دنیای امواج | مهندسی شیمی ,

    دنیای امواج

فضاهای بین ستاره ای، فضایی پر از امواج است. در این فضاها، مقادیر بسیار زیادی مولکول، یون و اتم وجود دارد. هر یک از این ذره ها قادرند که طول موج های ویژه ای را در گستره طیف موج های الکترومغناطیس جذب و نشر کنند. مجمومه این طول موج ها خود گستره ویژه ای را به وجود می آورد که طیف نشری یا جذبی آن ذره نامیده می شود. امروزه با کمک گیرنده های ویژه ای می توان طیف نشری این ذره ها را به دست آورد. در این طیف ها هر طول موج با یک خط روشن در زمینه ای تیره مشاهده می شود.

برخی طول موج های نشر شده از این ذره ها در گستره امواج رادیویی قرار دارد. برای مثال اتم های هیدروژن پیوسته امواجی با طول موج 21 cm برابر با 1430 MHz از خود منتشر می سازند و در واقع به این گونه با ما سخن می گویند. هلیم نیز نخستین بار پیش از آن که در زمین یافت شود، در سال 1868 از طریق امواجی که از خود منتشر می سازد، وجود خود را به انسان اعلام کرد.

شیمی دان ها به مولکول های موجود در فضای بین ستاره ای بسیار علاقه مند هستند و با ثبت این گونه طیف ها، اطلاعات ارزشمندی درباره این مولکول ها به دست آورده اند. تاکنون بیش از 80 نوع مولکول مختلف در فضاهای بین ستاره ای شناسایی شده است. برخی از این مولکول ها همچون هیدروژن کلرید، کربن منوکسید، آب و اتانول در زمین نیز یافت می شوند اما برخی دیگر ساختاری غیر متعارف دارند و پیش از آن که در زمین ساخته شوند، در فضا یافت شده اند.

تابش پرتوهای پر انرژی کیهانی بر مولکول های موجود در فضا آنها را شکسته و به مولکول های کوچکتر و یون تبدیل می کند. از این رو در فضا تنها مولکول هایی با اندازه های محدودی را می توان یافت. به هر حال شاید شناسایی این مولکول های کوچک موجود در فضاهای بین ستاره ای ضمن کمک به درک چگونگی ایجاد زندگی در کره زمین، روزی از وجود زندگی در بخش های دیگر هستی پرده بردارند.


نوشته شده توسط م شیمی۱ در چهارشنبه 15 مهر 1388 و ساعت 09:50 ب.ظ
پلیمر چیست؟ | مهندسی شیمی ,

         مقدمه

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.

نخستین لاستیک مصنوعی، سلولوئید است که از نیترو سلولز و کافور توسط "پارکر" در سال 1865 تهیه شد. ولی در سال 1930، عمل پلیمریزاسیون و الکلاسیون کشف شد و در صنعت بکار گرفته شد. در این دوران، آمونیاک برای تولید مواد منفجره، تولوئن برای TNT و بوتادین و استیرن برای تولید لاستیک مصنوعی به مقدار زیادی از نفت تولید شد.

پلیمرها ، بسپارها یا ماکرومولکولها درشت مولکولها ، مولکولهای غول‌پیکری هستند که دست‌کم ، 100 برابر سنگین‌تر از مولکولهای کوچکی مانند آب یا متانول هستند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده پلیمری م یک ماده ساده ارگانیکی مثل بنزین وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از 10000 تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی ، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.

تعداد واحدهای تکرارشونده در یک مولکول بزرگ درجه بسپارش یادرجه پلیمریزاسیون نامیده می شود.بسپارهایی که فقط از یک نوع واحد تکرار شونده تشکیل شده‌اند، جوربسپار (Homopolymer) و آنهایی که از دو واحد تکرارشونده تشکیل شده‌اند، همبسپار (copolymer) نامیده می‌شوند. گاهی لفظ ترپلیمر (Terpolymer) نیز برای محصولات حاصل از پلیمریزاسیون سه مونومر به کار می‌رود. در عین حال، در مورد محصولاتی که با بیش از سه مونومر پلیمریزه شده اند، لفظ ناجوربسپار (Heteropolymer) رایج است. بیشتر مواد اساسی همچون پروتئین، چوب، کتین، لاستیک خام (کائوچو) و رزین‌ها که در موجودات زنده یافت می شود پلیمر هستند. بسیاری از مواد مصنوعی همچون پلاستیک‌ها، الیاف مصنوعی (نایلون، ریون و. . . )، چسب‌ها، شیشه و چینی مواد پلیمری هستند.

