جداسازهاي الكترواستاتيكي فيلتري

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.

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.