اولیه آنها را مطالعه نمود. همچنین با استفاده از میکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس ، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نیز جهت بررسی ترکیب شیمیایی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.

تجزیه کروژن
مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.
تغییرشکل کروژنهای مدفون در اثر افزایش حرارت تبدیل کروژنها به نفت و گاز فرایندی است که به درجه حرارت بالایی نیازمند است. برای شروع تبدیل مواد حیوانی و گیاهی آلی به هیدروکربنها درزیرفشار ۱-۲ کیلومتر رسوب ، حرارتی درحدود ۷۰-۵۰ درجه سانتیگراد لازم است. درجه حرارت نهایی برای این تبدیل که بلوغ یا مچوراسیون نامیده می‌شود. حتی به بیش از ۱۵۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. لازم به ذکر است که در نواحی با گرادیان زمین گرمایی بیشتر ، به عنوان مثال نواحی با جریان حرارتی بالا ، امکان دارد مواد آلی درعمق کمتری به درجه بلوغ (مچوریتی) برسند.

تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها
با افزایش حرارت در اثر افزایش بار رسوبی فوقانی عاملهای باندی C- C مولکولهای آلی موجود در کروژن شکسته می‌شوند و گاز نیز در این مرحله تشکیل می‌شود. بنابراین با بالا رفتن حرارت همگام با افزایش فشار ، باندهای C- C بیشتری در کروژن و مولکولهای هیدروکربنی که قبلا تشکیل شده بودند، شکسته می‌شود. این شکستگی راهنمایی برای تشکیل هیدروکربنهای سبک تر ، از زنجیره‌های هیدروکربنی طویل و از کروژن است. جدا شدن متان و دیگر هیدروکربنها سبب می‌شود که کروژن باقیمانده نسبتا از کربن غنی شود. زیرا در آغاز ، کروژنهای تیپ ۱و ۲ نسبت H/C برابر ۱/۷ و ۱/۳ دارند.

دیاژنز کروژن
شروع دیاژنز با درجه حرارت ۷۰-۶۰ صورت می‌گیرد و ازدیاد درجه حرارت تا زمانی که نسبت H/C =0.6 و نسبت O/C =0.1 باشد تا حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد ادامه می‌یابد. در درجه حرارتهای بیشتر تمام زنجیره‌های هیدروکربنی طویل تقریبا شکسته می‌شوند و بنابراین باقیمانده آن بطور کلی تنها از گاز متان (گازخشک) می‌باشد و ترکیب کروژن تدریجا به سمت کربن خالص میل خواهدکرد. ( H/C=0 )

محاسبه مچوریتی
محاسبه مچوریتی (به بلوغ رسیدن) سنگ مادر برای پیشگویی اینکه چه سنگهای مادری برای تولید نفت بقدر کافی رسیده هستند و همچنین جهت محاسبه کامپیوتری و طرح ریزی بکار می‌رود که اینها یک قسمت مهم از آنالیز حوضه برای اکتشافات نفت می‌باشند و مهمترین بهره از این محاسبات تعیین تاریخچه فرونشینی است که از ثبت چینه شناسی و تخمین گرادیان زمین گرمایی مشتق می‌شود. بنابراین تاریخچه فرونشینی تابعی از زمان زمین شناسی می‌باشد.

انواع کروژن
بطور کلی سه نوع کروژن قابل تشخیص است. وجه تمایز این سه نوع کروژن به نوع ماده آلی تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

کروژن نوع اول :
این نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هیدروژن به کربن موجود در آن از سایر کروژنها بیشتر می‌باشد ( نسبت هیدروژن به کربن حدود ۱/۲ تا ۱/۷ است ).
کروژن نوع دوم :
کروژن نوع دوم یا لیپتینیک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبیت هیدروژن به کربن نوع دوم ، بیش از ۱ می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فیتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلین اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.
کروژن نوع سوم :
کروژن نوع سوم یا هومیک دارای نسبت هیدروژن به کربن کمتر از ۸۴ % می‌باشد. کروژن نوع سوم از لیگنیت و قطعات چوبی گیاهان که در خشکی تولید می‌شود به وجود می‌آید.

