برچسب: مهندسی شیمی

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت-(گروه مهندسی شیمی)

کاربرد اصلی نفت خام در روزگار نو چندان تعجب بر انگیز نیست. بیش از 50 درصد آن تبدیل به بنزین می شود. در حقیقت حدود 70 درصد نفت خام برای جابجایی و حمل و نقل تبدیل و مصرف می شود.

اما جالب است بدانید نفت خام موارد استفاده بیشتری نیز دارد، مانند پزشکی و داروسازی، صنایع غذایی و لوازم آرایشی، تجهیزات ورزشی و حتی آلات موسیقی !

1. لوازم آرایشی و بهداشتی

شاید نمی دانستید که محصولات نفتی تا 80٪ از مواد تشکیل دهنده لوازم آرایشی و بهداشتی را تشکیل می دهند.

نفت به عنوان ماده اولیه برای تولید وازلین، عطر و ادکلن، رنگ مو، انواع صابون، شامپو و نرم کننده مو و رژلب استفاده می شود.

2. لاستیک مصنوعی

نفت ماده اولیه برای تولید لاستیک مصنوعی می باشد. لاستیک مصنوعی برای تولید کامپیوتر، تلفن همراه، دوربین، کالا های ورزشی، کفش، تایر ماشین، اسباب بازی های کودکان و همچنین به عنوان عایق سیم و کابل استفاده می شود.

3. روغن ها

نفت به عنوان ماده اولیه برای تولید انواع روان کننده های ماشین آلات که در زندگی روزمره با آن ها سر و کار داریم استفاده می شود. از جمله شایع ترین روان کننده ها می توان به روغن موتور، گریس و موم پارافین اشاره کرد.

4. دارو ها

بسیاری از دارو ها از بنزن مشتق می شوند و بنزن به نوبه خود از نفت تولید می شود.

شاید جالب باشد که بدانید تقریبا تمام دارو های ضد درد از جمله آسپرین، کورتیزون و دارو های بیهوشی از مشتقات نفت هستند. اکثر مکمل های ویتامین شامل ویتامین A، ویتامین B6 و ویتامین B9 هم از مشتقات نفتی هستند.

4. محصولات پاک کننده

جالب است بدانید که نفت ماده ی اولیه ی تولید بسیاری از مواد شوینده و پاک کننده می باشد، قبل از جنگ جهانی دوم مواد شوینده از روغن های طبیعی و چربی های گیاهان و حیوانات ساخته می شد. اگر به لیست مواد تشکیل دهنده یک محصول پاک کننده دقت کنید می بینید که گلیسیرین که یکی از محصولات پتروشیمی است در تولید آن ها استفاده شده است

5. آسفالت

نفت به عنوان ماده ی اولیه برای تولید آسفالت استفاده می شود.

آسفالت از ترکیب قیر و سنگ های تولید شده در تقطیر زغال سنگ تشکیل می شود و برای جاده سازی اهمیت بالایی دارد، قیر یک ماده ی نیمه جامد است که از نفت به دست می آید.

6. پارچه های مصنوعی

نفت ماده ی اولیه ی تولید الیاف مصنوعی است که برای تولید لباس از آن ها استفاده می شود.

الیاف مصنوعی از جمله نایلون، اسپندکس، اکریلیک و پلی استر امروزه به عنوان ماده ی اولیه برای تولید لباس استفاده می شوند، همچنین چوب لباسی ها هم از جنس رزین نفتی تولید می شوند.

7. مواد غذایی

فرآورده های نفتی در بسیاری از کودهای شیمیایی و آفت کش ها استفاده می شود، نفت برای تولید آمونیاک که پایه ی تولید کود شیمیایی است استفاده می شود، همچنین محصولات پتروشیمی در مواد نگهدارنده غذا، طعم دهنده ها و رنگ های غذا کاربرد دارند.

نکته جالب که شاید نمی دانستید این است که پلیمرهای تولید شده از نفت در تولید آدامس استفاده می شوند. تا به حال چند بار آدامس را قورت داده اید؟

8. پلاستیک

تقریبا تمام پلاستیک ها از محصولات پتروشیمی ساخته می شوند و لازم نیست که بگوییم پلاستیک در همه جا یافت می شود.

مبلمان، بیشتر وسایل آشپزخانه و همچنین بطری های آب و نوشابه از محصولات پلاستیکی هستند.

9. سوخت

نفت ماده اولیه برای تولید منابع سوختی از جمله بنزین، سوخت دیزل و سوخت جت می باشد.

10. تجهیزات ورزشی بدون وجود نفت، بی شک ورزش مدرن، وضعیت فعلی خود را نداشت. تولید توپ های گلف مدرن، تورهای فوتبال، چمن مصنوعی، بسکتبال، راکت های تنیس، توپ های راگبی و… مدیون نفت و مشتقات آن هستند

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت- گروه صنعت

اوره (به انگلیسی: Urea) یا کاربامید (به انگلیسی: carbamide) یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی CO(NH₂)₂ است.