بشر نخستین ، آموخته بود چگونه الیاف پروتئینی پشم و ابریشم و الیاف سلولزی پنبه و کتان را عمل آورد، رنگرزی کند و ببافد. بومیان جنوبی از لاستیک طبیعی ، برای ساختن اشیاء کشسان و پارچه‌های ضد آب استفاده می‌کردند. پلی کلروپرن، نخستین لاستیک سنتزی است که در آمریکا تهیه شد و گسترش یافت. پلی بوتادین، نخستین کائوچوی سنتزی است که آلمانی‌ها به نام بونا- اس به مقدار کافی تهیه کردند. بوتیل کائوچو، یکی از چهار لاستیک سنتزی است که اکنون به مقدار بیشتری تهیه و مصرف می‌شود.

کاغذ، چوب، نایلون، الیاف پلی استر، ظروف ملامین، الیاف پلی اتیلن، اندود تفلون ظروف آشپزی، نشاسته، گوشت، مو، پشم، ابریشم، لاستیک اتومبیل و... ، ماکرومولکولهایی هستند که روزانه با آنها برخورد می‌کنیم.

    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 از سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای‌ هادی 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.

    برخی از انواع پلیمرها

     1 ) 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.

     2) 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

     3) 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.

                                                                                                          ادامه دارد


نوشته شده توسط م شیمی۱ در چهارشنبه 4 شهریور 1388 و ساعت 11:53 ب.ظ
ازدیاد برداشت نفت از مخازن | مهندسی شیمی ,

ادامه از یکشنبه 25 اسفند 1387

عوامل موثر در تزریق آب

 

از عوامل تزریق آب می توان به دبی تزریق آب، ویسکوزیته نفت، فشار مویینگی، خاصیت تر شوندگی، نفوذ پذیری، ابعاد مخزن، یکنواختی خواص سنگ مخزن و عمق مخزن اشاره کرد.

توماس و همکارانش در سال 1988، بعد از آزمایش ها و بررسی های گوناگون دریافتند که سنگ شناسی، تخلخل و ضخامت شبکه بلوک ها نیز از عوامل مهمی هستند که می توانند بر روی برداشت نفت و نیز عملیات حفظ و نگهداری فشار مخزن در هنگام تزریق آب، موثرتر باشند.

 

دبی تزریق آب

از آن جا که دبی تزریق، به ابعاد مخزن بستگی کامل دارد، از عدد بدون بعد مویین برای عمومیت دادن نتایج، استفاده می شود. نتایج نشان می دهند که با افزایش عدد مویین، بازیافت نفت ابتدا افزایش می یابد و به یک مقدار بیشینه می رسد و پس از آن با افزایش عدد مویین، درصد بازیافت نفت کاهش می یابد. صعودی بودن منحنی تغییرات درصد بازیافت نفت بر حسب عدد مویین، در ابتدا به این دلیل است که راندمان جاروب کردن توسط آب، با افزایش مقدار تزریق آب، افزایش می یابد. در قسمت نزولی با افزایش عدد مویین که بیانگر غلبه نیروهای ویسکوز بر نیروهای مویین است، آب از میان ترک ها که نفوذ پذیری بالاتری دارند، عبور می کند. همین امر یعنی کانالیزه شدن آب از میان ترک ها، سبب باقی ماندن بخشی از نفت خام در مخزن شده و درصد نفت را کاهش می دهد.

 

ویسکوزیته نفت

از مهم ترین پدیده هایی که ممکن است در هنگام تزریق آب رخ دهد، پدیده کانالیزه شدن است. در این پدیده، هر چه قدر سیال جابجا کننده (در این جا آب)، قابلیت تحرک بیشتری (یا ویسکوزیته کمتری) داشته باشد و سیال جابجا شونده (در این جا نفت)، تحرک کمتری (یا ویسکوزیته بیشتری) را داشته باشد، جابجایی ناپایدارتر خواهد بود و نیز هر چه مخزن ناهمگون تر باشد، این پدیده تشدید می شود. بنابراین با افزایش ویسکوزیته نفت، مقدار بازیافت نفت کاهش می یابد.

