پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

يكي از روش هاي متعدد جداسازي، استفاده از روش نشست صوتي مي باشد. در اين روش از امواج ماوراي
صوت استفاده مي شود. امواج ماوراي صوت، امواجي با فركانس بزرگتر از 20 هزار هرتز هستند كه گوش نسبت به آنها حساس نيست ولي با آثاري كه اين امواج دارند م يتوان به وجود آنها پي برد. اين اثرات از برخورد موج با هوا ، مايعات و تغييراتي كه در آنها و موارد ديگر بوجود مي آيد، ايجاد م يشوند. امواج مافوق صوت داراي خواص فيزيكي زيادي هستند كه از اين خواص مي توان در توجيه آثار شيميايي و بيولوژيكي امواج مافوق صوت استفاده كرد.
در محيط پراكندگي اي كه امواج ماوراي صوت انتشار م ييابند، فشار در يك نقطه معين محيط نسبت به مقدار
متوسط آن متناوباً كم و زياد م يشود، يا به عبارت ديگر در دو طرف حد وسط آن نوسان مي يابد (نتيجه ارتعاش طولي).
در نتيجه تغيير فشار، حالت پايداري سيستم پراكندگي از بين رفته و مواد در لايه هاي جداگانه اي تجمع مي كنند. در اين حالت، ذرات مايع و جامد رسوب كرده و از جداساز خارج مي شوند. اين روش به خاطر استفاده از نيروي زياد الكتريكي هنوز جايگاه مناسبي در صنعت پيدا نكرده است.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

يكي از انواع روش هاي جداسازي، روش فيلتر الكترواستاتيكي مي باشد. نشست ذرات مايع و جامد در سيستم پراكندگي در ميدان الكتريكي، اجازه تصفيه موثر گاز از ذرات خيلي كوچك را مي دهد. اساس اين روش، يونيزاسيون گاز توسط بارهاي الكتريكي مي باشد.

اگر گاز داراي بارهاي آزاد (الكترون ها و يون ها) از بين دو الكترود كه ايجاد ميدان الكتريكي متوالي مي كنند عبور داده شوند، بارهاي آزاد در مدارهاي ميدان به حركت در مي آيند.كه سرعت حركت و سينتيك انرژي آن را شدت ميدان آن تعيين مي كند. در هنگام افزايش اختلاف پتانسيل تا ده ها كيلوولت، سينتيك انرژي الكترون ها و يون هاي آزاد، براي برخورد با مولكول هاي گاز خنثي نيز كافي مي باشند. آنها را به يونها و الكترون هاي آزاد تبديل مي كنند. اين ذرات باردار تازه متولد شده نيز ، گازهاي ديگر را باردار مي كنند.

یونیزاسیون ضربه ای:

در نتيجه تشكيل يون ها، تمام گاز به شكل بهمن گونه اي يونيزه مي شوند. يونيزاسيون گاز به اين روش را، “يونيزاسيون ضربه اي” مي گويند. در ادامه، افزايش شدت ميدان باعث بوجود آمدن توقف الكتريكي و يا اتصال كوتاه الكترودها مي شود.
براي جلوگيري از اين امر از 2 الكترود غير هم جنس استفاده مي كنند. به عنوان مثال، يك الكترود را به صورت سيم باريك، و الكترود ديگر را، يا به صورت لوله اي كه الكترود اول را احاطه كرده و يا به صورت صفحات الكتريكي نزديك الكترود اول مي سازند. اشكالي از اين الكترودها را مشاهده مي كنيد. 

روش کار:

در اين حالت، بيشترين شدت ميدان در اطراف سيم است و هر چه به طرف لوله نزديكتر شود از شدت آن
كاسته مي شود. شرايط براي توقف و يا اتصال كوتاه الكتريكي از بين مي رود. بين 2 الكترود، در شدت جرياني كه باعث يونيزه شدن تمام گاز شود، تاج الكتريكي بوجود مي آيد و تاجي نوراني در اطراف سيم بوجود مي آيد (اثر
كريليان 1949 م. – تمام اجسامي كه در يك ميدان شديد مغناطيسي و يا الكتريكي قرار مي گيرند از خود نور ساطع
مي كنند. هر چه جسم انرژي بيشتري داشته باشد، نور متصاعد شده از آن بيشتر است). بنابراين اين الكترودها را تاجدارشده و الكترودهاي مقابل (لوله و يا صفحه) را رسوب گير مي نامند.