اوره، در متابولیسم ترکیبات حاوی نیتروژن در بدن حیوانات نقش مهمی ایفا می‌کند و در عین حال، ماده اصلی حاوی نیتروژن، در ادرار پستانداران به‌شمار می‌آید. این ترکیب: سخت، بی‌رنگ، بی‌بو (گر چه آمونیاکی که در حضور آب از آن حاصل می‌شود و شامل بخار آب موجود در هوا نیز است، دارای بوی تندی است) است، نه اسیدی است و نه قلیایی، بسیار محلول در آب و نسبتاً غیر سمی است، از اوره به صورت گسترده‌ای در کودهای شیمیایی به عنوان یک منبع غنی و مناسب نیتروژن استفاده می‌شود. اوره همچنین یکی از مواد اولیهٔ مهم در صنایع شیمیایی است. سنتز و به وجود آوردن این ترکیب آلی از یک پیش ساز غیرآلی یا معدنی، توسط فریدریش وهلر در سال ۱۸۲۸، نقطهٔ عطف بسیار مهمی در توسعه و پیشرفت دانش شیمی محسوب می‌شود.

کلمات اوره و کاربامید، همچنین برای نامیدن یک طبقه خاص از مواد و ترکیبات شیمیایی که در همان گروه عملکردی RR’-CO-RR مشترک هستند نیز به کار می‌رود. بدین معنا که یک گروه کربونیل به دو آمین آلی باقی‌مانده متصل شده‌است. به عنوان مثال در این مورد می‌توان به: کاربامید پراکساید، آلانتوئین و هیدانتوئین اشاره نمود. اوره‌ها وابستگی نزدیکی با بیورت‌ها دارند و ساختمان شیمیایی آنها، مربوط و مرتبط با ساختارآمیدها amides، کاربامات‌ها، دی ایمیدها، کاربودیمیدها و تیوکاربامیدها است.

تاریخچه

اوره برای نخستین بار، به سال ۱۷۷۳ میلادی توسط شیمیدان فرانسوی به نام هیلاری رول درون ادرار کشف گردید. در سال ۱۸۲۸ میلادی، شیمی‌دان آلمانی فریدریش وهلر، طی تلاشی ناموفق برای تهیه کردن سیانات آمونیم، و هنگامی که به ایزوسیانات نقره، کلرید آمونیوم اضافه کرد، اوره به دست آورد:

AgNCO + NH4Cl → (NH2)۲CO + AgCl

این اولین باری بود که یک ترکیب آلی به صورت مصنوعی از مواد پیش ساز غیرآلی (معدنی) سنتز می‌گردید، بدون این که ارگانیسم‌ها یا موجودات زنده، هیچگونه دخالتی در این روند داشته باشند. نتایج حاصل از این تجربه یا آزمایش، به‌طور ضمنی اعتقاد به اصالت حیات و نظریهٔ ازلی بودن موجودات زنده را، بی‌اعتبار ساخت: بر مبنای این نظریه، مواد شیمیایی که بدن موجودات زنده را تشکیل می‌دهند، اساساً متفاوت از همین مواد در اشیاء و پدیده‌های بی جان هستند. درک همین موضوع، نقش بسیار مهمی در توسعهٔ شیمی آلی ایفا نمود. در واقع همین کشف مهم وهلر، موجب شد که او نامهٔ پیروزمندانه‌ای به یوناس یاکوب برزیلیوس بنویسد و طی آن اشاره کند که:

«من باید به شما بگویم که: من قادر هستم بدون استفاده از کلیه‌ها، چه در انسان و چه در سگ، اوره تولید بکنم!، سیانات آمونیوم، در واقع همان اوره‌است…»

بسیاری معتقدند که وهلر را باید به خاطر همین اکتشاف، پدر شیمی آلی در نظر گرفت.

فیزیولوژی

اوره در بدن بسیاری از موجودات زنده، به عنوان قسمتی از سیکل یا چرخه اوره، از اکسیداسیون اسیدهای آمینه یا آمونیاک تولید می‌شود. در چرخهٔ مذکور، گروه‌های آمینه اهدا شده توسط آمونیاک و ال – آسپارتات، به اوره تبدیل می‌گردند، در حالی که ال – اورنیتین، سیترولین، ال آرژینینوسوکسینات و ال آرژنین به عنوان واسطه عمل می‌کنند. تولید اوره در کبد اتفاق می‌افتد و توسط ان استیل گلوتامات تنظیم می‌شود. اوره به شکل محلول در خون یافت می‌شود (در محدوده مرجع بین ۲٫۵ تا ۷٫۵ میلی مول در لیتر) و توسط کلیه‌ها به عنوان جزئی از ادرار دفع می‌گردد. علاوه بر این، مقدار کمی از اوره هم در عرق ترشح می‌شود، که دفع آن همراه با کلرید سدیم و آب است.