 

 

فشار مویینگی

پارامتر مورد توجه دیگر، فشار مویینگی است که عامل حرکت سیال در محیط متخلخل می باشد. فشار مویینگی با کشش سطحی و کسینوس زاویه جهت حرکت نفت با امتداد افقی یا قائم، رابطه مستقیم و با اندازه خلل و فرج (حفره ها) نسبت عکس دارد. برای این که نفت از حفره ها رهایی یابد، باید نیروی مویینه کاهش یافته یا به عبارتی کشش سطحی به حداقل برسد.

 

 

مشکلات تزریق آب

 

کیفیت آب بستگی به مقدار جامدات معلق در آب، مقدار مواد جامد محلول در آب، تعداد باکتری های موجود و خورندگی آب دارد. کاهش نفوذ پذیری سنگ مخزن می تواند در اثر جامدات معلق موجود در آب، میکرو ارگانیسم های مختلف، تورم رس ها و همچنین رسوب های تشکیل شده در اثر اختلاط دو یا چند آب ناسازگار ایجاد شود.

آب تزریقی از هر منبعی که تهیه شود، مشکلاتی را به همراه خواهد داشت که عمدتا به مواد حل شده و مواد معلق در درون آب مربوط می شود. مواد معلق باعث گرفتگی منافذ محیط تخلخل در اطراف چاه تزریقی شده و برای جداسازی آنها، از روش فیلتراسیون استفاده می شود.

با حرکت آب در داخل مخزن، دمای آن افزایش یافته و مقدار حلالیت مواد حل شده در آب نیز تغییر می کند. اگر مقدار حلالیت کاهش یابد املاح در لوله های تزریقی و یا در سنگ مخزن رسوب می کنند.

بر حسب نوع ترکیب، آب تزریقی می تواند با آب مخزن سازگار باشد. در این زمینه آزمایش ها و مطالعات زیادی در شرایط و مخازن مختلف، در زمینه تجانس آب ها انجام شده و تاکنون مدل های محاسباتی مختلفی برای محاسبه مقدار حلالیت رسوب های ناشی از اختلاط دو یا جند آب توسط محققین ارائه شده است.

هم چنین جذب آب توسط سنگ مخزن های رسی می تواند باعث تورم آنها شود و در نتیجه، کاهش اندازه حفره ها و افت نفوذ پذیری سنگ مخزن را به همراه خواهد داشت.

در مواردی که ذخایر آب تزریقی با آب سازند، ناسازگار باشد، یعنی اختلاط آب تزریقی با سیال مخزن، باعث تشکیل رسوب معدنی شود، لازم است عملیات آماده سازی برای آب تزریقی انجام شود. همین موضوع در صورت استفاده از چند منبع آب برای تزریق نیز صدق می کند. یعنی قبل از اختلاط آنها باید سازگاری و عدم تشکیل رسوب در اثر اختلاط، بررسی شود.

به عنوان مثال، در حوزه های نفتی منطقه جزیره سیری، برای تثبیت فشار مخزن، عملیات تزریق آب از سال 1359 تا کنون در حال انجام است. در ابتدای تزریق، روزانه حدود 70 هزار بشکه آب از طریق 13 حلقه چاه، با فشار حدود psi 2000 تزریق می شد. پس از تزریق حدود 55 میلیون بشکه ظرفیت تزریق پذیری آب به مخزن، به حدود 31 هزار بشکه آب در روز کاهش پیدا کرد، در حالی که فشار تزریق افزایش یافته بود.

 

 


نوشته شده توسط م شیمی۱ در دوشنبه 24 فروردین 1388 و ساعت 09:56 ب.ظ
پیوند یونی چیست ؟ ؟ | مهندسی شیمی ,

پیوند یونی ( Ionic Bond )

 

 

پیوند یونی:  

نوعی از پیوند شیمیایی است که برپایه نیروی الکترواستاتیک بین دو یون با بار مخالف شکل می‌گیرد.