صفحات رسوب گير را به قطب مثبت و سيم هاي تاجدار را به قطب منفي جريان الكتريكي متصل مي كنند.
بدين صورت استفاده از شدت ميدان شديدتر را بدون هيچ مشكلي مهيا مي كنند.

يون هاي مثبت كه در اطراف تاج بوجود آمده اند به طرف الكترود تاجدار حركت كرده و در برخورد با آن از
بار الكتريكي خالي مي شوند. يون هاي منفي و يون هاي آزاد از طرف الكترود تاجدار حركت كرده، در مسير حركت خود با ذرات جامد و مايع برخورد نموده و آنها را نيز هم بار خود كرده و به طرف صفحات رسوب گيرميبرد.درنتيجه ذرات پراكنده در رسوب گير نشست مي كنند. البته مقدار خيلي كمي از ذرات پراكندگي كه با يون هاي مثبت در ناحيه تاج (در ناحيه اي كمتر از فضاي بين الكتروني) برخورد مي كنند، در سيم هاي تاجدار رسوب مي كنند. 

توان مورد نیاز:

توان تصفيه گاز در اين فيلترهاي الكتريكي، بيشتر به خواص رسانايي و چسبندگي (پيوستگي) ذرات غبار
بستگي دارد. هر چه ذرات جامد، هادي الكتريكي خوب و نيروي پيوستگي كم باشند، به الكترود برخورد كرده و بارخود را تخليه مي كنند و دوباره وارد جريان شده و توان تصفيه را كم مي كنند. بر عكس، اگر ذرات داراي رسانايي بد ونيروي پيوستگي بالايي باشند، در اين صورت در اطراف الكترود، لايه ضخيمي از ذرات با بار منفي چسبيده و ضد ميدان الكتريكي عمل مي كنند. در لايه هاي ضخيم، شدت جريان در روزنه هاي آن مي تواند تا حد بحراني برسد و باعث بوجود آمدن تاج در صفحات رسوب گير شود (تاج معكوس). اين پديده نيز باعث افت توان تصفيه مي شود. براي جلوگيري از اين پديده بايد اين صفحات مرتبا از رسوب پاك شوند.

الكتروفيلترهاي صفحه اي فشرده تر (جمع و جور تر) از نوع لوله اي آن مي باشد و جداسازي ذرات غبار در
آنها بهتر صورت مي گيرد. الكتروفيلترهاي لوله اي، توان ايجاد شدت جريان بيشتري را دارند.در نتيجه در آنها مقدار بيشتري گاز را مي توان تصفيه كرد. بعلاوه سيستم هاي پراكندگي پايدارتر و همچنين مه مانند را بهتر تصفيه مي كنند.
در شرايط عادي توان تصفيه الكتروفيلترها، به عواملي مثل: خواص گاز (تركيبات شيميايي، دما، رطوبت)،
خواص ذرات جامد غبار (خواص الكتريكي، شيميايي و پراكندگي)، غلظت غبارها، سرعت گاز و غيره بستگي دارد. درحقيقت اين پديده ها به قدري زيادند كه با روش هاي تئوري نمي توان توان تصفيه را بدست آورد و فقط از راه هاي تجربي حاصل مي شوند.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

گاز طبيعي هنگام خروج از چاه، داراي قطرات مايع (ميعانات و آب) و ذرات كوچك شن و ماسه است. در
حقيقت گاز سيستم پراكندگي محسوب مي شود با فاز پراگندگي مايع و جامد.
منظور از آماده سازي گاز در پالايش، جداسازي فازهاي پراكندگي با استفاده از جداسازهاي مختلف مي باشد.
ويژگي اين مرحله در تغيير اندازه قطره رطوبتي و ذرات جامد (حالت پراكندگي) در جريان و ادامه مسير در
جداسازي مي باشد. چنانچه در محدوده ورودي، اندازه قطره در جريان، از 100 تا 1000 ميكرون (ميانگين معمولي آن از 700 الي 800 ميكرون) نوسان دارد و ممكن است كه ايجاد فيلم مايع كند. بعد از اولين مرحله جداسازي بايد فقط مايعاتي با قطر 30 الي 150 ميكرون باقي بمانند و پس از پايان دومين مرحله در گاز قطراتي با قطر 1 تا30-50میکرون وجود دارند. كه اين اندازه بستگي به نوع جداساز دارد.