اسیدهای آمینه‌ای که از غذا دریافت می‌شوند، در صورتی که برای سنتز پروتئین‌ها و دیگر مواد بیولوژیکی، مورد استفاده قرار نگیرند، توسط بدن اکسیده می‌شوند و اوره و دی‌اکسید کربن حاصل می‌کنند، که به عنوان منبعی جایگزین برای انرژی است. مسیر اکسیداسیون، با حذف گروه آمینه توسط ترانس آمینازها آغاز می‌شود و سپس گروه آمینه چرخهٔ اوره را تغذیه می‌کند.

آمونیاک (NH۳) یکی دیگر از محصولات فرعی مشترک متابولیسم ترکیبات نیتروژنی است. مولکول‌های آمونیاک نسبت به اوره کوچکتر هستند، همچنین در مقایسه با اوره، میزان تحرّک و فرّاریت بیشتری هم دارند. اگر به این ترکیب اجازهٔ تجمع داده شود، آمونیاک pH (پ هاش) داخل سلولی را تا سطوح سمی بالا خواهد برد؛ بنابراین بسیاری از موجودات زنده آمونیاک را به اوره تبدیل می‌کنند، حتی اگر چنین سنتزی به هزینه کردن انرژی خالص نیاز داشته باشد. خنثی بودن اوره در مرحله عمل، و اینکه این ترکیب بسیار محلول در آب است، آن را تبدیل به وسیله نقلیهٔ امنی برای حمل و نقل و دفع نیتروژن اضافی بدن نموده‌است.

در آب، گروه‌های آمین ضمن جایگزینی آهسته توسط مولکول‌های آب، آمونیاک و آنیون کربنات تولید می‌کنند. به همین دلیل، ادرار مانده و کهنه، بوی قوی‌تر و تندتری نسبت به ادرار تازه دارد.

مراحل فرآیند:

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

عوامل مختلفي در انتخاب نوع جداسازها موثرند كه جداساز بايد با توجه به اين عوامل انتخاب شود. به عنوان
مثال، جداسازهاي عمودي نسبت به نوسانات ارتفاع آب حساس نيستند، بنابراين براي تعيين ارتفاع آب در آنها، مي توان از ساختارهاي ساده و ارزان استفاده كرد. نسبت به فضاي اشغالي مي توانند راندمان بيشتري داشته باشند، ساختار داخلي ساده تري دارند و براي آن دسته از گازهايي كه داراي ذرات جامد هستند مناسب ترند.

از طرف ديگر جداسازهاي افقي با ابعاد يكسان نسبت به نوع عمودي خود، قادر به جداسازي مقدار گاز بيشتري مي باشند. دليل اين امر را مي توان در اين موضوع دانست كه در نوع عمودي سرعت گاز بايد به طوري باشد كه مايعات و اجسام جامد آن فرصت رسوب داشته باشند پس سرعت گاز بايد كمتر از سرعت رسوب باشد. بعلاوه ارتفاع مايعات آن نبايد از1/3حجم آن تجاوز كند و الا در كار جداسازي مشكل ايجاد مي شود.

ارتفاع جداسازها:

ارتفاع جداساز به خاطر افزودن ساختارهاي دروني آن است. درجداسازهاي عمودي مدرن ارتفاع دستگاه از 3 متر تجاوز نمي كند. افزايش بيشتر ارتفاع، در بازدهي گاز اثري ندارد. در صورتي كه در نوع عمودي مي توان از سرعت بيشتري استفاده نمود و ارتفاع مايعات مي تواند تا نيمي از حجم جداساز را بدون هيچ مشكلي پر كنند. در اين نوع جداسازها قطرات درشت تر در ورودي جداساز ته نشين مي شوند.

اين امر تا زمان خروج گاز ادامه دارد و هرچه در طول جداساز پيش رويم اندازه ذرات كوچك تر شده و مقدار آن در گاز نيز كاهش مي يابد. در خروجي، گاز با جريان ورودي برخوردي ندارد بنابراين احتمال وجود ناخالصي در گاز نيز وجود ندارد. طول مرز جداسازي دو فاز زياد است پس زمان كمتري براي جداسازي نياز است. بنابراين افزايش سرعت گاز در امر جداسازي اختلالي ايجاد نمي كند. پس افزايش طول باعث افزايش بازده گاز مي شود.