ترکیبات یونی متشکل از تعداد زیادی آنیون و کاتیون هستند که با طرح معین هندسی در کنار هم قرار گرفته‌اند و یک بلور بوجود می‌آورند. هر بلور ، به سبب جاذبه‌های منفی ـ مثبت یونها به هم ، نگهداشته شده است. فرمول شیمیایی یک ترکیب یونی نشانه ساده‌ترین نسبت یونهای مختلف برای به وجود آوردن بلوری است که از نظر الکتریکی خنثی باشد.

ماهیت یون:  

وقتی اتم‌ها به یون تبدیل می‌شوند، خواص آنها شدیدا تغییرمیکند. مثلاً مجموعه‌ای از مولکولهای برم قرمز است. اما یونهای در رنگ بلورماده مرکب هیچ دخالتی ندارند. یک قطعه سدیم شامل اتم‌های سدیم‌ نرم است. خواص فلزی دارد و بر آب به شدت اثر می‌کند. اما یونهای در آب پایدارند.

مجموعه بزرگی از مولکولهای کلر ، گازی سمّی به‌رنگ زرد مایل به سبز است، ولی یونهای کلرید مواد مرکب رنگ ایجاد نمی‌کنند و سمّی نیستند. به همین لحاظ است که یونهای سدیم و کلر را به صورت نمک طعام می‌توان بدون ترس از واکنش شدید روی گوجه فرنگی ریخت. وقتی اتم‌ها به صورت یون در می‌آیند، ماهیت آنها آشکارا تغییر می‌کند.

خواص مواد مرکب یونی :

رسانایی الکتریکی : رسانایی الکتریکی مواد مرکب یونی مذاب به این علت است که وقتی قطب‌هایی با بار مخالف در این مواد مذاب قرار گیرد و میدان الکتریکی برقرارشود، یونها آزادانه به حرکت در می‌آیند. این حرکت یونها بار یا جریان را از یک‌جا به جای دیگر منتقل می‌کنند. در جسم جامد که یونها بی‌حرکت‌اند و نمی‌توانند آزادانه حرکت کنند، جسم خاصیت رسانای الکتریکی ندارد.

سختی : سختی مواد مرکب یونی به علت پیوند محکم میان یونهای با بار مخالف است. برای پیوندهای قوی انرژی بسیاری لازم است تا یون‌ها از هم جدا شوند و امکان حرکت آزاد حالت مذاب را پیداکنند. انرژی زیاد به معنی نقطه جوش بالا است که خود از ویژگی‌های مواد مرکب یونی است.

شکنندگی : مواد مرکب یونی شکننده‌اند. زیرا که ساختار جامد آنها آرایه منظمی از یونهاست. مثلاً ساختار سدیم کلرید (NaCl) را در نظر بگیرید. هرگاه یک سطح از یونها فقط به فاصله یک یون در هر جهت جابجا شود، یونهایی که بار مشابه دارند درکنار یکدیگر قرار می‌گیرند و یکدیگر را دفع می‌کنند و چون جاذبه‌ای در کار نیست بلور می‌شکند. سدیم کلرید را نمی‌توان با چکش کاری ، به ورقه‌های نازک تبدیل کرد. با چنین عملی بلور نمک خرد و از هم پاشیده می‌شود.

 


 

برگرفته از :

http://fa.wikipedia.org

 


نوشته شده توسط مدیر وبلاگ در دوشنبه 10 فروردین 1388 و ساعت 02:11 ب.ظ
روش هایی برای ازدیاد برداشت نفت از مخازن نفتی | مهندسی شیمی ,

مقدمه:

استفاده صحیح از منابع نفتی کشور، به منظور افزایش طول عمر آنها و برخورداری نسل های آینده از این ذخایر خدادادی، ایجاب می کند تا مدیریت صحیحی در این باره اعمال شود. از نکات قابل توجه در مدیریت مخازن، اتخاذ روش هایی مناسب برای حفظ و صیانت مخزن، بالا بردن راندمان تولید و سعی بر نگه داشتن آن در حد مطلوب در طول زمان می باشد.

روش های به کار رفته برای ازدیاد برداشت عبارت است از:

1)      تزریق آب

2)      تزریق گاز

3)      تزریق متناوب آب و گاز

4)      روش حرارتی

5)      تزریق فوم و ژل های پلیمری

6)      استفاده از مواد شیمیایی کاهش دهنده نیروی کشش سطحی

7)      استفاده از روش میکروبی

شش روش نخست جزء روش های ازدیاد برداشت ثانویه بوده و روش هفتم از روش های ازداد برداشت ثالثیه می باشد.

