آشنايي با گاز طبيعي

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

منشاء گاز طبيعي:

نظريات متعددي در زمينه منشاء نفت و گاز وجود دارد

 آخرين و علمي ترين آنها كه هم اكنون مورد تاييداكثر قريب به اتفاق دانشمندان است، نظريه “منشا آلي” نام دارد. طبق اين نظريه، بقاياي گياهان و جانوراني كه اجساد آنها طي ميليون ها سال به قسمت هاي زيرين درياچه ها و اقيانوس هاي قديمي رانده شده بودند بتدريج تجزيه و به صورت عناصر آلي درآمده . براثر فشار و گرماي دروني زمين به نفت و گاز تبديل و در مخازن زيرزميني و در عمق سه تا چند هزار متري و با فشار حدود چند صد اتمسفر ذخيره گرديده است.

مشخصات گاز طبيعي:

گاز طبيعي مخلوطي است از گازهاي مختلف كه بخش اعظم آن را متان تشكيل مي دهد.
گاز طبيعي گازي است بي رنگ، بي بو و سبك تر از هوا. براي تشخيص نشت گاز، در ايستگاه هاي دروازه
ورودي شهرها به آن مواد بودار كننده (اُدورانت) اضافه مي كنند تا ايمني مصرف كنندگان گاز طبيعي تامين گردد. گازطبیعی مورد استفاده در استان خراسان از مخازن گازي سرخس تامين مي گردد و 98 % آن را گاز متان CH4 تشکیل مي دهد. ارزش حرارتي هر متر مكعب گاز طبيعي تقريبا معادل ارزش حرارتي يك ليتر نفت سفيد مي باشد.

به غير از متان در گاز طبيعي و گازهاي همراه،اتان(C2H6)،پروپان(C3H8)،بوتان(C4H10)،ازت(N2)،دي اكسيد كربن(CO2)،هليوم(H2)،سولفيد هيدروژن(H2S)،دي سولفيد كربن(CS2).

تركيبات گوگرددار آلي(بيشتر مركاپتان ها)،و هيدروكربن هاي مايع با نقطه جوش بالا (ميعانات گازي) وجود دارند.به علاوه هنگام استخراج گاز از چاه موادي همچون: ذرات شن و ماسه ، اينهيبيتورهاي ضد خوردگي، اسيد كلريدريك و مقداري گل حفاري نيز همراه گاز استخراج مي شوند.

لازم به يادآوري است كه درصد مواد فوق كه بيشتر به ناخالصي معروفند در گاز ميدان هاي گازي مختلف
متفاوت است. به علاوه اصطلاح ناخالصي به منظور استفاده نهايي گاز بيان مي شود. در صورتيكه هر كدام از اين مواد داراي ارزش صنعتي و اقتصادي زيادي است كه طي پالايش گاز،استخراج و به نحو مقتضي استفاده مي كنند. مسير پالايش گاز با توجه به تركيبات هر گاز متفاوت است.اين مسير در مورد بعضي گازها شامل 20 فرآيند هم مي شود ولي در نمودار ذيل به معمولي ترين آنها اشاره مي شود.

انواع مخازن گازی:

همانطور كه قبلا هم اشاره شد مخازن گازي نسبت به تركيب گاز آنها از هم متمايز هستند. معمولا آنها را به 3
گروه اصلي دسته بندي مي كنند.


-1 مخازن گازي كه بيشترين درصد تركيبات گاز آن را متان تشكيل مي دهد.


-2 مخازن گازي كه حاوي هيدروكربن هاي مختلف مي باشد. اين مخازن، “مخازن ميعاني” ناميده مي شوند.
در زمان استخراج از اين مخازن، گازهايي حاوي متان، اتان، پروپان، بوتان و ميعانات گازي حاوي برش
بنزيني و كروزن و در مواردي هم مازوت بدست مي آيد.


-3 مخازني كه گاز آن حاوي تركيبات گوگرددار مثل سولفيد هيدروژن، مركاپتان ها وغيره مي باشند، كه مي توانند هم ميعاني و هم گازي خالص باشند.

تقسیم بندی گاز ها:

نسبت به مقدار گوگرد، گاز به نام هاي “كم گوگردي”، “گوگردي” و “ترش” تقسيم بندي مي شوند. گاز كم گوگردي به گازي اتلاق مي شود كه مقدار سولفيد هيدروژن آن بيشتر از 20 ميلي گرم در متر مكعب و مركاپتان ها از36 ميلي گرم در متر مكعب تجاوز نكنند. اين گازها احتياجي به تصفيه و شيرين سازي ندارند و مستقيما به لوله هاي انتقال گاز فرستاده شده و به مصرف كننده مي رسند.


 گازهاي گوگردي به گازهايي گفته مي شوند كه مقدار سولفيد هيدروژن آن از 0.5%حجمی کمتر باشند.
در اين گازها مقدار قابل توجهي دي اكسيد كربن وجود دارد كه در فرآيند شيرين سازي به همراه گوگرد از آن جدا
مي شوند.
 در بعضي گازها گاز ترش به گازي اتلاق مي شود كه مقدار سولفيد هيدروژن آن بيشتر از 0.5%حجمی باشد.
مقدار سولفيد هيدروژن آنها بالغ بر 20 % حجمي است. به غير از تركيبات گوگرددار در اين گازها دي اكسيد كربن، ازت،هليوم و آب نيز وجود دارند.

