صفحه 2 از 10: « پیشین 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 پسین »

مهندسی شیمی

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#11 Posted: 20 Jul 2011 14:44

مبدل حرارتي (Heat Exchanger) :
چكيده:

مبدل حرارتي دستگاهي است كه براي انتقال حرارت موثر بين دو سيال (گاز يا مايع) به ديگري استفاده مي‌گردد. از رايج‌ترين مبدل‌هاي حرارتي رادياتور خودرو و رادياتور شوفاژ است. مبدل هاي حرارتي در صنايع مختلف از جمله گرم كردن فضا، سرد سازي، تهويه مطبوع، خودرو، نفت و گاز و بسياري صنايع ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مكانيزم انتقال حرارت بصورت جابجايي و هدايت مي باشد.

يك مثال معمول از مبدل هاي حرارتي رادياتور ماشين مي باشد،كه در آن آبي كه با حرارت موتور ماشين داغ شده است ، حرارت آن از طريق رادياتور به جريان هوا منتقل مي كند. از انواع مبدل ها مي توان به مواردي چون مبدل هاي لوله اي (Tubular Heat Exchanger) (كه خود اين مبدل ها بر اساس شكل به مبدلهاي لوله اي U شكل، مبدلهاي دو لوله اي ساده و مبدل هاي دو لوله اي كويل دار تقسيم بندي مي شوند.) ، مبدل هاي پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger)، مبدل هاي صفحه اي (Plate heat exchanger)، مبدل هاي پره دار (Fin Heat Exchangers) اشاره كرد.

مقدمه:

مبدل ها وسايلي هستند كه در صنعت براي انتقال حرارت بين دو سيال بكار مي روند. در ابتدا سعي مي شود تا آنجا كه ممكن است براي گرم كردن و سرد كردن جريان ها از خود سيال هاي موجود در فرايند استفاده شود . بعد از حداكثر كردن ميزان بازيافت حرارت در شبكه مبدل حرارتي بار هاي گرمايشي و سرمايشي كه از طريق بازيافت حرارت تامين نشده اند بايد توسط سرويس هاي جانبي (Utility) تهيه شوند . مكانيزم انتقال حرارت بصورت جابجايي و هدايت مي باشد.
نحوه قرار گرفتن سيال ها در كنار يكديگر مي تواند به چندين صورت مختلف باشد:

- جريان همسو (co-current) : دو سيال از يك طرف مبدل وارد شده و هر دو از طرف ديگر خارج مي شوند. بعضي در مبدل نيز هردو در يك سو حركت مي كنند . نتيجتاً در مبدل نيز هر دو در يك سو حركت مي كنند.

جريان ناهمسو (counter-current): هركدام از سيال ها از جهات مخالف وارد و خارج مي شوند ( يكي از سيا لها از يك جهت و سيال ديگر از جهت ديگر وارد مي شود) و دو سيال در مبدل به صورت ناهمسو جريان دارد.

- جريان متقاطع (cross-flow): يكي از سيال ها از يك جهت و سيال ديگر در جهت عمود بر آن جريان دارد. مشخص ترين نمونه آن رادياتور ماشين مي باشد كه جريان آب از بالا به پايين در لوله ها و جريان هوا عمود بر آن مي باشد.

- جريان چندگذر (multi pass): كه در آنها جريان هاي دو سيال به صورت چندتايي در مبدل چيده شده اند

من هم خدایی دارم

ویرایش شده توسط: plangton31

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#12 Posted: 20 Jul 2011 14:46

تقسيم بندي مبدل ها

مبدل ها را مي توان از جهات گوناگون تقسيم بندي كرد. ابتدا عناوين اين تقسيم بندي ذكر مي گردد و سپس در مورد هركدام توضيحاتي ارائه مي شود.
تقسيم بندي بر اساس خصوصيات سيال هايي كه در مبدل ها جريان دارد:
اين تقسيم بندي بر اساس سيال فرايندي مبدل شكل گرفته است. البته تفاوت بين ضرايب انتقال حرارت گازها و مايعات در تعيين شكل مبدل نقش موثري دارد.

مايع/ مايع
در اين نوع مبدل هاي حرارتي هر دو سيال مايع هستند و مكانيزم انتقال حرارت براي هر دو ، انتقال حرارت اجباري است. انتقال حرارت در اين مبدل ها به علت بالا بودن ضريب انتقال حرارت مايعات بالاست.

گاز/ مايع
در اين مبدل ها يك سيال مايع و سيال ديگر گاز است. معمولاً براي خنك نمودن سيال گرم توسط هوا استفاده مي شود. جريان مايع با سرعت كافي داخل لوله پمپ مي شود كه اين موجب بالا بودن ضريب انتقال حرارت طرف لوله ها مي شود. هوا به صورت متقاطع بر روي لوله ها جريان مي يابد. جريان هوا مي تواند به صورت جابجايي اجباري يا آزاد باشد.

گاز/گاز
معمولاً كمتر اتفاق مي افتد كه در مبدل ها هر دو سيال گاز باشند مگر اينكه يكي از گازها در فشار بالا باشد .
گاز فشار بالا كه دانسيته آن بيشتر است در داخل لوله ها جريان مي يابد. البته ضريب انتقال حرارت در اين موارد خيلي كوچك است و براي انتقال حرارت مناسب بايد تدابيري انديشيد كه در مباحث بعد در اين مورد بحث مي شود.

كندانسورها
در اين مبدل هاي حرارتي جريان بخار يك سيال توسط مايع (مثلاً آب) و يا جريان گاز (مثلاً هوا) خنك و كندانس مي شود. گاهي اوقات بخار خارج لوله است مثل كندانسورهاي نيروگاه هاي حرارتي و گاهي اوقات بخار داخل لوله است مثل كندانسورهاي فرئون.
__________________

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#13 Posted: 20 Jul 2011 14:46

مبدل لوله اي (Tubular Heat Exchanger) :

اين گونه از مبدل ها از دو لوله هم محور تشكيل شده اند. يكي از سيال ها در داخل لوله مياني و در امتداد طول آن جريان مي يابد و سيال ديگر در داخل حلقه بين دو لوله جريان خواهد يافت. ساير اجزاء ساختماني اين مبدل ها عبارتند از :

- زانوي برگشت
- سر برگشت
- اتصالات T

براي ورودي و خروجي سيال ها هنگامي كه اختلاف انبساط حرارتي بين لوله خارجي و داخلي وجود دارد در كاربرد نوع اتصالات مي بايد دقت كافي شود تا تنش حرارتي مينيمم گردد.