مراحل تشکیل کروژن
مواد آلی راسب شده در حوضه‌های رسوبی با گذشت زمان در لابه‌لای رسوبات دفن می‌شود. ازدیاد عمق دفن‌شدگی با افزایش فشار و دمای محیط ارتباط مستقیم دارد. تی‌سوت ( ۱۹۷۷) تحولات مواد آلی در مقابل افزایش عمق را تحت سه مرحله به شرح زیر تشریح می‌کند :

مرحله دیاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله دیاژنز در بخشهای کم عمق‌تر زیر زمین و تحت دما و فشار متعارف انجام می‌شود. این تحولات شامل تخریب بیولوژیکی توسط باکتریها و فعل و انفعالات غیر حیاتی می‌باشد. متان ، دی‌اکسید کربن و آب از ماده آلی جدا شده و مابقی به صورت ترکیب پیچیده هیدروکربوری تحت عنوان کروژن باقی می‌ماند. در مرحله دیاژنز محتویات اکسیژن ماده آلی کاسته می‌شود ولی نسبت هیدروژن به کربن ماده‌ آلی کم و بیش بدون تغییر باقی می‌ماند.
تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در اوائل مرحله دیاژنز مقداری از مواد جامد از قبیل خرده فسیلها و یا کانیهای کوارتز و کربنات کلسیم و … ، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته ، سپس به همراه سولفورهای آهن - سرب و روی و مس و غیره دوباره رسوب می‌کنند. در این مرحله مواد آلی نیز به سوی تعادل می‌روند. یعنی اول در اثر فعالیت باکتریها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات (سنگ شدگی) این مواد نیز پلیمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکیل داده سپس به تعادل می‌رسند که در این حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.
مرحله کاتاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله کاتاژنز در عمق بیشتر تحت دمای زیادتر صورت می‌گیرد. جدایش مواد نفتی از کروژن در مرحله کاتتاژنز به وقوع می‌پیوندد. در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن مشتق می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن ماده آلی کاهش یافته ولی در مقدار اکسیژن به کربن تغییر عمده‌ای صورت نمی‌گیرد.
تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها : در این مرحله مواد آلی تغییرات زیادی پیدا می‌کنند و حین تغییر وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگین ، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب تولید می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقریبا تمامی شاخه‌های زنجیری هیدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقیمانده در مقایسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ ، شبیه به آنتراسیت بوده و ضریب انعکاسی بیش از ۲% دارند.
مرحله متاژنز
تحولات ماده آلی در مرحله متاژنز تحت دما و فشار بالاتر نسبت به مراحل قبلی انجام می‌شود. بقایای هیدروکربن بخصوص متان از ماده آلی جدا می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن کاهش یافته ، به نحوی که در نهایت کربن به صورت گرافیت باقی خواهد ماند. تخلخل و تراوایی سنگ در این مرحله به حد قابل چشم پوشی می‌رسد.
تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در مرحله متاژنز و متامورنیسم رسوبات در عمق بیشتر و تحت تاثیر حرارت و فشار بیش از حد قرار دارند. در این مرحله کانیهای رسی ، آب خودشان را از دست داده و در نتیجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغییرات بوجود می‌آید. در این مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبدیل به متان و کربن باقیمانده می‌شود. این مواد را می‌توان قابل قیاس با تبدیل زغال سنگ به آنتراسیت دانست که ضریب انعکاسشان تا ۴% می‌رسد. بالاخره در آخراین مرحله باقیمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبدیل به گرافیت می‌شود.

رسیدگی کروژن
نفت و گاز در مرحله کاتاژنز از کروژن نیمه رسیده مشتق می‌شوند. اشتقاق هیدروکربور از کروژن نارس امکان پذیر نیست. به دنبال رسیدگی کروژن در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن جدا می‌شود. هنگامی که کروژن کاملا برسد دیگر نفت و گازی از آن به وجود نمی‌آید. رسیدگی کروژن به دما ، زمان و احتمالا فشار بستگی دارد.
تولید عمده نفت از کروژن در دمای ۶۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد. تولید عمده گاز از کروژن در دمای ۱۲۰ تا ۲۲۵ درجه سانتیگراد است. کروژن در دمای بالاتر از ۲۳۰ درجه سانتیگراد کلیه مواد هیدروکربوری خود را از دست می‌دهد و تنها به صورت گرافیت باقی می‌ماند.


comment نظرات ()
شیمی نفت
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:۳٩ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٤ دی ،۱۳۸٧