موفقیت روش های ازدیاد برداشت به سه عامل بستگی دارد:

1)      خصوصیات مخزن

2)      نوع سیالات مخزن و سیال تزریقی

3)      طرز قرار گرفتن چاه های تولیدی و تزریقی

جابجایی نفت توسط تزریق آب یا گاز موجب می شود که جریان نفت از ماتریس، داخل ترک ها شده و از آنجا وارد چاه شود. سرعت بازیابی نفت از مخازن ترک دار به عوامل متعددی از جمله خواص بلوک های ماتریس، فشار مخزن، تاریخچه اشباع سیستم ترک و بالاخره ویسکوزیته سیالات و سرعت تزریق بستگی دارد.

در حال حاضر روش های اصلی ازدیاد برداشت به کار برده شده در مخازن نفت کشور، تزریق آب و تزریق گاز هستند. در فلات قاره ایران بر خلاف خشکی، عموما از تزریق آب استفاده می شود. به دلیل دسترسی آسان به آب، در میادین نفتی رسالت، رشادت و سلمان نیز موضوع تزریق آب در حال مطالعه است.

محاسبات نشان می دهد که به مقدار 44% از نفت مخازن را می توان به روش تزریق آب، برداشت کرد.

تزریق آب به مخازن در دو حالت یکی در مرحله برداشت اولیه و دیگری پس از اتمام فشار مخزن (برای ازدیاد برداشت) اجرا می شود. در حالت اول، آب به زیر لایه نفت برای تثبیت فشار مخزن تزریق می شود در حالی که در حالت دوم، آب به داخل لایه نفتی برای جابجایی نفت مخزن تزریق می شود. تزریق آب در حالت دوم، سیلاب زنی و روش تزذیق آب برای تثبیت فشار مخزن، همان تزریق آب نامیده می شود. سابقه تزریق آب به سال 1880 در جنوب پنسیلوانیا بر می گردد. به دلیل عدم امتزاج نفت و آب تزریقی، روش تزریق آب از جمله روش های امتزاج پذیر نامیده می شود.

اولین بار در 1931، فرایند سیلاب زنی به معنی واقعی خود به کار بده شد و در سال 1936، تزریق آب و سیلاب زنی آب در جهان به عنوان یک روش موفق و فنی برای بازیافت اقتصادی و بهینه در مخازن نفت پذیرفته شدند.

ادامه دارد...


نوشته شده توسط م شیمی۱ در یکشنبه 25 اسفند 1387 و ساعت 11:05 ب.ظ
فرایندهای فشار بالا / مهندسی شیمی | مهندسی شیمی ,

فرایندهای فشار بالا:

 

امروزه بسیاری از فرایندهای شیمیایی در فشار بالا صورت می گیرد. از جمله این فرایندها که توسط بشر انجام می شود، می توان به جوشکاری انفجاری، آبکاری فلزات و همچنین تکنیک های پیچیده برای تولید راکتورهای شیمیایی اشاره کرد. برای کروماتوگرافی مایع در فشار بالا و کروماتوگرافی فوق بحرانی، فشاری بین 100 تا 1000 بار استفاده می شود. فرایند هیدروژناسیون برای تولید آمونیاک، متانول و اسید استیک و تولید پلی اتیلن با دانسیته پایین در فشارهای بالا تا 1500 بار انجام می شود.

در تعادلات بخار- مایع فشار بالا ممکن است بین 25 تا 1000 بار باشد و گاهی به بیش از 1000 بارنیز می رسد.

دراین بخش به تعدادی از فرایندها که در فشار بالا انجام می شود، اشاره شده است:

1)      استفاده از فشارهای بالا برای جداسازی مواد شیمیایی

2)      مسئله ازدیاد برداشت نفت

3)      حفاری چاه های نفت و گاز

4)      ذخیره سازی گاز طبیعی

5)      فرایندهای استخراج فوق بحرانی

استفاده از فشارهای بالا در فرایندهای جداسازی باعث افزایش راندمان می شود. از این رو بسیاری از عملیات جداسازی مثل تقطیر، جذب و استخراج در فشارهای بالا انجام می شود. چنن فرایندهایی، کاربردهای گسترده ای در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی و صنایه وابسته دارد.