مبدل هاي لوله اي را مي توان بر اساس شكل تقسيم بندي نمود:

1 - مبدل هاي لوله اي U شكل

این عکس کوچک شده است برای مشاهده ی سایز اصلی کلیک کنید

2 - مبدل هاي دو لوله اي ساده :

این عکس کوچک شده است برای مشاهده ی سایز اصلی کلیک کنید

3 - مبدل هاي دو لوله اي كويل دار

این عکس کوچک شده است برای مشاهده ی سایز اصلی کلیک کنید

موارد كاربرد و مزاياي مبدل هاي لوله اي
هنگامي كه ضريب انتقال حرارت سيال داخل لوله نسبت به خارج آن بزرگتر از 2:1 باشد، مثلاً داخل لوله مايعات كم لزج مثل آب با ضريب انتقال حرارت بالا باشد و خارج آن از مايعات لزج استفاده شود معمولاً بجاي استفاده از مبدل هاي پوسته و لوله از مبدل هاي لوله اي استفاده مي شود. البته در اين موارد از پره با طول بلند كه باعث افزايش سطح مي شود، در خارج لوله استفاده مي شود. همچنين اگر سرويس هاي فشار بالا مورد نياز باشد ، مبدل هاي لوله اي ترجيحاً استفاده مي شود. در سرويس هاي كوچك نيز از اين مبدل ها استفاده مي شود.
استفاده و كاربرد زيادي كه مبدل هاي لوله اي دارند به خاطر مزاياي زير مي باشد:
اين سيستم ها داراي انعطاف پذيري زيادي هستند. در طول هاي مختلف و از انواع لوله هاي مختلف و از مواد مختلف ساخته مي شوند و خيلي سريع از سوار كردن قطعات استاندارد پيش ساخته آماده مي گردند . با انتخاب صحيح اتصالات به آساني مي توان قطعات آن را پياده نمود تا درون و بيرون لوله ها تميز شوند. محاسبات طراحي آنها به صورت دقيق و خوبي تدوين شده است. توزيع و پخش سيال را مي توان در واحدهاي مختلف كنترل نمود. اين كار با انتخاب پمپ هاي جداگانه براي هر سري مبدل امكان پذير است.

معايب مبدل هاي لوله اي
از معايب عمده اين مبدل ها مي توان موارد زير را نام برد:
1 - براي بار حرارتي بزرگ، سيستم مبدل هاي دولوله اي حجم زيادي را اشغال مي كنند.
2 - قيمت آنها براي واحد سطح انتقال حرارت نسبتاً زياد است.

کلمات کليدي:
مبدل حرارتي - تهويه مطبوع - جريان همسو - جريان ناهمسو - جريان متقاطع - جريان چند گذر - پوسته و لوله - مبدل صفحه اي - مبدل پره دار - Fin Heat Exchangers

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#14 Posted: 20 Jul 2011 14:47

مبدل پره دار (Fin Heat Exchangers) :

هنگامي كه اختلاف فاحشي بين ضريب انتقال حرارت داخل و خارج لوله (در هركدام از انواع مبدلهاي ذكر شده) وجود داشته باشد از پره استفاده مي شود (در طرفي كه ضريب انتقال حرارت كمتر دارد). به عنوان مثال در مبدل هاي گاز/مايع در طرف گاز از پره هاي بلند استفاده مي شود و يا در مبدل هاي گاز/گاز به علت كم بودن ضريب انتقال حرارت در دو طرف به وسيله فين ها سطح انتقال حرارت و در ننتيجه ميزان آن را افزايش مي دهند.

پره ها معمولاً داراي ضخامت 0.0335 in هستند. راندمان حرارتي آنها با افزايش مقاومت حرارتي كاهش پيدا مي كند. اگرچه لوله هاي با پره داخلي وجود دارد ولي در مبدلهاي لوله اي بيشتر از پره هاي بلند طولي استفاده مي شود كه در خارج لوله تعبيه شده اند. پره ها مي توانند پيچششي و منقطع نيز باشند تا بدين وسيله سيال داخل حلقه بهتر مخلوط شود. اما در عمل مشاهده مي شود كه افت فشار را به مقدار زيادي افزايش مي دهند و به اين ترتيب اثر افزايش انتقال حرارت خنثي مي شود.

مبدل پوسته و لوله (Shell & Tube Heat Exchanger) :

هنگامي كه سطح انتقال حرارت لازم براي مبدل هاي دو لوله اي زياد شود (بيشتر از 50m2 باشد)، بهتر است از مبدل هاي پوسته و لوله استفاده شود. مبدل هاي پوسته و لوله به طور وسيعي در فرايند هاي انتقال حرارت براي كاربردهاي مايع/مايع و همچنين در كندانسورها و مولدهاي بخار استفاده مي شوند . اين مبدل ها براي انتقال حرارت مشخصي سطح كمتري به نسبت مبدل هاي لوله اي اشغال مي كنند

مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

مبدل هاي پوسته و لوله Shell & Tube Heat Exchanger

مزاياي اين گونه مبدل ها عبارتند از:

1 - در حجم كم ايجاد سطح بزرگي براي انتقال حرارت مي كنند.
2 - طراحي مكانيكي خوبي دارند.
3 - روش ساخت تثبيت شده خوبي دارند.
4 - قابليت استفاده براي دامنه وسيعي از مواد را دارند.
5 - به راحتي تجهيز مي شوند.
6 - روش طراحي خوب و تثبيت شده اي دارند.