تاریخچه :
این ماده را از قرنها پیش بصورت گاز در آتشکده و یا به فرم قیر (کاده ای که پس از تبخیر مواد فرار یا سبک نفت از آن باقی می‌ماند) می‌شناخته‌اند یا بطوری که در کتب مقدس و تاریخی اشاره شده است که در ساختمان برج بابل از قیر استفاده گردیده و کشتی نوح و گهواره موسی نیز به قیر اندوده بوده است. بابلی‌ها از قیر بعنوان ماده قابل احتراق در چراغها و تهیه ساروج جهت غیر قابل نفوذ نمودن سدها و بالاخره جهت استحکام جاده‌ها استفاده می‌کرده‌اند.
مدت زمان مدیدی ، مورد استعمال نفت فقط برای مصارف خانگی و یا به عنوان چرب‌کننده‌ها بود، اما از آغاز قرن شانزدهم میلادی روز به روز موارد استعمال آن رو به افزایش نهاد تا اینکه در سال ۱۸۵۴ دو نفر داروساز وجود یک فراکسیون سبک قابل اشتعال را در روغن زمینی تشخیص دادند و همچنین به کمک تقطیر ، مواد دیگری بدست آوردند که برای ایجاد روشنایی بکار می‌رفت. بر اساس این کار آزمایشگاهی بود که بعدا دستگاههای عظیم تصفیه نفت طرح‌ریزی و مورد بهره برداری قرار گرفت. صنعت نفت در آتازونی در سال ۱۸۵۹ شروع شد.

تاریخچه استخراج نفت در ایران :
صنعت نفت ایران نیز از سال ۱۹۰۸ پس از هفت سال تفحص مکتشفین و کشف نفت در مسجدسلیمان واقع در دامنه جبال زاگرس ، پا به عرصه وجود گذاشت.

نفت خام :
امروزه چاههای نفت متعددی در سراسر جهان وجود دارد که از آنها نفت استخراج می‌کنند و به نفتی که از چاه بیرون کشیده می‌شود، نفت خام می‌گویند. نفت خام را تصفیه می‌کنند، یعنی هیدروکربنهای گوناگونی را که نفت خام از آنها تشکیل شده است از یکدیگر جدا می‌کنند که به این کار پالایش نفت می‌گویند و در پالایشگاهها این کار انجام می‌شود. نفت منبع انرژی و سرچشمه مواد اولیه بسیاری از ترکیبات شیمیایی است و این دور از عوامل اصلی اقتصادی مدرن بشمار می‌رود. در صنایع جدید از ثروت بیکران و تغییر و تبدیل مواد خام اولیه آن بی‌اندازه استفاده می‌شود.

تشکیل نفت :
نحوه پیدایش نفت دقیقا تشخیص داده نشده و در این مورد فرضیات گوناگونی پیشنهاد شده است. برخی از این تئوریها ، مربوط به مواد معدنی و بعضی دیگر مربوط به ترکیبات آلی می‌باشد.

تشکیل نفت از مواد معدنی :
اساس این فرضیه بر این است که کربورهای فلزی تشکیل شده در اعماق زمین در اثر تماس با آب‌هایی که در زمین نفوذ می‌نماید، ابتدا ایجاد هیدروکربورهای استیلنی با رشته زنجیر کوتاه می‌کند. سپس هیدروکربورهای حاصل در اثر تراکم و پلیمریزه شدن ایجاد ترکیبات پیچیده و کمپلکس را می نماید که اغلب آنها اشباع شده است.

تشکیل نفت از مواد آلی :
بر اساس این فرضیه تشکیل نفت را در اثر تجزیه بدن حیوانات در مجاورت آب و دور از هوا می‌دانند. زیرا در این شرایط ، قسمت اعظم مواد ازته و گوگردی تخریب و مواد چرب باقیمانده در اثر آب ، هیدرولیز می‌گردد. اسیدهای چرب حاصله ، تحت اثر فشار و درجه حرارت با از دست دادن عوامل اسیدی تولید هیدروکربورهائی با یک اتم کربن کمتر می‌نماید.
“انگلر Engler” از تقطیر حیوانات دریائی توانسته است مواد نفتی را تهیه نماید و با توجه به خاصیت “چرخش نوری” مواد نفتی که علت آن وجود گلسترین است (ماده ای که در بدن حیوانات وجود دارد) این فرضیه بیان و مورد تایید شده است. در صورتی که فرضیه های دیگر که مبتنی بر اساس مواد معدنی در تشکیل نفت می‌باشد، هیچگونه توضیح و دلیل قانع کننده ای در مورد این ویژگی نمی‌تواند بیان نماید.
همچنین نفت می‌تواند از تجزیه گیاهان تولید گردد. در این حالت ، خاصیت چرخش نور را به علت وجود ترکیب مشابه گلسترین یعنی پلی استرولها می‌دانند.”مرازک Mrazec” ، میکروبها را در این تغییر و تبدیل موثر می‌داند. تئوری تشکیل نفت بر مبنای مواد آلی ، فعلا بیشتر مورد قبول می‌باشد و اختلاف قابل ملاحظه‌ای را که بین ژیزمان‌ها (منابع نفتی) مشاهده می‌گردد، بعلت شرایط و عوامل مختلف تشیکل ژیزمان‌ها می‌دانند.