در حقيقت با توجه به محتواي گاز، روند فرآوري آن مشخص و طراحي مي گردد. از آنجا كه مسير صحيح و
انتخاب درست فرآيندها و اصول فني مهندسي و اقتصادي، باعث بدست آوردن فرآورده هاي با كيفيت و ارزان مي شود.

نتیجه گیری کلی:


بنابراين اين بخش از كار، يكي از سخت ترين، مسئوليت پذيرترين و سنگين ترين كار در فرآوري گاز مي باشد. در نظر داشته باشيد كه فقط با رعايت اصول به ظاهر ساده ولي حياتي و سپس با انتخاب مسير درست با فرآيند مناسب و اقتصادي مي توان به نتيجه مطلوب رسيد. كوچك ترين اشتباه در يكي از مراحل ياد شده باعث صرف هزينه هاي اضافي و اتلاف وقت مي شود .

حتي در بعضي موارد صرف هزينه و وقت نيز جبران ناملايمات را نمي كند.

بيشترين مشكل را گازهاي ترش ايجاد مي كنند. بيشتر اين گازها را ميعانات گازي تشكيل مي دهند كه فرآيند
شيرين سازي در آنها در 2 مرحله انجام مي پذيرد. براي اين ميعانات ابتدا در واحد تقطير به برش هاي جداگانه تقسيم مي شوند. سپس آبگيري شده برش هاي گازي آن به واحد شيرين سازي و از آنجا مسير عمومي را طي مي كنند و برش بنزيني آن به واحد تصفيه گوگردي كه معمولا و طبق رويه عمومي واحد تصفيه هيدروژني  مي باشد فرستاده مي شوند.
از اين واحد به واحد رفرمينگ يا آروماتيزيشن رفته تا برش بنزيني آن براي استفاده آماده شود.

مروري بر اكتشاف گاز

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

از آنجايي كه تجمع گاز مستقيما به ساختار جغرافيايي لايه هاي دروني زمين وابسته است بنابراين بررسي اين
ساختار و تهيه نقشه زمين شناسي منطقه، اساس تمام روش هاي اكتشاف گاز مي باشد.
نقشه زمين شناسي معمولا در 2 مرحله رسم مي شود. جستجو و اكتشاف.
مرحله جستجو به مجموعه روش هاي مرتبط با جمع آوري اطلاعات و بررسي لايه هاي تخريب نشده درون
زمين اتلاق مي شود. اندازه گيري خواص فيزيكي طاقديس ها، سرعت پراكندگي ارتعاشات (روش لرزه سنجي) جرم حجمي، خواص مغناطيسي، هدايت الكتريكي و همچنين بررسي خواص شيميايي آب هاي زيرزميني لايه هاي سطحي از دسته اين روش ها مي باشند. در اين بين روش لرزه نگاري و بررسي مناطق داراي ميدان مغناطيسي غير طبيعي(روش مغناطيس سنجي) متداول ترند.

در روش مغناطيس سنجي با استفاده از هواپيما و يا قمرهاي مصنوعي مخصوص، وضعيت مغناطيسي اندازه
گيري شده و بدين ترتيب وجود لايه هاي رسوبي و يا آذرين، شكل تماس لايه هاي رسوبي و سكوي بلورين و
ضخامت كلي طبقات رسوبي تخمين زده مي شود.

روش های دیگر:

روش هاي ديگري كه در بالا ذكر شد، اطلاعات كمي به ما داده و فقط مي توان براي تكميل اطلاعات موجود
از آنها استفاده كرد. در حقيقت نتيجه كار متخصصين زمين شناسي و ژئوفيزيك فقط مي توانند نشان دهنده احتمال
وجود گاز در يك ناحيه باشد و تاييد اين مطلب فقط پس از حفاري امكان پذير مي باشد. حفاري بر 2 نوع تقسيم بندي
مي شود. حفاري اكتشافي و حفاري توليدي.

برحسب نوع سيستم به كار رفته نيز حفاري را به 2 گروه دسته بندي مي كنند. حفاري ضربه اي و حفاري دورانی.

مخازن گازي در تمامي مناطق كره زمين از خشكي تا درياچه ها و درياها پراكنده هستند. بيشترين حجم ذخيره گاز در محدوده كشورهاي روسيه، عربستان سعودي، آمريكا، ايران، عراق مكزيك و چند كشور ديگر كشف شده اند.
ذخيره جهاني گاز در سال 1999 ميلادي به ميزان 136 ميليارد تن برآورد شده است. در ايران بيشترين مناطق گازي در شمال، شمال شرقي، جنوب و جنوب غربي مشاهده شده است.