قسمتهاي اصلي اين مبدل ها عبارتند از:

- لوله ها (Tubes)
- پوسته (Shell)
- بافل ها (Baffles)
- هد جلويي (Front Head)
- هد پشتي (Rear Head)
- صفحات تيوب ها (Tube Sheets)
- نازل ها (Nozzels)

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#15 Posted: 20 Jul 2011 14:49

آمونیاک

هيدروژن نيتريد(Hydrogen nitride)

نام تجاری: آمونياك(Ammonia)

سایر اسامی: اندروس , هيدرواكسيد انيروس آمونيوم

آمونياك مهم‌ترين تركيب هيدروژنه ازت است و در طبيعت از تجزيه مواد آلي ازت دار بدست مي‌آيد. آمونياك گازي است بي رنگ، با مزه فوق العاده تند و زننده كه اشكآور و خفه كننده است. گاز آمونياك از هوا سبك تر بوده و به سهولت به مايع تبديل مي‌شود. آمونياك درآب بسيار محلول بوده و در منفي 77,7 درجه سانتيگراد منجمد و در منفي33.3 درجه سانتيگراد به جوش در مي‌آيد. وزن مخصوص محلول اشباع آمونياك 88 گرم بر سانتيمتر مكعب است. گاز آمونياك قابل افروزش و حدود اشتعالش 16-25 درصد حجمي گاز آمونياك در هوا است. حضور مواد نفتي و ديگر مواد افروختني خطر آتشگيري را افزايش مي‌دهد. مجاورت و تماس آمونياك با نقره و جيوه توليد " فورمينات نقره و جيوه " ميكند كه موادي شديداً قابل انفجار هستند. گاز آمونياك در اثر گرماي از 400 درجه به بالا تجزيه شده و توليد هيدروژن ميكند. شكل فضايي آمونياك هرمي بوده و زاويه پيوندي بين هر دو اتم هيدروژن در آمونياك 107.8 درجه است. نامهاي ديگر آمونياك: Hydrogen nitride Spirit of Hartshorn Nitro-Sil Vaporole رومي هاي باستان آمونيوم كلرايد را به عنوان پول و سپرده استفاده مي كردند. آنها سنگ آمونيوم را از مكاني به نام پرستشگاه ژوپيتر يا همان ليبي جديد جمع آوري مي كردند. آمونياك به شكل نمك آمونياك نخستين بار توسط شيميدان مسلمان جابرابن حيان (شيميدان ايراني) Geber در قرن 8 شناخته شد. در قرن 15 Basilius Valentinus نشان داد كه آمونياك را مي توان از عمل قلياي بروي نمك آمونياك بدست آورد.

موارد مصرف:
تهيه كودهاي شيميايي ازته ، اكريلونيتريل ، نیترات ، سولفات و فسفات آمونیوم ، الياف سنتزي نيتر و پارافين و نيترو سلولز ، صنايع نفت و صنايع شيميايي و همچنین در کارخانجات یخ سازی ، تهیه اسید نیتریک ، دارو و مواد منفجره بکار می‌رود.
آمونیاک تجارتی
محلول آمونیاکی که معمولا در تجارت ، خرید و فروش می‌شود، 20 تا 22 درجه سوم (20.7 درصد و تکاتف نسبی آن d=0,92) و یا 28 تا 29 درجه (32.7 درصد آمونیاک) می‌باشد.

خواص فیزیکی و شیمیایی:

Molecular formula: NH3

Molar mass :17.031 g/mol

Density: 0.86 kg/m3

Melting point: -77.73 °C /195.42 K

Boiling point: -33.34 °C /239.81 K

Viscosity Flash point :16-25 C

روشهای تولید:
قبل از جنگ جهاني اول بيشتر آمونياك توليدي به روش تقطير خشك سبزيجات نيتروژن دار و فضولات حيواني بدست مي آمد. اما امروزه در روش هاي مدرن توليد آمونياك ابتدا گاز طبيعي يا LPG و يا نفتا را به گاز هيدروژن تبديل مي كنند. اين فرآيند با حذف گاز سولفور از گاز طبيعي آغاز مي شود. هيدروژناسيون كاتاليستي تركيبات آلي سولفور دار به سولفيد هيدروژن. H2 + RSH ----> RH + H2S سپس سولفيد هيدروژن با عيور از درون بستر اكسيد زينك به سولفيد زينك و آب تبديل مي شود. H2S + ZnO -----> ZnS + H2O ريفرمينگ كاتاليستي CH4 + H2O ------> CO + 3 H2 در مرحله بعدي ، واكنش water gas shift reaction براي تبديل منو اكسيد كربن به دي اكسيد كربن و هيدروژن: واتر گزشيفت CO + H2O-------> CO2 + H2 سپس دي اكسيد كربن با عمليات جذب جدا مي شود. در نهايت براي توليد آمونياك هيدروژن با نيتروژن در حضور كاتاليزر واكنش داده مي شود.

تقطیر زغال سنگ برای تهیه آمونیاک
منظور از تقطیر زغال سنگ استفاده از گازهای سوختنی و یا کک برای صنایع فلزسازی است که بحث مفصلی را تشکیل می‌دهد و مربوط به این برنامه نیست. لیکن در این جا آن قسمت از عملیات تقطیر که مربوطه به تهیه آمونیاک و سولفات آن است، از نظر تکمیل این مبحث بررسی می‌شود.

زغال سنگ ، دارای 1 تا 1,5 درصد نیتروژن آلی است و در موقعی‌که آب را تقطیر کنیم، قسمتی از این نیتروژن ، بصورت آزاد و قسمت دیگری به حالت آمونیاک و ترکیبات آمونیاکی فرار و غیر فرار از دستگاههای تقطیر خارج می‌شود و در خنک کننده هایی که به همین منظور بعد از قرنهای تقطیر قرار داده‌اند، مخلوط با قطرانهای زغال سنگی جمع آوری می‌گردد.