مواد سازنده نفت خام :
مواد سازنده نفت از نظر نوع هیدروکربور و همچنین از نظر نوع ترکیبات هترواتم دار بستگی به محل و شرایط تشکیل آن دارد. بنابراین مقدار درصد مواد سازنده نفت خام در یک منبع نسبت به منبع دیگر تغییر می‌کند. بطور کلی مواد سازنده نفت شامل: هیدروکربورها- ترکیبات اکسیژنه - سولفوره - ازته و مواد معدنی می‌باشد.

خواص نفت خام

گرانی :
چگالی نفتهای خام را بیشتر بر حسب درجه A.P.I به جای گرانی ویژه (چگالی نسبی) بیان می‌کنند. ارتباط بین این دو ، به گونه ای است که افزایش گرانی API با کاهش گرانی ویژه مطابقت می‌کند. گرانی نفت خام می‌تواند بین پایینتر از ۱۰API تا بالاتر از ۵۰API قرار بگیرد، ولی گرانی اکثر نفتهای خام در گستره بین ۲۰ تا ۴۵API قرار دارد. گرانی API همواره به نمونه مایع در ۶۰ درجه فارینهایت اشاره دارد.

مقدار گوگرد :
مقدار گوگرد و گرانی API دو خاصیتی هستند که بیشترین اثر را به ارزش‌گذاری نفت خام دارند. مقدار گوگرد بر حسب درصد وزنی گوگرد بیان می‌شود و بین ۰,۱ در صد تا ۵ درصد تغییر می‌کند. نفتهایی که بیش از ۰,۵ درصد گوگرد دارند، در مقایسه با نفتهای کم‌گوگردتر ، معمولا محتاج فراورشهای گسترده‌تری هستند.

نقطه ریزش :
نقطه ریزش نفت خام بر حسب F˚ یا c˚ معرف تقریبی پارافینی‌ بودن یا آروماتیکی ‌بودن نسبی آن است. هرچه نقطه ریزش پایینتر باشد، مقدار پارافین کمتر و مقدار آروماتیک بیشتر است.

حلالیت :
قابلیت انحلال هیدروکربورها در آب عموما خیلی کم می‌باشد. مقدار آب موجود در هیدروکربورها با افزایش درجه حرارت زیاد می‌شود. حلالیت هیدروکربورها در کلروفرم ، سولفورکربن و تتراکلریدکربن حائز اهمیت است که با افزایش درجه حرارت ، زیاد و با افزایش وزن مولکولی کاسته می‌گردد. قابلیت انحلال آروماتیکها بیشتر بوده و بعد از آنها اولفین‌ها - نفتن‌ها - متانی‌ها قرار دارد. ضمنا قابلیت انحلال ترکیبات اکسیژنه - ازته - سولفوره ، کمتر از هیدروکربورها می‌باشد. بالاخره نفت ، حلال هیدروکربورهای گازی‌شکل و تقریبا تمام هیدرورکربورهای جامد - گریس‌ها - رزین‌ها - گوگرد و ید می‌باشد.

نقطه جوش :
نقطه جوش هیدروکربورهای خالص با وزن مولکولی و همچنین برای سری‌های مختلف با تعداد مساوی اتم کربن بترتیب از هیدروکربورهای اشباع‌شده به اولفین‌ها - نفتن‌ها و آروماتیکها افزایش می‌یابد. بدین ترتیب نقطه جوش هیدروکربورهای اشباع شده و اولفین‌ها از همه کمتر و سیکلوآلکان‌ها و آروماتیکها از سایرین بیشتر می‌باشد. برای برش‌های نفتی که مخلوطی از هیدروکربورهای مختلف می‌باشند، یک نقطه جوش ابتدائی و یک نقطه جوش انتهایی در نظر گرفته می‌شود و حد فاصل بین این دو نقطه برای یک برش به نوع مواد سازنده اغلب زیاد و متغیر می‌باشد که به این حد فاصل بین دو نقطه “گستره تقطیر” گفته می‌شود.

گرمای نهان تبخیر :
گرمای نهان تبخیر در یک سری همولوگ از هیدروکربن‌ها بترتیب از مواد سبک به سنگین کاهش می‌یابد و همچنین مقدار آن از یک سری به سری دیگر ، مثلا بترتیب از آروماتیکها به نفتن‌ها و هیدروکربورهای اشباع شده نقصان می‌یابد. بنابراین گرمای نهان تبخیر با دانسیته فراکسیون مربوط بستگی دارد.