همچنین با افزایش نیاز به سوخت های فسیلی در دهه های اخیر و با توجه به این که در استخراج نفت در مراحل اولیه مقدار کمی از آن استحصال می شود، مسئله ازدیاد برداشت مطرح می شود. در این فرایند برای حفظ مقدار تولید نفت، فشار چاه بالا نگه داشته می شود و می توان از تزریق آب، نیتروژن و یا گاز طبیعی استفاده کرد.

با پیشرفت روزافزون تکنولوژی در سال های اخیر و در بحث حفاری چاه های نفت و گاز شرایطی مهیا شده که امکان اکتشاف ذخایر نفتی تا اعماق بیش از 10 کیلومتر نیز به وجود آمده است. این منابع جدید دارای شرایط ویژه ای از دما، فشار و ترکیب درصد بوده و در این اعماق، نفت دارای فشارها و دماهای ذخیره سازی بالایی بوده که ممکن است در این اعماق دماهایی تا 200 درجه سانتی گراد و فشارهایی تا 200 مگا پاسکال مشاهده شود. در این سیالات از متان گرفته تا هیدروکربن های سنگینی مانند C40 یافت می شود.

یکی دیگر از مهم ترین کاربردهایی که در زمینه تعادلات فازی در فشارهای بالا مطرح شده، فرایندهای استخراج فوق بحرانی است. برای بررسی استفاده از سیالات فوق بحرانی در فرایندهای جداسازی، داشتن دانش و آگاهی دقیق از تعادلات فازی امری ضروری است.

 


نوشته شده توسط م شیمی۱ در چهارشنبه 8 آبان 1387 و ساعت 10:56 ب.ظ
خوردگی فلزات | مهندسی شیمی ,

ادامه از جمعه ۱۴ شهریور ۱۳۸۷ و ساعت 12:01

نگاه کلی

فرایند آبکاری معمولا″ با فلزات گرانبها چون طلا و نقره ‌و کروم جهت افزایش ارزش فلزات پایه مانند آهن ‌و مس ‌و غیره و همچنین ایجاد روکشی بسیار مناسب (در حدود میکرومتر) برای استفاده از خواص فلزات روکش کاربرد دارد. این خواص می‌تواند رسانایی الکتریکی و جلوگیری از خوردگی باشد. فعل و انفعال بین فلزها با واسطه‌های محیطی موجب تجزیه و پوسیدگی آنها می‌شود چون فلزها میل بازگشت به ترکیبات ثابت را دارند. پوسیدگی فلز ممکن است به صورت شیمیایی(توسط گازهای خشک و محلولهای روغنی گازوئیل و نفت و مانند اینها) و یا الکتروشیمیایی (توسط اسیدها و بازها و نمک‌ها) انجام پذیرد. طبیعت و میزان خوردگی به ویژگی‌های آن فلز٬ محیط و حرارت وابسته است. روشهای زیادی برای جلوگیری از خوردگی وجود دارد که یکی از آنها ایجاد روکشی مناسب برای فلزها می‌باشد و معمول‌ترین روشهای روکش فلزها عبارتنداز : رنگین کردن فلزات ٬ لعابکاری ٬ آبکاری با روکش پلاستیک٬ حفاظت کاتدیک‌ و آبکاری با فلزات دیگر.

اصول آبکاری

به طور کلی ترسیب فلز با استفاده از یک الکترولیت را می‌توان به صورت واکنش زیر نشان داد :

فلز <-------- (الکترون) z + کاتیون فلزی

ترسیب فلز با روشهای زیر انجام می‌شود :