سنتز آمونياك(روش هابر)

آمونیاک طبق واکنش تعادلی زیر از عناصر سازنده اش تشکیل می شود .
N2 + 3H2 <==========> 2NH3 ∆H= - 387/1kj
چون واکنش گرماده است٬ انتظار می رود٬ دردمای پایین محصول بیشتری تشکیل شود٬ اما به علت بالا بودن انرژی فعالسازی در دماهای پایین میزان آمونیاک تشکیل شده بسیار ناچیز است . بنابراین به کمک کاتالیزگر می توان انرژی فعالسازی را کاهش داد. نقش کاتالیز گر دراین فرایند ٬ سستکردن پیوندها درمولکول نیتروژن وهیدروژ ن است .

مجددا به واکنش سنتز آمونیاک بر می گردیم . باانجام این واکنش بی نظمی کاهش یافته است . زیرا تعداد مولکول ها درسمت راست معادله کمتر از سمت چپ است به نظر می رسد با افزایش فشار بتوان میزان محصول را افزایش داد . افزایش فشار درضمن باعث می شود تعداد مولکول هادرواحد حجم افزایش یافته وتعداد برخورد افزایش یابد وسرعت واکنش بیشتر شود . اما باید توجه داشت٬که درعمل ٬ دستگاه ها تاحدی می توانند فشار را تحمل کنند . ودرفشار بسیاربالا خطر انفجار دستگاه وسوراخ شدن آن وجود دارد .
فریتس هابر طرح خود را برای سنتز آمونیاک این گونه بیان نمود. که به کمک کاتالیز گر دما را به 450 درجه می رسانیم تا واکنش سرعت مناسبی داشته باشد و فشار را نیز تا 500 atm افزایش می دهیم درصد آمونیاک دراین شرایط به بیشترین مقدار خود می رسد . هابر درسال 1918 میلادی نایل به دریافت جایزه نوبل شد.

درصنعت نیتروژن مورد نیز را از هوا استخراج می نمایند وبرای تهیه هیدروژن مورد نیاز از فرآیند گاز- آب استفاده می کنند .
CH4+ H2O<==========> 3H2 + CO

واکنشهای شیمیایی:

Acidity

Li + 2 NH3 ------> 2 LiNH2 + H2

Basicity

NH3 + HCl --------> NH4Cl

Combustion

NH3 + 3 O2 --------->2 N2 + 6 H2O (g) DELTA(H) = –1267.20 kJ/mol

Catalytic combustion

NH3 + 5 O2 ----------> 4 NO + 6 H2O

خطرات بهداشتی
سبب تحریکات سیستم تنفسی ، ‌پوست و چشم شده و با آسیب رساندن به ریه‌ها در اثر مواجهه با حجم زیاد این گاز می‌تواند سبب مرگ شود. در صورت تماس با آمونیاک مایع ، سوختگی شدید در محل تماس ایجاد می‌گردد. آستانه مجاز مواجهه با آن ، ppm 50 است و جهت کمکهای اولیه ، قسمتهای آلوده سطح بدن را با آب و صابون شسته و چشمها را نیز با آب فراوانی شستشو داد و به پزشک مراجعه نمود.
طریقه اطفاء حریق
در صورتی‌که سیلندر گاز آمونیاک مشتعل شد، نباید شعله آن را خاموش نمود، مگر اینکه قبلاً بتوان جریان گاز را قطع کرد. در حین عملیات اطفاء ، باید سیلندرهای حاوی گاز آمونیاک را با آب خنک نمود. از پودر شیمیایی خشک یا گاز کربنیک یا آب به‌صورت اسپری جهت اطفاء می‌توان استفاده نمود. به هنگام عملیات باید از لباس کاملاً ایمن و سیستم حفاظتی دستگاه تنفس استفاده کرد.
طریقه نگهداری و حمل ونقل
آمونیاک باید در سیلندرهای استیل نگهداری و توسط تانکرهای مخصوص آن حمل گردد. باید سعی نمود از رسیدن تنشهای فیزیکی و حرارت زیاد به ظروف محتوی آمونیاک جلوگیری شود. انبار و محل نگهداری آن باید مقاوم در برابر حریق بوده و دارای سیستم اعلام و اطفاء اتوماتیک باشد. آمونیاک باید جدا از موادی چون گازهای اکسید کننده ، کلر ، برم ، ید و اسیدها نگهداری شود.

نمکهای آمونیاکی
نمکهای آمونیاکی که از تقطیر زغال سنگ بدست می‌آیند، بر دو نوعند: نمکهای فرار مانند کربنات آمونیوم CO3(NH4)2 و سولفیدرات SHNH4 و S(NH4)2 که به‌آسانی بوسیله بخار آب برده می‌شوند، نمکهای ثابت و غیر فرار مانند کلرید آمونیوم NH4Cl و هیپوسولفیت S2O3(NH4)2 و غیره که بوسیله باز غیر فراری مانند آهک تجزیه می‌گردند.

ضمنا باید متذکر شد، آمونیاکی که از تقطیر یک تن زغال سنگ حاصل می‌شود، طبعا با مقدار ازت موجود در زغال متغیر است و این مقدار بین 1,4 کیلوگرم تا 4,6 کیلوگرم نوسان دارد و به‌ندرت در بعضی از انواع زغال سنگها این مقدار به 7,2 کیلوگرم می‌رسد.

معمولا هرگاه عمل تقطیر زغال سنگ را در مجاورت 2,5 درصد آهک انجام دهند، بهره آمونیاک تا 20 درصد افزایش نشان می‌دهد و به هر صورت ، آمونیاک و کلیه ترکیبات آمونیاکی را که در بالا نام بردیم، می‌توان در دستگاههای خنک کننده از قطرانهایی که همراه آنها می‌باشند، جدا کرد و اصطلاح صنعتی این قبیل محلولهای آمونیاکی را آبهای آمونیاکی می‌نامند که آنها را ابتدا در ستونی تقطیری وارد می‌کنند. سپس تحت تاثیر شیر آهک قرار می‌دهند و در آنجا آمونیاک و املاح فرار آنها بوسیله بخار آب برده می‌شوند، در حالیکه املاح غیر فرار تحت تاثیر شیر آهک ، تجزیه و به آمونیاک تبدیل می‌گردند.