قدرت حرارتی :
قدرت حرارتی عبارت از مقدار کالری است که از سوختن یک گرم ماده حاصل می‌شود. قدرت حرارتی هیدروکربورها به ساختمان مولکولی آنها و قدرت حرارتی یک برش نفتی به نوع و مواد سازنده آن سبتگی دارد. قدرت حرارتی متان بیشتر از سایر هیدروکربورها و برابر با ۱۳۳۱۰ کیلوکالری به ازای یک کیلوگرم می‌باشد و مواد سنگین حاصله از نفت خام دارای قدرت حرارتی در حدود ۱۰۰۰۰ کیلو کالری می‌باشد.

اثر اسید نیتریک :
هیدروکربورها در اثر اسید نیتریک به ترکیبات نیتره یا پلی‌نیتره تبدیل می‌شود. نیتراسیون برخی از مواد نفتی منجر به تهیه ترکیبات منفجره یا مواد رنگین می‌گردد. موارد استعمال برخی از برش های نفتی بدست آمده از نفت خام

شیرین کردن آب دریا :
یکی از موارد استعمال گازهای نفتی در صنایع وابسته به پالایشگاهها تهیه آب شیرین از آب شور می‌باشد.

به عنوان سوخت :
از جمله ، بنزین برای سوخت موتورهای مختلف ، کروزون سوخت اغلب تراکتورها و ماشین‌های مورد استفاده در کشاورزی و همچنین موتورهای جت هواپیماها اغلب از کروزون یا نفت سفید می‌باشد، گازوئیل که موتورهای دیزل بعنوان سوخت از نفت گاز (گازوئیل) استفاده می‌نمایند، نفت کوره یا مازوت یک جسم قابل احتراق با قدرت حرارتی ۱۰۵۰۰ کالری بوده که بخوبی می‌تواند جانشین زغال سنگ گردد و سوختن آن تقریبا بدون دود انجام می‌گیرد.

روشنایی :
از کروزون جهت روشنایی و همچنین برای علامت دادن به کمک آتش استفاده می‌شود، چون نقطه اشتعال کروزون بالاتر از ۳۵ درجه است، لذا از نظر آتش‌سوزی خطری ندارد.

حلال :
از هیدروکربورهای C4 تا C10 می‌توان برش‌هائی با دانسیته و نقاط جوش ابتدائی و انتهایی متفاوت تهیه نمود که مورد استعمال آنها اغلب بعنوان حلال می‌باشد. بعنوان مثال ، اتر نفت یک حلال سبک با نقطه جوش ۷۵-۳۰ درجه سانتیگراد و وایت اسپیریت (حلال سنگین) که از تقطیر بنزین بدست می‌آید بعنوان حلال ، رنگ‌های نقاشی و ورنی ها استفاده می‌گردد. همچنین برای تمیز کردن الیاف گیاهی و حیوانی و یا سطح فلزات از برش‌های خیلی فرار (تقطیر شده قبل از ۱۱۰ درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود.

روان کاری :
روغنهای چرب کننده: نوعی روغن که جهت روان کاری بکار می‌رود. بستگی به شارژ ، سرعت ، درجه حرارت دستگاه دارد. انواع روغنها عبارتند از:

روغن دوک برای چرب کردن دوک ، موتورهای الکتریکی کوچک و ماشین های نساجی و سانتریفوژهای کوچک
روغن ماشین‌های یخ سازی جهت روغنکاری کمپرسورهای آمونیاکی کارخانجات یخ‌سازی
روغن ماشین‌های سبک جهت روان کاری موتورهای الکتریکی ، دینام‌ها و سانتریفوژهای با قدرت متوسط
روغن ماشین‌های سنگین مخصوص روغنکاری موتورهای دیزلی است مانند دیزل‌های سورشارژه و غیره
روغن برای سیلندرهای ماشین بخار
روغن برای توربین ها
روغن برای موتورهای انفجاری (اتومبیل و غیره)
روغن دنده
روغن موتورهایی که دائما با آب در تماس است.

گریس ها:
یک روان کننده نیمه جامد است و متشکل از یک روغن نفتی و یک پر کننده (از سری صابونهای فلزی) یا سفت‌کننده (از مواد پلیمری) می‌باشد. کاربرد گریس بیشتر برای اتومبیل‌ها و برخی صنایع مناسب می‌باشد.
آسفالت و قیراندودی:
در حال حاضر ۷۵ درصد از باقیمانده حاصل از عمل تقطیر در خلاء برای پوشش جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

موارد استعمال داروئی:
از قبیل وازلین باعث نرم شدن پوست بدن گردیده و برای بهبود سرمازدگی نیز موثر است.