تاریخچه صنعت گاز در ایران

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

هر چند ايرانيان در استفاده از گاز و ديگر مشتقات نفتي بر ديگر اقوام جهان پيشي داشته اند اما نخستين اسناد
تاريخي استفاده اصولي از گاز در ايران به زمان قاجاريه و سلطنت ناصرالدين شاه مربوط مي شود. هنگامي كه
ناصرالدين شاه در سال 1873 ميلادي به لندن سفر كرده بود، چراغ هاي گازي كه روشني بخش معابر بودند، تعجب وي را برانگيخت و پس از بازگشت به ايران دستور احداث و استفاده از كارخانه چراغ گاز را صادر كرد.

از سال 1908 ميلادي كه نخستين چاه نفت ايران در مسجد سليمان به نفت رسيد، به علت بعد مسافت بين منابع توليد و نقاط مصرف و بالا بودن هزينه سرمايه گذاري و پايين بودن مصرف كه تنها محدود به مناطق جنوب مي شد، حجم زيادي از گازهاي همراه، سوخته و به هدر مي رفت اما تدريجا كه يكي پس از ديگري منابع نفت كشف، استخراج و به بهره برداري مي رسيد.

مصارف گاز در ایران:

استفاده از گاز طبيعي براي تأمين سوخت و مصارف منازل سازماني در مناطق نفت خيز از جمله مسجد سليمان، آغاجاري، هفتگل و آبادان مورد توجه قرار گرفت و در كنار فعاليت هاي اصلي توليد، انتقال و پالايش نفت خام در نواحي جنوبي ايران، فعاليت هاي محدودي براي تهيه و به عمل آوردن گاز طبيعي توسط شركت هاي عامل انجام مي شد.

در ايران، در ابتدا فقط نفت استخراج مي شد، در حالي كه همراه آن مقدار زيادي گاز هم توليد مي گرديد.
همانطور كه قبلا هم اشاره شد از 1910 تا دهه 1960 گازهاي توليد شده به همراه نفت عمدتا سوزانده مي شد. در اوايل دهه 60 ميلادي طي قراردادي در مقابل احداث كارخانه ذوب آهن توسط روسيه در ايران، گازهاي همراه نفت استخراج شده با خط لوله به روسيه منتقل شد. در واقع، به مدت 50 سال اين گازها مي سوخت و از آن استفاده اي نمي شد.

آغاز صادرات:

اما پس از آن و همزمان با صادرات به روسيه، براي اولين بار، گازهاي توليدي همراه نفت، در شيراز مورد استفاده قرار گرفت. در واقع، كارخانه سيمان شيراز اولين كارخانه اي بود كه گازي شد و به تدريج گازكشي به ساير شهرهاي ايرانشكل گرفت.

بدين ترتيب، گازي كه 50 سال مي سوخت و هدر مي رفت، وارد شبكه گاز رساني كشور و خانه هاي
مردم گرديد. اين وضعيت تا زماني كه ميادين مستقل گازي كشف نشده بودند و گاز تنها از ميادين نفتي استخراج
مي شد، طبيعي بود. با كشف ميادين مستقل گازي نظير كنگان و پارس، ضروري بود تا اين تفكيك مسئوليت ها درمورد استخراج گاز بين شركت ملي نفت و شركت ملي گاز انجام شود.

مقدمات تاسیس شرکت ملی گاز:

به عبارت ديگر، بايد شركت ملي نفت مسئول توليد، استخراج، تجارت و صادرات نفت و شركت ملي گاز، مسئول توليد، تجارت و صادرات گاز باشد. در حدود 40 سال قبل، سياست هاي شركت ملي نفت ايران موجبات فني و اقتصادي را براي مهار كردن گازهاي همراه و جمع آوري و پالايش، انتقال و فروش آنها فراهم آورد. پس از مطرح شدن بحث فروش گاز به خارج، مطالعات گسترده اي انجام شد اجرا و بهره برداري شد.

به سبب آنكه ضرورتا مي بايست كليه امور IGATI و پروژه خط لوله سراسري اول موسوم به مرتبط به گاز در يك سازمان متشكل مي شد تا پاسخگوي مسئوليت ها و اهداف آينده باشد و از طرفي بر اساس توافق كلي بين ايران و شوروي سابق در سال 1344 در زمينه توسعه همكاري هاي اقتصادي منجر به امضاء پروتكلي در دي ماه همان سال شد كه زمينه ساز صدور گاز ايران مطرح و تأسيس شركت ملي گاز ايران در اسفند ماه 1344 تصويب شد.

صنعت نفت از گذشته تاکنون

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

 

تاريخچه استفاده از گاز طبيعي به ساليان دور بر مي گردد. زماني كه گاز به صورت طبيعي از روزنه هاي موجود
به سطح زمين راه مي يافت و در اثر حوادث طبيعي و يا عبور كاروان ها، آتش مي گرفت. اين موضوع باعث شده بود كه طبق خرافات اين مناطق را شيطاني تلقي كرده و از آن دوري كنند.