جداسازهای کروی:

در جداسازهاي كروي، سرمايه گذاري اوليه نسبت به واحد بازدهي گاز كمترين مقدار در بين جداسازهاست كه
اين مزيت اساسي اين نوع جداساها محسوب مي شود. از اين جداسازها زماني كه چاه دبي كم و ثابت دارد استفاده ميكنند چون مونتاژ و جايجايي آنها راحت است، تميز كردن آنها نيز آسان و فضاي زيادي را اشغال نمي كنند. بخصوص در جداسازي 2 مرحله اي، مي توان يكي را بر روي ديگري مونتاژ كرد.

فاكتورهاي موثر بر كار جداسازها:

فاكتورهاي مختلفي بر كار جداسازها موثرند. در اين بين، فشار، دما، تركيب گاز و چند مرحله اي بودن جداسازي بيشترين تاثير را دارند.

الف) فشار

با افزايش فشار، تراكم مواد زيادتر شده، بنابراين كندانسيشن بيشتر مي شود. بيشترين تراكم در بين هيدروكربن
ها در متان مشاهده شده و با افزايش جرم مولكولي هيدروكربن ها اين مقدار كاهش مي يابد. اين موضوع را مي توان در تشكيل “بخارهاي تنزلي” توضيح داد. در اين صورت افزايش فشار باعث افزايش دما شده تا حدي كه ماده در اين فشار به نقطه جوش خود مي رسد و تبخير مي شود. بنابراين افزايش فشار تا زماني كه باعث افزايش غير معمول نشود باعث جداسازي بيشتر مي شود.

ب) دما

تحقيقات نشان داده است كه هر چه دما كمتر شود، تبديل برش C5,C6 به مایع کمتر میشود.همچنین بیشترین حجم مایع در دماي 10 درجه سانتي گراد اتفاق مي افتد. همچنين نتيجه اين تحقيقات نشان داده شده است كه بيشترين  حجم جداسازي ميعانات تثبيت شده تا دماي 10 – درجه سانتي گراد اتفاق مي افتد.بنابراين اگر هدف اوليه از
جداسازي، بدست آوردن ميعانات تثبيت شده باشد، اينتروال ايده آل براي اين مورد، دماي 1- الي 10 – مي باشد.

ج) تركيب گاز

يكي از عوامل موثر در جداسازي، محتواي گاز مي باشد. در اين زمينه ميعانات هيدروكربني نقش زيادي را ايفاء
مي كنند. هرچه ويسكوزيته اين ميعانات بالاتر باشد، خروج ذرات گازي كه در اين ميعانات به دام افتاده اند كندتر
صورت مي گيرد. بنابراين كار جداساز به كندي پيش مي رود. در اين صورت بايد سرعت ورودي كمتر شود تا
جداسازي در فرصت بيشتري انجام شود.

د) چند مرحله بودن جداسازي

مسلما جداسازي ديفرنسيالي (چند مرحله اي) بيشترين و تثبيت شده ترين ميعانات را نسبت به جداسازي برخوردي (يا تك مرحله اي) به ما مي دهد. در جداسازي ديفرنسيالي، افت فشار در جداسازها به مرور صورت مي گيرد كه اين امر باعث مي شود در شرايط ملايم تري (يا روان تري)، ابتدا ذرات سنگين تر و در مراحل بعدي ذرات مايع سبك تر از گاز جدا شوند.

در اينجا لازم به ذكر است كه اين موضوع در زماني است كه محيط پراكندگي ما گاز وفاز پراكندگي مايع باشد. در حالتي هم كه محيط پراكندگي مايع و فاز پراكندگي گاز باشد، در جداسازي ديفرانسيلي، ابتدا ذرات گاز سبك تر و سپس ذرات سنگين تر جدا مي شوند. در جداسازي برخوردي در اثر افت سريع فشار، امكان ايجاد خلاء لحظه اي در دستگاه وجود دارد كه اين موضوع باعث رسيدن ميعانات سبك به نقطه جوش خود و ادقام آنها با گاز شود.

محاسبه يا طراحي جداسازها

با توجه به ساختارهاي دروني مختلفي كه در جداسازها وجود دارد، روش هاي متعددي در مورد طراحي
جداسازها وجود دارد. حتي براي محاسبه و يا طراحي يك نوع جداساز (افقي، عمودي، يا كروي و غيره) روش هاي مختلفي را پيشنهاد مي كنند كه پرداختن به همه آنها در اين فرصت كوتاه امكان پذير نيست. بنابراين در ذيل روشي پيشنهاد مي شود كه اصول كلي طراحي همه جداسازها را در بر مي گيرد و در پايان با توجه به ساخت جداسازهاي مختلف در كارخانه هاي متعددي كه موجود مي باشد، اين روش به انتخاب يكي از اين جداسازها منجر مي شود و در آنجا با توجه به مسائل مختلفي همچون، سرمايه گذاري اوليه، فضاي اختصاصي و غيره مي توان، نوع افقي، عمودي و يا كروي شكل آن را از كاتالوگ هاي موجود انتخاب نمود.