پارافین:
از پارافین ذوب شده و خالص شده جهت ساخت داروهای زیبائی استفاده می‌گردد.

گلیسیرین:
مقدار قابل ملاحظه ای از این ماده ، از نفت تهیه می‌گردد. علاوه بر مصارفی که گلیسیرین در صنعت (برای تهیه باروت دینامیت ، مرکب و غیره) دارد، از آن برای فرم نگه داشتن پوست بدن و یا تهیه داروهائی از قبیل گلیسیرین یده استفاده می‌شود


comment نظرات ()
مشتقات غیر هیدروکربنی نفت
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٢٧ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٤ دی ،۱۳۸٧

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 ۲% 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 ۱،۲۲% در نفت هفت گل تا ۲،۴۶% 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 ۳۳۰ و ۴۰۰ درجه فارنهایت از نفت خارج می‌شود.

ترکیبات اکسیژن‌دار
این ترکیبات ۲% ترکیبات نفتی را شامل می‌شوند و تا ۸% 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 ، ۵۰% 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 ، ۲۵ الی ۳۵ 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 ۰/۰۱ تا ۰/۰۵ 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 (۲۳۳ppm) ، نیکل (۹۷ppm) ، آهن (۳۱ppm) ، مس (۱/۱ppm) ، روی ، کلسیم ، منیزیم ، سرب و … را ثابت نموده است


comment نظرات ()
لوله های گرمایی، تاریخچه و تئوری
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ۱۱:٢٤ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٤ دی ،۱۳۸٧

لوله های گرمایی، تاریخچه و تئوری
آنجیر مارچ پرکین در انتهای قرن هجدهم در ماساچوست ایالات متّحده به دنیا آمد و در سال 1827 به انگلستان آمد تا بتواند تحقیقات بیشتری روی بویلرها و سیستم ها توزیع حرارت انجام دهد. کار بر روی لوله پرکین که وسیله ای با جریان دو فازی بود به شکل اختراع به پسر آنجیر پرکین نسبت داده می شود، در حالیکه عمده کارهای ابتدائی آن توسط آنجیر پرکین در نیمه¬ی قرن نوزدهم انجام شد. پرکین روی سیستم های توزیع حرارت تک فاز کار می کرد.


مقاله ای که در سال 1898 منتشر شد بیان می کند که پرکین در سال 1831 اولین اختراعش را با عنوان سیستم گرمایش پرکین توسط لوله های آهنی باریک به ثبت رساند. این سیستم اساساً یک بویلر با لوله های سر بسته بود که آب درون لوله ها (به صورت تک فاز در فشار بالا) بین کوره و دیگ بخار گردش کرده و یک سیستم گرمایش غیر مستقیم ایجاد می کرد. این بویلر با لوله های بسته بیش از صد سال در مقیاس تجاری تولید می شد. مشخصه های این سیکل بسته گرمایشی آب داغ، استفاده از آن را برای تبخیر کننده های تصفیه شکر، برای بویلرهای بخار و همچنین فرآیندهای بسته گرمایشی آب داغ، و همچنین فرآیندهای مختلفی که فلزات مذاب را برای آلیاژ کاری و کار با فلزات در دمای بالا نیاز داشتند، پیشنهاد می کرد. به این دلیل که در این سیستم، آب داغ پر فشاری با دمای دیواره بیش از c 1500 تولید می شد.


در سال 1839 یک بویلر لوله ای هم مرکز کشف شد. این سیستم در لوکومتیوهای بخار و بویلرهای بزرگی که بر این اساس کار می کنند، شامل تعداد زیادی لوله های بزرگ می شوند که از یک طرف بسته شده اند. ثابت شد که این سیستم سریعترین تولید کننده بخار فوق داغ بود که توسط شرکت پرکین ساخته شد.
در سال 1942 R.S. Gaugler نظریه لوله گلولهایی را مطرح نمود و در سال 1963، Grover این نظریه را به اجرا رسانید.






1-2 تئوری لوله گرمایی:

یک لوله گرمایی لوله ای است که دو سر آن بسته بوده و داخل آن فتیله قرار دارد. البته ترموسیفون ها فاقد فتیله هستند. نحوه عملکرد یک لوله گرمایی با به کار بردن یک سیستم استوانه ای که در شکل (1-1) آورده شده است به آسانی قابل درک می باشد.