دریافت فایل ایمنی:http://www.petronet.ir/modules/conte...ammonia-13.pdf

منابع:
پترونت
دانشنامه رشد
پتروشیمی زنجان

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#16 Posted: 20 Jul 2011 14:50

آشناي با MTBE (متیل ترسیو – بوتیل اتر)
--------------------------------------------------------------------------------

mtbe : متیل ترشری بوتیل اتر یک بنزین افزودنی است که برای افزایش عدد اکتان اضافه می شود و از متانول و ایزو بوتیلن تولید می شود.mtbe
: اولین ماده ی اکسیژن داری بود که به عنوان افزودنی به بنزین برای کامل تر شدن فرآیند احتراق در نظر گرفته شد، متانول که خود از اجزای اصلی بوجودآورنده ی Mtbe است اغلب از گاز طبیعی و دیگر محصولات نفتی بدست می آید. این ماده عمدتاً به عنوان اکسیژن دار کننده ی سوخت بکار می رود. پس از کنار گذاشتن تترا اتیل سرب در کشور از روش اکسیژن دار کردن بنزین از طریق افزودن Mtbe استفاده می شود، در واقع در حال حاضر عدد اکتان مورد نظر خود را به جای افزودن تترا اتیل سرب با افزودن Mtbe بدست می آوریم.

اقداماتی جهت بالا بردن عدد اکتان:
1. افزودن عدد اکتان از طریق افزودنیها
2. افزودن مواد آروماتیکی و ...
3. افزودن مواد شاخه دار یا ایزومرها و ارگانومتالها جهت بالا بردن عدد اکتان بنزینبرای تولید Mtbe متانول مورد نیاز خریداری می شود ولی ایزو بوتیلن را از جریان پالایشگاهی بدست می آورند که این جریان دارای ٪23 ایزو بوتیلن ، ٪20 1- بوتان و ٪7 2- بوتن که در این مدل ترانس 2- بوتن هم وجو دارد که تنها ایزو بوتن بواسطه متانول عکس العمل نشان می دهد.1-بوتن و 2- بوتن در برابر واکنش خنثی هستند:
واکنش شیمیایی: Ch3oh + (ch3)2c = Ch2 → (ch3)3c – O – Ch3مزایای اکسیژن دار کردن بنزین:می توان محتوای اکسیژن بنزین را برای سوختن تمیزتر و عملکرد بهتر دددددد اضافه کردن مواد اکسیژن دار به بنزین باعث کاملتر شدن احتراق و در نتیجه کاهش گازهای گلخانه ای و دیگر آلاینده های خطرناک است ، مزیت عمده دیگر استفاده از بنزین با فرمول اصلاح شده این است که سوخت مذکور به خوبی بنزینی که در حال حاضر در دسترس است عمل می کند، در حال حاضر دو ماده ی اصلی برای ساخت بنزین با فرمول اصلاح شده بکار می روند، این دو افزودنی اتانول و Mtbe هستند.از نظر خطرات زیست محیطی اتانول برتری خاصی نسبت به Mtbe دارد.هیأت منابع هوای کالیفرنیا ادعا کرده است که استفاده از بنزین با فرمول اصلاح شده می تواند از نظر کاهش آلاینده ها معادل خارج کردن 5/3 میلیون خودرو از جاده ها و بزرگراهها باشد استفاده از بنزین با احتراق تمیزتر حدود 25٪ از صدمات وارده به لایه اوزن را کاهش خواهد داد.

انتقال Mtbe در محیط زیست و سرنوشت نهایی آن در طبیعت:
نشتی به داخل آبهای سطحی و زیر زمینی یکی از منابع اصلی آلایندگی برای Mtbe به شمار می آید ، این ماده حلالیت بسیار بالایی داشته و انتقال آن به آب را بسیار آسان می نماید هنگامی که این ماده وارد سیستم آب گردید همراه با آب منتقل شده و دارای زیست تخریب پذیری بسیار پایینی است به همین دلیل تحت شرایط طبیعی این ماده می تواند تا فواصل طولانی همراه با آب منتقل شود خطر اصلی که این ماده می تواند ایجاد نماید آلوده کردن احتمالی آب آشامیدنی و در نتیجه تأثیر منفی بر سلامتی و ایمنی انسان است.هزینه ی تصفیه و خارج کردن Mtbe از سیستم آب رسانی به میزان قابل توجهی بالا است.

خطرات Mtbe :
mtbe می تواند باعث التهابات تنفسی گردد، قرار گرفتن در معرض Mtbe در فاز گازی می تواند باعث ناراحتی های چشم شود. اگر آلودگی Mtbe در آب آشامیدنی وجود داشته باشد بو ومزه ی نا خوشایندی به آب می دهد.

امروزه در دنیا در زمینه افزایش عدد اکتان بنزین از طریق افزودنیها جایگزینی Mtbe با Etbe مد نظر قرار گرفته است. Etbe زودتر از Mtbe تجزیه می شود و خطر سرطان زایی Mtbe را ندارد، همچنین در آبهای زیرزمینی رسوخ نمی نماید و چنانچه رسوخ کند تجزیه پذیر می باشد و قابل تصفیه است . تبدیل واحدهای Mtbe به Etbe نیز چندان دشوار نیست و می توان با تغییراتی واحد تولید Mtbe را به واحد Etbe تبدیل نمود.
در طرح های جامع پالایشگاهها هدف کاهش محصولات سنگین و افزایش محصولات سبک می باشد تا از این رو ما در پالایشگاهها با شکستن محصولات سبک در واحدهایی نظیر Fcc به بنزین با عدد اکتان بالادست پیدا خواهیم کرد البته ما به دنبال این مسأله نیستیم که به کل Mtbe را حذف کنیم ولی با توجه به مشکلاتی که دارد تلاش بر این است که این مصرف محدود شود و کاهش یابد چون آلودگی آبهای زیرزمینی از جمله معضلات اساسی است
__________________