منابع در ایران:

اما از شواهد تاريخي مي توان به اين واقعيت پي برد كه ايرانيان از زمان هاي خيلي قبل و در آتشكده هاي زرتشتي از گاز استفاده مي كردند. به عنوان مثال وجود بقاياي آتشكده ها و معابد نظير آتش جاوداني نزديك كركوك كه به مشعل بخت النصر مشهور بود، در نزديكي مخزن گاز طبيعي قرار داشت. همچنين معابد زرتشتيان در نزديكي مسجد سليمان و روايات تاريخي از آتشكده آذرگشسب در آذربايجان، همگي گواه همين مدعاست.

ايرانيان باستان بنا به اقتضاي فرهنگ مذهبي خويش وجود آتش را گرامي مي داشتند. و در جهت پايداري آن مي كوشيدند. در فلات مركزي و جنوبي ايران و در مناطقي كه جنگلهاي انبوه وجود داشت براي روشن نگاه داشتن آتش مقدس از امكانات ديگري به جزء چوبهاي جنگلي استفاده مي بردند و طبيعت اين مناطق با ذخاير فراوان زير زمين اين تلاش را آسان مي نمود . متاسفانه در زمان حمله اسكندر مقدوني بسياري از آتشكده ها و همچنين متون تاريخي ما از بين رفت و دقيقا مشخص نيست كه استفاده از گاز همراه با استفاده از نوعي تكنولوژي بوده و يا به صورت اوليه.

منابع در اروپا:

در اروپا يك مخترع اسكاتلندي به نام ويليام مرداك نخستين كسي بود كه دريافت از گاز به عنوان يك منبع انرژي مي توان آسان تر از زغال سنگ استفاده كرد. زيرا هم امكان انتقال آن از طريق لوله كشي وجود داشت و هم آنكه به راحتي قابل كنترل بود. در سال 1772 ويليام مرداك توانست با استفاده از انرژي گاز، روشنايي خانه خود را تأمين كند.

نخستین آزمایشات بر گاز:

و در سال 1779 فردي به نام فيليپ لبون نخستين آزمايش خود را به روي گازي آغاز كرد كه در اثر حرارت دادن خاك اره و زغال سنگ به دست مي آمد. وي روش تقطير گاز حاصل از چوب را به ثبت رساند. با اين وصف دولت فرانسه از پذيرش نظريه و ديدگاه فيليپ لبون در استفاده از گسترش نظام روشنايي گازي امتناع كرد تا اينكه در سال 1807 وينسور براي اولين بار روش ايجاد روشنايي گازي در خيابان هاي لندن را به نمايش گذاشت.

دراوايل كار براي گازرساني از لوله هاي چوبي استفاده مي شد و به مرور لوله هايي مانند لوله توپ هاي جنگي نيروي دريايي جايگزين آنها شد. در سال 1819 در لندن حدود 482 كيلومتر لوله كشي وجود داشت، كه گاز مورد نياز حدود 50 هزار مصرف كننده گازي را تأمين مي كرد. در همين سالها فعاليت هاي مختلف براي استفاده از گاز در صنعت آغاز مي شود.

اولین استفاده از گاز طبیعی:

طبق اسناد و شواهد، از گاز طبيعي به صورت تجاري اولين بار در سال 1821 براي روشنايي شهر فردوني ايالت
نيويورك در آمريكاي شمالي استفاده شد. در اين زمان زغال سنگ 1% وهيزم 99 % انرژي مورد نياز مردم را تامين مي كرد. در ادامه قرن 19 ميلادي، از گاز به خاطر عدم وجود زيرساخت هاي لازم به صورت پراكنده استفاده مي شد. 
 برگرفته از منابع سايت رسمي شركت محترم ملي گاز ايران

 به عنوان مثال تا سال 1900 ميلادي فقط 1 ميليارد متر مكعب گاز در آمريكا استخراج شده بود. در سال 1883 اولين خط انتقال لوله اي گاز در شهر پيتزبورگ ساخته شد و هر چند استفاده از نفت و گاز به عنوان مواد تامين كننده انرژي هنوز %1 از نياز آن روز مردم آمريكا را تامين مي كرد اما ساخت اين خط لوله باعث افزايش استفاده از آنها شد.

نفت در قرن 20ام:

تا سال 1930 صنعت گاز به شكل چند رشته خط انتقالي گاز غير مرتبط خلاصه مي شد سپس در شهرهاي مختلف آمريكا چند شركت گازي تشكيل شد كه راه افتادن جنگ قيمت ها فقط يكي از آنها باقي ماند.
بنابراين زمان استخراج و استفاده از گاز طبيعي به عنوان سوخت به شكل امروزي به اوايل قرن بيستم ميلادي بر
مي گردد كه آمريكا در اين زمينه نقش تعيين كننده اي را ايفا كرد و تا سال 1930 ميلادي 90 % از استخراج جهاني گاز را به خود اختصاص داده بود. البته تا اين زمان در انگلستان هم كارهايي در اين زمينه انجام گرفته بود به عنوان مثال 1046 شركت گازي كه بخشي خصوصي و بخش ديگري دولتي بودند تاسيس شده بود.