شکل 1-1 : شکل شماتیک یک لوله گرمایی همراه با نمایش اصول عملکرد و چرخش سیال عامل آن




اجزاء یک لوله گرمایی به ترتیب عبارت اند از: محفظه آب بندی شده (دیواره لوله و کلاهک های انتهایی)، یک سازه فتیله ای و مقداری کمی سیال عامل که در تعادل با بخارش قرار دارد.


فتیله معمولا در کنار دیواره لوله های گرمایی نصب می شود و می تواند اشکال هندسی مختلفی داشته باشد که در شکل (2-1) نمونه هایی از آن را مشاهده می نمایید.





شکل 2-1: انواع فتبله در لوله های گرمایی




لوله ها پس از تخیله هوا، توسط مقدار جزئی از سیال عامل، پر می شوند. تفاوت لوله گرمایی و ترموسیفون در این است که لوله گرمایی به علّت وجود فتیله و نیروی موئینگی، می تواند افقی قرار بگیرد و یا حتی قسمت تبخیر کننده در بالا و قسمت چگالنده در پایین قرار گیرد.در ترموسیفون ها چون عامل بازگشت مایع به قسمت تبخیر کننده، نیروی جاذبه می باشد، بنابراین قسمت چگالنده باید بالاتر از قسمت تبخیر کننده قرار گیرد.



یک لوله گرمایی به طور کلّی از 3 بخش اصلی زیر تشکیل شده است:



الف) تبخیر کننده:
این بخش از لوله گرمایی قسمت پایین ترموسیفون بوده که در چشمه گرمایی قرار می گیرد که باعث تبخیر سیال عامل محتوی لوله می شود. بنابراین در این بخش گرما دریافت می شود.



ب) قسمت آدیاباتیک:
در این قسمت از لوله گرمایی انتقال حرارتی نداریم.

ج) قسمت چگالنده:
این بخش از لوله گرمایی که قسمت بالای ترموسیفون می باشد، در چاه گرمایی قرار دارد. در این قسمت بخار به مایع تبدیل می شود و گرمای نهان تبخیر آزاد می شود.


گرمای وارد شده به تبخیر کننده که توسط یک چشمه خارجی تأمین می گردد، از میان دیواره لوله و سازه فتیله ای هدایت شده و سبب تبخیر سیال عامل می گردد. فشار بخار به وجود آمده سبب انتقال بخار از میان قسمت آدیاباتیک به چگالنده می گردد و در آنجا بخار حاصله چگالیده شده و گرمای نهان تبخیر، گرمای چاه را تأمین می سازد. فشار موئین ایجاد شده در فتیله، سبب پمپاژ سیال چگالیده شده به تبخیر کننده می گردد. بنابراین، لوله گرمایی می تواند به طور پیوسته گرمای نهان بخار را از تبخیر کننده به چگالنده انتقال دهد. این فرآیند تا زمانیکه یک فشار موئین کافی برای انتقال سیّال چگالیده شده به تبخیر کننده موجود باشد، ادامه خواهد یافت.



چون سطح حلال ها در فصل مشترک مایع –بخار در تبخیر کننده بسیار خمیده می باشد، مایع در شیارهای فتیله به عقب کشیده می‌شود. به عبارت دیگر، در هنگام چگالش، حلال ها در چگالنده، تقریباً صاف می باشند. فصل مشترک مایع- بخار در نزدیکی چگالنده کلاهک انتهایی، با یک نرخ جریان بسیار پایین بخار با گرادیان فشار صفر، تقریباً صاف می باشد. لازم به ذکر است که برای بازگشت سیال چگالیده شده در چگالنده به بخش تبخیر کننده، روشهای زیر وجود دارد:


-فتیله (لوله گرمایی استاندارد)
-وزن (لوله گرمایی ترموسیفون)
-نیروی گریز از مرکز(لوله گرمایی گردشی)
-نیروهای حجمی مغناطیسی(لوله گرمایی هیدرودینامیکی مغناطیسی)
-نیروهای اسمزی (لوله گرمایی اسمزی)
-پمپ حبابی (لوله گرمایی ترموسیفون بر عکس)


comment نظرات ()
بهینه سازی انرژی ۳
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ٤:۳٦ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ۳ دی ،۱۳۸٧

 

 مصارف انرژی در منزلتان Your Home’s Energy Use   

 

اولین قدم برای داشتن یک خانه با بازده خوب انرژی ، پیدا کردن قسمتهایی از خانه خودتان است که بیشترین مقدار انرژی را مصرف می کند . برای این کار ، بهترین اقدام ، رسیدگی و بازرسی فنی اجزا و قسمتهای منزل خودتان است . این اقدام به شما کمک خواهد کرد که قسمتهایی که بیشترین مقدار انرژی را مصرف می کنند ، پیدا کنید و به شما بهترین و موثرترین مقیاس را برای کاهش هزینه ها ، پیشنهاد می کند . شما نیز می توانید خودان اقدام به یک بازرسی فنی ساده کنید یا می توانید با یک شرکت فعال در این زمینه مشورت کنید .