آبکاری الکتریکی

در این روش ترسیب گالوانیک یک فلز بر پایه واکنشهای الکتروشیمیایی صورت می‌گیرد. هنگام الکترولیز در سطح محدود الکترود/الکترولیت در نتیجه واکنشهای الکتروشیمیایی الکترون‌ها یا دریافت می‌شوند (احیا) و یا واگذار می‌شوند (اکسیداسیون). برای اینکه واکنشها در جهت واحد مورد‌ نظر ادمه یابند لازم است به طور مداوم از منبع جریان خارجی استفاده شود. واکنشهای مشخص در آند و کاتد همچنین در الکترولیت همیشه به صورت همزمان صورت می‌گیرند. محلول الکترولیت باید شامل یونهای فلز رسوب‌کننده باشد و چون یونهای فلزها دارای بار مثبت می باشند به علت جذب بارهای مخالف تمایل به حرکت در جهت الکترود یا قطبی که دارای الکترون اضافی می‌باشد (قطب منفی یا کاتد) را دارند. قطب مخالف که کمبود الکترون دارد قطب مثبت یا آند نامیده می‌شود. به طور کلی سیکل معمول پوشش‌دهی را می‌توان به صورت زیر در نظر گرفت :

- یک اتم در آند یک یا چند الکترون از دست می‌دهد و در محلول پوشش‌دهی به صورت یون مثبت در می‌آید.
-
یون مثبت به طرف کاتد یعنی محل تجمع الکترون‌ها جذب شده و در جهت آن حرکت می‌کند.
-
این یون الکترون‌های از دست داده را در کاتد به دست آورده و پس از تبدیل به اتم به صورت جزیی از فلز رسوب می‌کند.

قوانین فارادی

قوانین فارادی که اساس آبکاری الکتریکی فلزها را تشکیل می‌دهند نسبت بین انرژی الکتریکی و مقدار عناصر جا به جا شده در الکترودها را نشان می‌دهند.

·         قانون اول : مقدار موادی که بر روی یک الکترود ترسیب می‌شود مستقیما″ با مقدار الکتریسیته‌ای که از الکترولیت عبور می‌کند متناسب است.

·         قانون دوم  :مقدار مواد ترسیب شده با استفاده از الکترولیت‌های مختلف توسط مقدار الکتریسیته یکسان به صورت جرم‌هایی با اکی‌والان مساوی از آنهاست.

بر اساس این قوانین مشخص شده است که 96500 کولن الکتریسیته (یک کولن برابر است با جریان یک آمپر در یک ثانیه) لازم است تا یک اکی‌والان گرم از یک عنصر را رسوب دهد یا حل کند.

آبکاری بدون استفاده از منبع جریان خارجی

هنگام ترسیب فلز بدون استفاده از منبع جریان خارجی الکترون‌های لازم برای احیای یون‌های فلزی توسط واکنش‌‌های الکتروشیمیایی تامین می‌شوند. بر این اساس سه امکان وجود دارد :

·         ترسیب فلز به روش تبادل بار (تغییر مکان‌) یا فرایند غوطه‌وری : اساس کلی این روش بر اصول جدول پتانسیل فلزها پایه‌ریزی شده است. فلزی که باید پوشیده شود باید پتانسیل آن بسیار ضعیف‌تر (فلز فعال) از پتانسیل فلز پوشنده (فلز نجیب) باشد. و فلزی که باید ترسیب شود باید در محلول به حالت یونی وجود داشته باشد. برای مثال به هنگام غوطه‌ور نمودن یک میله آهنی در یک محلول سولفات مس فلز آهن فعال است و الکترون واگذار می‌کند و به شکل یون آهن وارد محلول می‌شود. دو الکترون روی میله آهن باقی می‌ماند. یون مس دو الکترون را دریافت کرده احیا می‌شود و بین ترتیب مس روی میله آهن می‌چسبد. و هنگامی که فلز پایه که باید پوشیده شود (مثلا آهن) کاملاتوسط فلز پوشنده (مثلا مس) پوشیده شود آهن دیگر نمی‌تواند وارد محلول شود و الکترون تشکیل نمی‌شود و در نتیجه عمل ترسیب خاتمه می‌یابد. موارد استعمال این روش در صنعت آبکاری عبارت است از : مس‌اندود نمودن فولاد٬ نقره‌کاری مس و برنج٬ جیوه‌کاری٬ حمام زنکات٬ روشهای مختلف کنترل و یا آزمایش٬ جمع‌آوری فلز از حمام‌های فلزات قیمتی غیر قابل استفاده (طلا) با استفاده از پودر روی.