در ژاپن هم كه منابع گازي محدودي دارد 245 شركت مختلف بودند كه گاز را به صورت جداگانه استخراج و يا سنتز مي كردند. در روسيه كه الآن به همراه آمريكا در صف اولين توليد كننده هاي گاز قرار دارند با وجود دانشمندان معروفي چون مندليف كه از بنيانگذاران اين صنعت محسوب مي شوند و تحقيقات وسيعي در اين زمينه انجام داده بودند ، اين صنعت تنها بعد از جنگ جهاني دوم رونق پيدا كرد.

رزین و کاربرد آن در صنعت تصفیه آب

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

آب های مورد استفاده درصنایع و خصوصا شرب در کشور ایران دارای ناخالصی و املاح فراوان و همچنین نمک های محلول در آب فراوانی می باشند.از این میان یون های کلسیم و منیزیم از جمله عمده ناخالصی های آب های کشور ایران هستند.

مقدار فراوان و بیش از حد این یون های کاتیونی برای مصارف صنعتی و بهداشتی و همچنین خوراکی مناسب نمی باشند. لذا باید برای بهره گیری بیشتر از منابع آب خصوصا منابع آب زیرزمینی این سختی را برطرف نمود که از این میان متداول ترین و اقتصادی ترین روش برای حذف سختی کل آب و سختی گیری استفاده از سختی گیر رزینی می باشد .

در ذیل به بررسی اینکه رزین چیست و دارای چه انواعی می باشد و همچنین به کاربرد آن در صنعت تصفیه آب پرداخته می شود.

رزین (Resin):

رزین ها موادی هستند که دارای مولکول های بزرگی می‌ باشند که دو سر آنها قطبی بوده و دارای بارهای مخالف می‌ باشند، درنتییجه رزین‌ ها چسبندگی خوبی را ایجاد می‌ کنند. رزین ها در ساختن پلاستیک ها، چسب ها و … کاربرد دارند. 

رزین‌ های موازنه کننده یون، ذرات جامدی هستند که می‌ توانند یون های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند. رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌ باشد به گونه‌ ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند.

موازنه کننده ها:

موازنه کننده‌ ها با محلول‌ های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون ، متحرک و قابل تعویض است. به عنوان مثال، یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکال های آنیونی –(SO2) می‌ باشد که کاتیون متحرکی مثل () یا (Na ) به آن متصل هستند.
این کاتیون های متحرک می‌ توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند. به همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌ های متحرکی مثل (CL-) یا  (OH-) به آن متصل می‌ باشد. در اثر تعویض یون ، کاتیون‌ ها یا آنیون‌ های موجود در محلول با کاتیون‌ ها و آنیون‌ های موجود در رزین تعویض می‌شود . به گونه‌ ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ ماند.

در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:
– خود دارای یون باشد.
– در آب غیر محلول باشد.
– فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد، به طوریکه یون ها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.
در مورد رزین‌ های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر متحرک و یون متحرک () را می‌ توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت 25% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از آن عبور نماید.

طبقه بندی رزین‌ها :

رزین‌ ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:

– رزین‌ های کاتیونی قوی( SAC) Strong  acidis Cation 

– رزین‌ های کاتیونی ضعیف( WAC) Weak acidis Cation  

– رزین‌ های آنیونی قوی SBA) Strong  basic anion  )

– رزین‌ های آنیونی ضعیف ( WBA) Weak basic anion

محدوده کارکرد رزین ها:

بطور کلی رزین‌ های نوع قوی در یک محدوده وسیع pH و رزین‌ های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک از pH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌ های نوع ضعیف ، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی برای احیاء رزین را سبب می‌ شود. رزین‌ های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیون های موجود در آب می‌باشد ولی نوع ضعیف قادر به جذب کاتیون های هستند که به قلیائیت آب مرتبط است.

مزیت رزین‌ های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آنها در مقایسه با رزین های کاتیونی قوی می‌باشد ، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیاء مکرر می‌ گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیون های آب است به کارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی تر از به کارگیری رزین های کاتیونی قوی می‌باشد.

رزین های آنیونی :

رزین‌ های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیون های موجود در آب بوده ولی رزین‌ های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک ، اسید کلریدریک و اسید نیتریک می‌باشد. رزین‌ های آنیونی ضعیف مقاوم تر از رزین های آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم ‌های تصفیه آب ، رزین‌های آنیونی قوی در پایین دست رزین های آنیونی ضعیف قرار می‌ گیرند.

سختی گیرهای رزینی:

سختی گیرهای رزینی بر اساس جایگزینی یون های سخت منفی در آب سخت با اتم های سدیم مثبت، که در رزین موجود در سختی گیر، موجود هستند، کار می کنداین رزین ها باید بطور متناوب احیاء بک واش (back wash) گردند تا از رسوب مواد معدنی سخت در آنها جلوگیری گردد. این کار با عبور دادن آب نمک، از رزین صورت می گیرد.

در طی فرآیند احیاء (بک واش)، آب سختی گیر به دور ریخته می شود، و در نتیجه فقط آب سخت در دسترس خواهد بود. این کار معمولا در طی مدت زمان شب انجام می گیرد. یک راه حل دیگر، استفاده از دو منبع رزین می باشد  به طوریکه وقتی یکی از آنها در حال احیاء می باشد، دیگری سرویس می دهد.