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#17 Posted: 20 Jul 2011 14:50

اثرات MTBE در آلودگی منابع آب
--------------------------------------------------------------------------------

MTBE (متیل ترسیو – بوتیل اتر) یک ماده آلی اکسیژن دار است که امروزه در ایران و برخی کشورهای جهان به صورت گسترده در بنزین بدون سرب استفاده می شود در ابتدای انتخاب و استفاد ه از این ماده در سوخت مزایای زیست محیطی آن مورد توجه بود ولی اکنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنیا مشخص شده است که MTBE دارای امکان تاثیرات سوء روی انسان بوده و دارای پتانسیل آلودگی محیط زیست است. ورود MTBE به منابع آب و خاک به روشهای مختلف انجام می گیرد .MTBE در خاک بسیار متحرک است و حرکت آن در آب تابع قوانین حرکت آب در خاک است. MTBE مقاومت زیادی به تخریب زیستی دارد و نیمه عمر آن در آب بالاست ، جذب آنها توسط ذرات خاک ضعیف است ،حلالیت بالایی در آب دارد و بسیار متحرک است . این عوامل باعث حرکت MTBE به سمت آبهای زیر زمینی و جمع این ماده در این آبها می گردد و از آنجا که آبهای زیرزمینی در شرب و کشاورزی استفاده دارند با تهدید سلامتی انسان و طبیعت باعث معضلات زیست محیطی می گردد درحال حاضر USEPA حد مجاز این ماده در آبهای آشامیدنی راpb ۴۰ ۲۰ تعیین کرده است. با توجه به مصرف گسترده MTBE در ایران قبل از آنکه این ماده به معضل زیست محیطی در کشور تبدیل گردد باید راهکارهی مناسب ادامه و ا عدم مصرف آن مشخص شود.

متیل ترسیو یک ماده آلی مصنوعی اکسیژن دار است که پس از اثبات جنبه های سوء بهداشتی و زیست محیطی سرب بعنوان جایگزین آن معرفی و امروزه در ایران و برخی از کشورای جهان بصورت گسترده در بنزینهای بدون سرب استفاده می شود.توجه به این ماده در دهه ۷۰ میلادی آغاز و مصرف آن در دهه ۸۰ و ۹۰ میلادی در جهان افزایش یافت. در ابتدای انتخاب و استفاده از این ماده در سوخت مزایای زیست محیطی آن مورد توجه بود که مهمترین آنها افزایش عدد اکتان بنزین٫ کاهش نشر گازهای آلاینده منتشر از اگزوز خودرو مانند منواکسید کربن و ازن ٫ حذف سرب از بنزین به همراه تاثیر بهبود نسبی کیفیت هوا ٫تولید آسان و سهولت اختلاط با بنزین می باشد ولی اکنون پس از گذشت چند سال از مصرف آن در دنیا مشخص شده است که MTBE دارای امکان تاثیرات سوء روی بدن انسان و مضرات زیست محیطی بودند و آلودگی آبها زیر زمینی از مهمترین جنبه های زیست محیطی آن می باشد . در آمریکا از سال ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۱ میلادی دو سیستم تامین کننده نیاز آب شرب شهری بخاطر آلودگی MTBE برای این منظور غیر قابل استفاده شدند.در سانتامونیکای آمریکا حداقل ۵۰ درصد از کل آب شهری که از منابع زیرزمینی تامین می شدبرای شرب غیر قابل استفاده گردید بطوریکه ۵/۳ میلیون دلار برای جایگزینو تامین آب شرب منطقه هزینه شد. وجود MTBE در کالیفرنیا در نمونه های شهری عموما با مقادیر کمتر از ۲mg/l گزارش شده است. در شرایط خاص در جاهایی که قایقهای موتوری استفاده می شد غلظت این ماده در آن آبها به۱۲ppm هم می رسد. در تحقیقی که در سال۱۹۹۶ توسط USGS در ۱۶ شهر آمریکا انجام شد ٫ مقدار MTBE موجود در آبهای سطحی بین µg/L ۱۰۰ ۲/۰ گزارش شد که غلظتهای بیشتر بین ماه های اکتبر تا مارس واقع شده است.(۳).

در آمریکا به خاطر تاثیرات این ماده در انسان و محیط زیست به ویژه آلودگی منابع آب اعتراضات فراوانی نسبت به ادامه مصرف آن وجود دارد ودر بعضی مناطق استفاده از MTBEممنوع شده است در این مقاله برسی توانایی MTBEدر آلودگی منابع آب سه محور اصلی مورد توجه است تاثیرات MTBE روی سلامتی انسان چگونگی ورود MTBE به منابع آب وسرنوشت MTBE در منابع آب .متیل ترسیو بوتیلاتر یک ترکیب آلی با فرمول شیمیایی C۵H۱۲O می باشد در دما وفشار استاندارد مایعی بی بیرنگ ٫ قابل اشتعال و قابل احتراق است .

جرم مولکولی آن ۱۵/۸۸ بوده و دارای نقطه ذوب ۹ ـ درجه سانتی گراد ونقطه جوش ۶/۵۳ ۲/۵۵ درجه سانتی گراد می باشد . چگالی این ماده ۷۴۴/۰ ۷۵۸/۰ گزارش شده است . انحلال پذیری MTBE در آب بسیار بالاست ۵۴۰mg/L گرارش شده است.انسان از سه طریق خوردن یا آشامیدن ، اشتنشاق وتماس پوستی می تواند در معرض MTBE قرار گیرد و سلامتی او تهدید گردد که از این بین بلع مهمترین راه ورود این ماده به بدن انسان است و عمدتاً از طریق آشامیدن آب آلوده انجام می شود، ضمن آنکه استحمام با آب گرم آلوده نیز فراریت آن را افزایش داده و باعث استنشاق این ماده می گردد . تاثیرات این ماده روی بدن به دو قسمت سرطانیو غیر سرطانی تقسیم می شود . به دلیل زمان نسبتاً کوتاه از آغاز مصرف گسترده این ماده تحقیقات ومطالعات کافی برای برسی تاثیرات سرطان زائی در انسان انجام نشده است ولی این موضوع هنگامیکه حیوانات آزمایشگاهی به صور مختلف در معرض مقادیر بالای MTBE قرار گرفتند اثبات گردید. در یک آزمایش در آثر بلعیدن MTBE در موشهای صحرایی ماده به مقدار mg ۱۰۰۰ به ازاء هر کیلوگرم وزن بدن در روز طی یک دوره ۱۰۴ روزهاین موشها به سرطان خون مبتلا شدند وهمین تیمار در موشهای صحرایی نر در دوره فوق باعث بروز تومورهای بیضوی در آنها گردید.