·         ترسیب فلز به روش اتصال : این روش عبارت است از ارتباط دادن فلز پایه با یک فلز اتصال. جسم اتصال نقش واگذارکننده الکترون را ایفا می‌کند. برای مثال هنگامی که یک میله آهنی (فلز پایه) همراه یک میله آلومینیومی٬ به عنوان جسم اتصال در داخل یک محلول سولفات مس فرو برده می‌شود٬ دو فلز آهن و آلومینیوم به جهت فعالتر بودن از مس٬ به صورت یون فلزی وارد محلول می‌شوند و روی آنها الکترون باقی می‌ماند و چون فشار انحلال آلومینیوم از آهن بیشتر است از این رو اختلاف پتانسیلی بین دو فلز ایجاد شده و الکترون‌ها در روی یک سیم رابط٬ از سوی آلومینیوم به طرف آهن جاری می‌شوند. بنابراین مشاهده می‌شود که مقدار زیادی از یونهای مس محلول روی آهن ترسیب می‌شوند. ضخامت قشر ایجاد شده نسبت به روش ساده تبادل بار بسیار ضخیم‌تر است. از روش اتصال برای پوشش‌کاری فلزات پیچیده استفاده می‌شود.

·         روش احیا : ترسیب فلز با استفاده از محلولهای حاوی مواد احیا کننده٬ روش احیا نامیده می‌شود. یعنی دراین روش الکترونهای لازم برای احیای یونهای فلزات توسط یک احیا کننده فراهم می‌شود. پتانسیل احیا کننده‌ها باید از فلز پوشنده فعالتر باشند٬ اما بابد خاطر نشان ساخت که اختلاف پتانسیل به دلایل منحصرا″ کاربردی روکش‌ها٬ نباید بسیار زیاد باشد. برای مثال هیپوفسفیت سدیم یک احیا کننده برای ترسیب نیکل است ولی برای ترسیب مس که نجیب‌تر است٬ مناسب نیست. مزیت استفاده از این روش در این است که می‌توان لایه‌هایی با ضخامت دلخواه ایجاد نمود. زیرا اگر مقدار ماده احیا کننده در الکترولیت ثابت نگه داشته شود می‌توان واکنش ترسیب را کنترل نمود. به ویژه غیر هادی‌ها را نیز بعد از فعال نمودن آنها٬ می‌توان پوشش‌کاری کرد.

 

ادامه دارد . . .


نوشته شده توسط مدیر وبلاگ در پنجشنبه 28 شهریور 1387 و ساعت 02:09 ق.ظ
نوشته های پیشین
+ شیر آب جادویی+ هنر اندازه گیری و مدل سازی در آزمایش مودال و مشکلات آن-1+ فرهنگ مصرف در ایران+ ذخایر اورانیوم ایران ( Iran uranium )+ پهپاد ( UAV ) ؟ ؟+ نگاهی به "سبك زندگی" ترویجی سینما و تلویزون و رابطه آن با "جمعیت"+ پهباد (UAV)+ ساخت ربات مسیریاب+ شبیه سازی بویلر زغال سنگ سوز به کمک نرم افزار EES (قسمت 4)+ شعار سال 91+ سال نو مبارک+ کمپین خودجوش دانشجویان ایرانی برای همکاری داوطلبانه با سازمان انرژی اتمی+ بررسی رفتار غیر خطی سازه در تست مودال+ عید غدیر مبارک+ ارائه یك طرح نوین مهندسی جهت مدیریت ناوگان اتوبوسرانی درون شهری+ مبارزه بیولوژیک، راهی بسوی توسعه پایدار کشاورزی+ سوخت بیودیزل چیست ؟+ عید فطر مبارک+ کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی+ دیدار رهبر معظم انقلاب اسلامی امام خامنه ای، با اساتید دانشگاه ها+ علائم کمبود و بیشبود (مسمومیت) عناصر غذایی پرمصرف اصلی در گلخانه ها+ شبیه سازی بویلر زغال سنگ سوز به کمک نرم افزار EES (قسمت 3)+ بن سای ( درختان مینیاتوری )+ پیوند زنی و انواع آن Grafting | قسمت سوم+ پیوند زنی و انواع آن Grafting | قسمت دوم+ پیوند زنی و انواع آن Grafting | قسمت اول+ بستر كشت گیاهان گلخانه ای + List of Papers from IOMAC2009+ تکنیک‌های تهیه و تولید کشت آگار + مزایای كشت گلخانه‌ای

صفحات: 1 2
 
شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Mobile Traffic | سایت سوالات