مزایا :

سختی گیر های تبادل یونی، تمامی نیاز های آب نرم واقعی را برای مصارف خانگی و صنعتی، برآورده  می کنند.

معایب:

 اشکالات اصلی سختی گیر های تبادل یونی عبارتند از :

گران بودن آنها، بالا بودن هزینه راه اندازی و نگهداری آنها، و جاگیر بودن سختی گیر.
اشکال دیگر، این است که آب سختی گیری شده حاوی سدیم بوده که برای آشامیدن مناسب نیست. البته این مشکل را می توان با درنظر گرفتن یک خروجی که آب سختی گیری نشده از آن بیرون می آید، حل نمود. یک راه حل دیگر برای از بین بردن محتویات سدیم، استفاده از دستگاه تقطیر کننده آب می باشد.

پرمصرف ترین رزین تبادل یونی در ایران چیست؟

انواع شیرها در صنعت پالایشگاهی

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

تعریف شیر و کارکرد آن

شیر وسیله ای است جهت مهار جریان و فشار سیالات و وظایف اصلی آن عبارتند از:

– قطع و وصل کامل جریان مایعات و گازها

– تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها

– جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده

– تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات

-کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار

انواع مختلف شیرها:

شیرهای صنعتی از نظر نوع کارکرد به سه دسته تقسیم بندی می شوند:
-١  Manual Valves:شیرهای دستی که با نیروی انسانی کار می کنند.

-٢ Control Valves :شیرهای خودکاری که با نیروی هوا، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند.
-٣ Solenoid Valves : شیرهای خودکاری که با نیروی برق کار می کنند.
همچنین از نظر شکل ظاهری می توان آنها به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
-١شیرهای سوزنی
 Needle Valves
-٢شیرهای سماوری Plug Or Cock Valves
-٣شیرهای کروی Globe Valves
-۴شیرهای کشویی Gate Valves
-۵شیرهای دیافراگمی Diaphragm Valves
-۶شیرهای یکطرفه Non Return or Check Valves
-٧شیرهای پروانه ای Butterfly Valves
-٨شیر اطمینان Safety Valves
-٩شیرهای خودکار Control Valves
-١٠شیرهایی که محرک آنها الکترو موتور می باشند Electric Motor Operated Valves
-١١شیرهایی که محرک آنها سولنویید می باشد. Solenoid Valves

عوامل زیر در انتخاب نوع شیر مهم می باشند:

-١نقشه لوله کشی
-٢نوع کاری که شیر باید انجام دهد
-٣حجم شیر و اندازه لوله
-۴درجه حرارت و فشار
-۵مواد سازنده شیر
-۶سیستم بکار اندازی شیر و سیستم محرکه شیر Actuating Uni

شیر کشویی یا دروازه ای :

از این نوع شیر بیشتر در جاهایی که بخواهند جریان سیال را بطور کامل باز و بسته نمایند استفاده می کنند . از خصوصیات اصلی آن کم بودن افت فشار در طول آن است و به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از آن اسفاده می شود.

هنگامی که شیر به طور کامل باز است کشو یا بند آور کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج شده و هیچگونه مقاومتی در مقابل جریان عبوری ندارد.ولی هنگامی که شیر به حالت بسته درآید به پایین ترین محل خود هدایت شده و در نتیجه سیال به علت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید.

این نوع شیرها از دو قسمت ساقه و کشو تشکیل شده اند و بعلت آنکه میزان باز و بسته کردن شیر متناسب با دور ساقه نیست،تنظیم دقیق مایع یا گاز،از سایر شیرها مشکل تر است، لذا از این نوع شیر فقط برای باز و بسته کردن کامل استفاده می شود.

شیر کروی:

این شیر اسم خود را از شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته، ساختمان داخل آن طوری است که مایع از نقطه ورودی به شیر تا خروج از آن ۱۸۰ درجه تغییر جهت می دهد. ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود، بنابراین باز نبودن کامل شیر کروی اشکالاتی را که شیر کشویی در حالت نیمه باز بودن را داراست، ندارد.لذا می توان از آن جهت تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد.ضمنا متناسب بون تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع، کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد.برخی از مشخصات این نوع شیر ها را در زیر مرور می کنیم:

۱- جهت جریان سیال برخلاف شیر کشویی تغییر می کند.

۲- تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید.

۳- تلاطم افت فشار را افزایش می دهد.

۴- این شیر فشار بیشتری نسبت به شیر کشویی ایجاد می کند.

۵- در این نوع شیر فرسودگی مربوط به اصطکاک از شیرهای کشویی کمتر است.

۶- شیر کروی برای مواقعی که شیر باید برای مدت زیادی باید نیمه باز باشد قابل استفاده است.

۷- جنس این نوع شیر اغلب از نیکل یا فولاد زنگ نزن است.