طی تحقیقاتی در یک دوره۱۸ ماهه ، استنشاق این ماده توسط موشهای صحرایی نر وماده صورت گرفت و خاصیت سرطان زایی MTBE در این حیوانات آزمایشگاهی مشاهده گردید . بر همین اساس USEPA این ماده را در گروه دارای امکانم سرطان زائی قرار داده است . در مورد تا ثیرات غیر سرطانی MTBE، از مهمترین وشایعترین عوارض تنفس آندر انسان سردرد ،سرگیجه،تهوع،آلرژی و مشکلات تنفسی می باشد در آزمایشی روی موش صحرایی با بلعیدن mg ۷۰ به ازاء هر کیلوگرم وزن بدن در روز تاثیری مشاهده نشد واز mg ۱۰۰ به ازاء هر کیلوگرم وزن بدن در روزعوارض آن مشاهده گردید(۲). برای ارزیابی صحیح از سمیت این ماده بر روی آنسان نیاز به مطالعات وتحقیقات بیشتری می باشد . ضمن آنکه در مواردی مانند تاثیر روی ژنتیک ،تولید مثلو رشد اطلاعات بسیار محدود است
__________________

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#18 Posted: 20 Jul 2011 14:52

شرح فرآیند مشعل پالايشگاه (Flare)
--------------------------------------------------------------------------------

مجموعه مشعل پالایشگاه واحدی است که جهت ایمن سازی محیط پالایشگاه و واحدهای بهره برداری طراحی و نصب شده است.
کاربرد اساسی آن مهار کردن و به کنترل درآوردن شرایط غیرقابل کنترلی است که دراثربالا رفتن بیش ازحد مجازعملیاتی دردستگاههای پالایش بوجود می آید. کنترل فوق از طریق تخلیه گازمازاد واحدها به شبکه مشعل انجام می گیرد.
این مجموعه شامل قسمتهای زیر می باشد:

1. لوله های رابط واحد
2. لوله اصلی (BLOW DOWN) مشعل که از محوطه بارگیری گاز مایع شروع شده و تا ستونهای مشعل امتداد دارد.
3. ظروف مایع گیر بین راهی (K.O.DROM)
4. تلمبه های تخلیه مایعات جمع شده در ظروف بین راهی
5. ستونهای اصلی مشعلها ME-2503 , ME-2502 , ME-2501
6. دستگاه جرقه زن الکتریکی برای روشن کردن مشعلها