 

قاعده سازی برنامه تان

 

بعد از اینکه مکان هدر دادن انرژی در منزلتان را شناسایی کردید ، از طریق پرسیدن چند سوال ساده از خودتان ، برای نیازهای انرژی خود اولویت قرار دهید :

-                     چه مقدار پول صرف انرژی مصرفی خود می کنید ؟

-                     برای بدست آوردن مبلغ استفاده شده در برنامه افزایش کارایی انرژی به چه مقدار زمان نیاز داریم  یا بعبارتی چه مقدار زمان نیاز است تا هزینه صرفه جویی شده در مصرف انرژی بتواند هزینه مصرف شده در اجرای این برنامه را تامین کند ؟

-                     آیا می توانید این کارها را خودتان انجام دهید یا برای اینکار نیاز به یک پیمانکار دارید ؟

-                     بودجه شما برای اینکار چقدر است ؟

-                     چه مقدار زمان برای نگهداری و تعمیرات در اختیار دارید ؟

 یکبار که شما اولویتهای مصرف انرژیتان را مشخص کنید ، می توانید یک طرح کامل برای یک خانه با بازده انرژی خوب را شکل دهید . برنامه شما ، به شما کمک خواهد کرد تا از طریق خریدهای مناسب و اصولی و همچنین بهبود بخشیدن شرایط خانه ، بازده مصرف انرژی و صرفه جویی در سرمایه خودتان را به بالاترین حد برسانید.

 

راه دیگر نیز ، از طریق نصایح افراد حرفه ای می باشد .خیلی از شرکتهای خدماتی ، بازرسیهای فنی انرژی را معمولاً مجانی یا با هزینه اندکی انجام می دهند . با دریافت مبلغی ، یک پیمانکار کار آزموده بررسی خواهد کرد که چگونه سیستمهای انرژی شما باهم کار می کنند . همچنین وی نتایج بررسی های خود را با صورتحسابهای مصرف انرژی شما مقایسه خواهد کرد . او در کار خود از ابزارهای مختلفی مانند ماشین مخصوص دمیدن ، درهای مختلف ، دوربینهای مادون قرمز و دمانجهای سطحی استفاده خواهد کرد تا مکانهای کم بازده را که با چشم غیر مسلح قابل وضوح نیستند را پیدا کند . در نهایت آنها لیستی از پیشنهادات خود را برای رسیدن به راه حلهای موثر و رسیدن به راحتی و ایمنی به شما ارائه خواهند کرد.

 

 


comment نظرات ()
بهینه سازی انرژی ۲
نویسنده : ابوالفضل اصغری - ساعت ٤:۳٥ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ۳ دی ،۱۳۸٧

 

بهبود بخشیدن بازده انرژی در خانه نه تنها محیط خانه شما رو راحت تر میکنه بلکه علاوه بر آن در بلند مدت باعث کاهش هزینه ها در این بخش نیز میشود. این برنامه باعث کاهش هزینه مصرفی توسط وسائل استفاده شده و همچنین بهبود بخشیدن به کارکرد آنها در طول مدت عمرشان خواهد شد . رعایت کردن این اصول معمولا به وام دهندگان این اجازه رو می دهد تا مبلغی بیشتر از حد معمول بتوانند وام دهند ، بعلاوه بهنگام فروش مجدد خانه خود ، می توانید آنرا با قیمت بالاتری بفروش برسانید .

این اطلاعات به شما نشان خواهد داد که چقدر ساده می توان مقدار مصرف انرژی در خانه را کاهش داد . اینها راهنمایی آسان و راه حلهایی عملی برای نگهداری انرژی در تمام قسمتهای خانه شما می باشد و از سیستم عایق بندی که اطراف را پوشش می دهد تا توضیحاتی در مورد وسایل مصرفی و استفاده از نور داخل خانه را مطرح می کند . صرف زمان کوتاهی با رعایت این مطالب سودمند به شما در نگهداری انرژی و سرمایه خودتان کمک خواهد کرد. بعلاوه در خیلی از موارد ، از طریق کاهش آلودگی و حفاظت از منابع طبیعی به محیط زیستمان نیز کمک خواهیم کرد.

 ادامه دارد ...

 


comment نظرات ()
 

javascripts



google
بزرگترین سایت جاوا اسکریپت ایران
Clock And Date