شیر سوزنی:

این شیر اسم خود را از شکل دیسک و نشیمنگاه خود گرفته است و از لحاظ طرز کار جزو شیرهای کروی است. با این نوع شیر می توان کنترل دقیق جریان سیال را خصوصا در لوله های باریک و ظریف برقرار نمود.این نوع شیر از لحاظ ساختمانی بسیار ظریف بوده و تقریبا کوچک است و بعلت دارا بودن مکانیسم مورد اعتماد در عملیات حساس و دقیق بکار می رود، همچنین در کاربراتورها و آزمایشگاه های نفت و پتروشیمی و وسایل ابزار دقیق بسیار پرکاربرد است.

شیر مخروطی:

این نوع شیر تکامل یافته شیر سماوری است که برای قطع و وصل کامل جریان مورد استفاده قرار می گیرد.وقتی شیر کاملا باز باشد در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرایی به اندازه لوله متصل به آن حرکت می کند، لذا افت فشار کم و در حد شیر کشویی است.در این نوع شیر سطح اصطکاک بین دریچه و بدنه زیاد است و کار باز کردن و بستن شیر حصوصا در شیر های با سایز بزرگتر که تحت فشار زیاد کار می کنند مشکل است.در زیر دو نمونه از این نوع شیر را به همراه برش جانبی آنها مشاهده می کنیم:

یکی از خصوصیات خوب این شیر آنست که می توان با ۴/۱ دور می توان آن را باز یا بسته کرد، همچنین باید دقت کرد که این نوع شیر در درجه حرارت مناسبی بدرستی کار می کند و در صورت تجاوز دما از حد مجاز بعلت انبساط دریچه، شیر به سختی باز یا بسته می شود.

شیر گلوله ای:Ball valves

از این نوع شیر برای قطع و وصل کامل استفاده می شود.با ربع دور گردش باز یا بسته می شود.در صورت باز بودن شیر، مواد در خط مستقیم بدون برخورد با مانع در مجرایی به اندازه لوله ای متصل به آن حرکت می کند. این نوع شیرها روان و نذم بوده و با گشتاور کم کار می کنند که این خود در مواقعی که از دور کنترل می شوند امتیاز این نوع شیرها محسوب می شوند و در دجه های مختلف حرارت و با فشارهای مختلف کار می کنند. انواع این شیرها عبارتند از:

۱- گلوله ای شناور Floating Ball

۲- گلوله ای سوار شده روی محور گردنده Trunnion Mounted Ball

روش اسمز معکوس

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

اسمز معکوس (به انگلیسی: Reverse Osmosis) فرایند تصفیه آبی است که در آن از فشار برای معکوس نمودن جریان اسمزی آب از درون یک غشای نیمه‌تراوا برای تولید آب خالص و حذف یون‌ها، مولکول‌ها و ذرات بزرگتر حل شده در آب استفاده می‌شود.

اگر یک غشای نیمه‌تراوا بین دو محلول آب خالص و آب ناخالص قرار گیرد آب به صورت طبیعی و تحت خاصیت اسمزی از غلظت پایین‌تر به غلظت بالاتر جریان می‌یابد.

این پدیده تا هنگامی که پتانسیل‌های شیمیایی دو طرف برابر گردند ادامه خواهد یافت. در حالت تعادل اختلاف فشار بین دو طرف غشا برابر اختلاف فشار اسمزی است. اگر فشاری برابر با اختلاف فشار اسمزی به محلول غلیظ‌تر اعمال گردد جریان آب قطع خواهد شد. در صورتی‌که فشار اعمال شده بیشتر از فشار اسمزی باشد، جهت جریان طبیعی آب، معکوس خواهد گردید.

در این روش آب با فشار از میان غشایی گذرانده می‌شود که نیترات و سایر مواد معدنی و بسیاری از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم‌ها (عمدتاً باکتری‌ها) را حذف می‌کند. نیم تا دو سوم آب پشت این غشا باقی می‌ماند که به عنوان آب پسمانده (Concentrate) دور ریخته می‌شود.

می‌توان پسماند خروجی را مجدداً به سیستم بازگرداند تا در مصرف آب صرفه جویی به عمل آید. اگر پسآب خروجی که نیم تا دو سوم آب را تشکیل می‌دهد در یک سیکل چرخشی وارد شود می‌توان راندمان سیستم را افزایش داد.

همچنین بهترین روش نمک زدائی از آب‌های شور استفاده از فرایند اسمز معکوس می‌باشد، زیرا سیستم پیچیده‌ای نداشته و راهبری آن قابلیت کنترل بیشتری از دیگر روش‌ها دارا می‌باشد و با توجه به توسعه روش‌های پیشرفته تولید غشاهای پلیمری، به‌کارگیری این روش، توجیه بیشتری دارد.