هنگام خروج گاز از مرحله آماده سازي اوليه، مجموع مقدار فاز پراكندگي مايع نبايد از 350 ميلي گرم در مترمكعب گاز بيشتر باشد.

مطابق درخواست ميزان تصفيه و تركيب پراكندگي گاز، از دستگاه هاي جداساز با اثر (افكت) و تركيب وساختمان مختلف استفاده مي كنند. جداسازها طبق نحوه عملكردشان به گرانشي، لختي (اينرسيايي) يا پرشده، گريز مركز و فيلتري تقسيم مي شوند. در بيشتر مواقع براي اثر بهتر در ساختمان جداساز چند نوع از آنها را به هم متصل و يا ادغام مي كنند.

جداسازهاي گرانشي:

جداسازهاي گرانشي داراي انواع افقي، عمودي و كروي مي باشند.بخش مشترك آنهاوجود قسمت (يا مخزن) ته نشيني است كه در آن جداسازي ذرات پراكندگي تحت تاثير نيروي جاذبه و سرعت ته نشيني ذرات جامد در گاز 
 صورت مي گيرد. 

 جداسازهاي اينرسيايي:

از نظر ساختاري داراي انواع مختلف مي باشد اما بيشترين استفاده از 2 نوع پرشده و كركره اي مي شود. اساسكار آن بر پايه برخورد غير منتظره گاز با جسم سخت و چرخش ناگهاني و متعدد مي باشد. سطح محسوس تماس دراين جداسازها، از 10 الي 500 متر مربع در متر مكعب متغير است.
در نمونه پرشده از اجزايي مثل حلقه راشيگ، و سوزني استفاده مي شود. درصد رطوبت گيري اين جداسازها به
%99 هم مي رسد. در نمونه هاي كركره اي از پكيج هايي با صفحات موج دار فولادي كه به صورت افقي با قدم كوتاه نسبت به هم قرار گرفته اند، استفاده مي شود. اين كركره ها قادر به تله انداختن قطرات بزرگ تر از 20 ميكرون و قادر به تصفيه 6 ميليون متر مكعب گاز در شبانه روز مي باشد.

يكي از ويژگي هاي اين جداسازها ايجاد فيلم از مواد جامد و مايع در مقابل جريان گاز مي باشد. در سرعت
جريان بخصوصي، مي تواند لحظه اي ايجاد شود كه سرعت گاز به خاطر نيروي اصطحكاك جلوي جريان اين فيلم را بگيرد. بدين ترتيب در حركت مايع و كار دستگاه لحظه اي ايجاد مي شود كه اصطلاحا به آن غرق شدن مي گويند.

 سرعتي از گاز كه چنين پديده اي ايجاد مي شود را “سرعت بحراني” مي نامند .

جداسازهای غربالی:

جداسازهاي غربالي هم از نظر ساختماني مشابه كركره اي مي باشند با اين تفاوت كه به جاي كركره از يك سري پكيج توري دار با ضخامت 150 ميلي متر استفاده مي كنند. در اين پكيج هاي قطره گير، قطراتي از 5 الي 10ميكرون و بزرگ تر از آن جمع آوري مي شوند. بنابراين تاثير آن بهتر از نمونه كركره اي مي باشد و سرعت بحراني در 2 برابر بيشتر است. معمولا اين جداساز ها را در آخرين مرحله تصفيه استفاده كرده و در ساختار جداسازها /0 – 1/ آن 5 در انتهاي دستگاه (از نظر جريان خروجي) قرار مي دهند.

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.

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.

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 (H ) 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 (H ) 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:

پرمصرف ترین رزین تبادل یونی در ایران چیست؟

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

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.