اسمز معکوس در صنایع امروزی

صنایع امروز برای تصفیه آب مورد استفاده در بخش‌های تولید بخار و فرایند خود از سیستم اسمز معکوس به فراوانی استفاده می‌کنند. اساس کار این دستگاه‌ها بر عبور مولکول‌های غیر یونی مثل آب از یک غشاء با روزنه‌های بسیار ریز بنا شده‌است. این غشاءها به صورتی ساخته شده‌اند که مولکول‌های خنثی را به راحتی از خود عبور می‌دهند. به همین دلیل آب ورودی به سیستم، که دارای املاح مختلف است به آب تقریباً خالص تبدیل می‌گردد. در سیستم اسمز معکوس، جریان ورودی یا خوراک (Feed) به دو جریان آب تصفیه شده (Permeate) و پساب غلیظ (Concentrate) یا (Brine) تبدیل می‌شود

. سیستم اسمز معکوس که به واسطه فیلتری که به آن ممبران یا غشاء گفته می‌شود عملیات جداسازی مولکول را انجام می‌دهد. به این صورت که غشاء یا لایه‌های به هم تابیده شده به دور یک لوله استوانه ای که بیشتر از جنس پلاستیک است با روزنه‌هایی که اندازه آن‌ها از یک ده هزارم میکرون کوچکتر هستند آلاینده‌های آب را جداسازی می‌کند. این آلاینده‌های آب شامل نیترات، انگل، باکتری، قارچ، سموم کشاورزی، نمک و سایر املاح محلول آلوده‌کننده می‌باشند.

اساس کار اسمز معکوس

فرض کنید دو ظرف، یکی حاوی آب نمک (۱) و دیگری حاوی آب خالص (۲) توسط یک لوله به یکدیگر متصل بوده و هر دو دارای ارتفاع مساوی از آب و در یک سطح قرار داشته باشند. جهت برقراری تعادل در غلظت یون‌های سدیم و کلراید از ظرف آب نمک، یون‌های نمک به صورت نفوذ مولکولی به ظرف آب خالص انتقال یافته تا تعادل غلظت بین هر دو ظرف برقرار گردد.

اما اگر بین این دو ظرف و در مسیر جریان آب یک غشاء قرار گیرد که فقط اجازه دهد مولکول‌های آب از آن عبور کنند، یون‌های نمک اجازه عبور نخواهند داشت؛ لذا برای برقراری تعادل در غلظت، آب خالص از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) انتقال می‌یابد و این عمل تا آنجا ادامه می‌یابد که افزایش ارتفاع حاصله در ظرف آب نمک، فشار مضاعف ایجاد کرده و اجازه انتقال آب از ظرف شماره (۲) به ظرف شماره (۱) را ندهد. این فشار را فشار اسمزی می‌گویند و تابعی از غلظت نمک در هر دو طرف غشاء می‌باشد.

گرایش محیط زیست در مهندسی شیمی

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

مسائل محیط زیستی صنایع از موضوعاتی است كه اخیراً مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. از آنجا كه صنایع مربوط به مهندسی شیمی از جمله صنایعی هستند كه تأثیر فراوانی در محیط زیست دارند لذا گرایش محیط زیست در مهندسی شیمی (که در چند سال اخیر وارد این رشته شده) اهمیت ویژه‌ای می‌یابد. مباحث تصفیه آب و فاضلاب و ضایعات جامد، تصفیه بی‌هوازی و كنترل آلودگی هوا از جمله موضوعاتی هستند كه در این گرایش به صورت تخصصی آموزش داده می‌شوند.

البته خالی از لطف نیست که عنوان شود که تقریبا گرایش محیط زیست وارد تمامی رشته های فنی و مهندسی شده است. دلیل ان هم کاملا مشخص است. اهمیت بحرانهای محیط زیستی باعث می شود تا این گرایش به عنوان یکی از در حال گسترش ترین گرایشها در تمام دنیا باشند. نگرش گرایش محیط زیست به مهندسی شیمی از این حیث که عملا می توان مهندسی شیمی را یکی از آلاینده ترین رشته ها فرض کرد، جایگاه بسیار بالایی دارد.

گرایش طراحی فرآیند در مهندسی شیمی

مهندس شیمی در این گرایش واکنش‌های خاص را از شیمیست‌ها می‌گیرد و با توجه به شرایط محیطی، اقتصادی و … بهترین روش تولید مواد شیمیایی و خالص سازی آنها را طراحی می‌کند. در طراحی این فرآیند باید عوامل مهمی مثل انتقال جرم، انتقال حرارت و روابط ترمودینامیکی را محاسبه کند و به طراحی آن بپردازد.

تولید و توسعه‌ ی نقشه‌ ها ی P&ID طراحی مبدل حرارتی، طراحی پمپ، طراحی برج‌ های تقطیر و خنک کننده و طراحی رآکتور همه در حیطه‌ ی مهندسی فرآیند است.

نمای کلی رشته:

در مقطع کارشناسی ارشد این گرایش به دلیل اینکه شامل دروس تخصصی کاربردی در صنایع مهندسی شیمی می‌باشد علاقمندان زیادی دارد. در این گرایش دانشجویان با اصول طراحی فرآیندهای مهندسی شیمی و تجهیزات مربوطه آشنا می‌شوند و کارکردن با نرم‌افزارهای طراحی مهندسی شیمی را آموزش می‌بینند.

-بازار کار این رشته:

بازار کار این رشته به دو شکل است:
۱- استخدام دولتی مثل آگهی‌های استخدام پتروشیمی و صنعت نفت و …

۲- استخدام شرکت‌های خصوصی.

گرایش محیط زیست در مهندسی شیمی