خروجی تمام شیرهای ایمنی، لوله های تخلیه(DRAIN) و تهویه (VENT) ظروف برج ها، تلمبه ها ،کمپرسورها ،اعم از گازی یا مایع(به استثناء آب ،بخار،هوای فشرده، ازت و بعضی از هیدروکربورهای سبک که به هوای آزاد تخلیه می شوند) توسط لوله های تخلیه فشار هر واحد جمع آوری شده به لوله اصلی مشعل منتقل می گردند.
قسمت عمده مایعات همراه با گازها در ظروف مایع گیر بین راهی جداشده و گازها وارد محفظه آب بندی در پائین مشعل می گردند،پس از شستشو و حذف ذرات و مایعات احتمالی توسط آب برای سوختن به بالای مشعل هدایت و درتاج (TIP) مشعل می سوزند.
برای کنترل فشار واحدهای آب ترش،آمین و گوگرد که گازهای اسیدی محتوی H2S تولید می کند یک سیستم مشعل مخصوص (ME-2503) ACID FLARE طراحی و ساخته شده است که به موزات مشعلهای اصلی کشیده شده و بدنه مشعل شرقی ME-2501چسبیده است.
سیستم مشعل پالایشگاه از محوطه مخازن و بارگیری گاز مایع با یک لوله 20 اینچ شروع می شود و به ابتدای این لوله یک لوله 2 اینچ ازسوخت گازFUEL GAS جهت تأمین فشار مثبت در سیستم و رانش گازها به طرف مشعل و روشن نگه داشتن مشعل درهنگامی که میزان تخلیه مشعل کمترازحد مورد نیاز طراحی مشعل باشد تعبیه شده است.
مقداراین گازباید به اندازه ای باشد که بتواند مواد داخل لوله را به میزان حدأقل 0.4 متربرثانیه به جلو براند و از ایجاد خلأ و پس زدن شعله به داخل سیستم و خاموش شدن شعله مشعل جلوگیری کند.
این مقدار گاز تزریقی به وسیله دست تنظیم شده و توسط FI-25021.A اندازه گیری می شود.علاوه بر آن سیستم کنترل DCS پالایشگاه جهت مشاهده اپراتور روی CRT و دریافت نمودار ول گردیده است.
لوله اصلی مشعل بعد از جمع آوری گازهای تخلیه شده به آن در این قسمت با شیب 0.2% به ظرف V-2507 وارد می شود،این ظرف برخلاف سایر ظروف مایع گیر بین راهی مشعل فاقد چاهک آب گیر (BOOT) می باشد و درنتیجه تلمبه ای برای تخلیه مایعات ندارد،بنابراین مایعات جمع شده دراین ظرف به وسیله گرمای حاصله از یک مارپیچ بخارآب 4 bar تبخیر و از بالای آن خارج می شود و مایعات سنگین تر باقی مانده درمحوطه مخصوص ،به زمین تخلیه می شوند.
این ظرف جهت کنترل سطح مایع به آب نما LEVEL GAUGE و سوئیچ هشداردهنده مجهز بوده و در موقع بالا رفتن سطح مایع ازطریق سیستم کنترل DCS توسط (ALARM) روی CRT هشدار می دهد.
گازها و مایعات تبخیر شده از بالای V-2507 خارج شده همراه گاز رانشی (PURGEGAS) توسط یک لوله 20" به لوله تخلیه فشار واحد تقطیر مرتبط می گردند. شیب این لوله به طرف V-2503 بوده گازهای دریافتی از واحدهای کنترل 1 (تقطیر کاهش گرانروی،گاز مایع و سوخت گاز)را به داخل این ظرف هدایت می کند،ظرف مایع گیر V-2503 کلیه تجهیزات V-2507 را داشته وعلاوه برآن دارای چاهک مایع گیر و تلمبه تخلیه P-2503 می باشد که سوئیچ آن درای دو حالت MAN-AUTO می باشد که معمولاً در حالت AUTO قرار دارد و درآن حالت اگرسطح مایع در V-2503 بالا بیاید،LSH-25002 تلمبه P-2503 را روشن می کند و وقتی سطح مایع پائین بیاید SL-25003 تلمبه را به حالت خودکاراز سرویس خارج می نماید.
مایعات تلمبه شده به مخزن ضایعات سبک پالایشگاه COLD SLOPSTK هدایت می گردد. گازهای خروجی از V-2503 با جریان گازهای جمع آوری شده در واحدهای تبدیل کاتالیستی CCR هیدروژن و هیدروکراکر را دریافت می نماید و وارد V-2505 می شود.
V-2505 و تلمبه تخلیه مایعات آن مشابه V-2503می باشد چون هیدروکراکردرفشار بالا کار می کند برای آن یک لوله تخلیه فشار اضطراری جداگانه ازمسیرعادی کشیده است تا در هنگام لزوم برای تخلیه فشارسریع واحد هیدروکراکر استفاده شود.
گازهای خروجی از V-2505 و V-2503 با هم مخلوط شده و قبل ازورود به ظروف مایع گیر محوطه مشعل V-2503.2505 لوله 12" تخلیه مشعل واحدهای منطقه ج به آن تزریق می گردد.
ظروف V-2502 و V-2501 خارج ازمحوطه خطرناک مشعل قراردارند وهرکدام دارای ظروف قبلی جهت کنترل سطح مایع می باشند.
تلمبه های P-2501A/B مربوط به V-2502 بوده و مایعات جمع شده در این ظروف را به مخازن ضایعات سرد پالایشگاه می فرستد. این تلمبه ها دارای سوئیچ های انتخابی برای تنظیم حالت MAN یا AUTO می باشد.
اگر آنها به صورت AUTO قرار داده شوند مستقیم از LEVEL SWITCH های ظروف مربوط فرمان گرفته خاموش یا روشن می شوند واگردرحالت MAN باشند می توان آنها را توسط HS-25007 و یا HS-25006 از روی CRT اتاق کنترل خاموش یا روشن کرد.
مجموعه مشعل پالایشگاه دارای دو ستون اصلی FLARE STACK به شماره های ME-2501ME-2502, می باشد که قطرآنها 25" و ارتفاع آنها 83 مترمی باشدوهمچنین یک ستون مشعل برای گازهای اسیدی به قطر 16" و ارتفاع 83 متر برای گازهای اسیدی می باشند که به ستون مشعل شرقی ME-2501 چسبیده است.
__________________

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#19 Posted: 20 Jul 2011 14:54

نقش شبيه سازي در مهندسي فرايند
--------------------------------------------------------------------------------

امروزه سيستمهاي كامپيوتري نقش عمده اي در تسريع و ارتقاي كيفيت فعاليت هاي مهندسي از جمله طراحي و ساخت كارخانجات واحدهاي توليدي و راهبري آنها دارند. بطوري كه اكنون ارايه خدمات مهندسي خواه در دفاتر طراحي و دفاتر كارفرمايان، و خواه از شركتي به شركت ديگر بدون دخالت كامپيوتر در مراحل مختلف برآورد و انجام محاسبات، نقشه كشي، توليد و انتقال مدارك و مديريت اطلاعات و اسناد، خارج از عرف و تقريباً بي معناست.

از آنجا كه اين روش موجبات صرفه جويي در وقت و هزينه ها را فراهم مي آورد، بطور طبيعي مورد استقبال عمومي مديران بخش صنعت قرار گرفته است. با روشنتر شدن مزاياي بكارگيري كامپيوتر در اين امور، و پيدايش كاربردهاي جديد براي آن، هر روز افراد بيشتري به استفاده از آن بجاي ادامه روشهاي سنتي تمايل نشان مي دهند.

يكي از كاربردهاي موثر كامپيوتر در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي، شبيه سازي واحدهاي توليدي بوسيله نرم افزارهاي خاص است. اين زمينه با توجه به جو رقابتي بازارهاي جهاني و نيز حركت هايي كه در زمينه افزايش بهره وري توليد، استفاده هرچه بهتر از منابع، و كاهش هزينه ها مشاهده ميشود، طي سالهاي اخير رشد چشمگيري يافته، اما هنوز بسياري از مزاياي اين كار شناخته نشده است. در اين نوشتار، برخي زمينه هاي كاربرد نرم افزارهاي شبيه سازي با هدف بازخواني مهمترين مزاياي اين نرم افزارها بطور خلاصه توضيح داده شده است.

1- مدلسازي و شبيه سازي
منظور از مدلسازي فرايند، توصيف ماهيت سيستم توليد (يعني موازنه هاي جرم و انرژي) در قالب معادلات رياضي است. خصوصيت هاي اصلي مدلهاي خوب، دقيق بودن، كمي بودن و مختصر بودن است. البته مدلهاي كم دقت، كيفي، يا مفصل نيز كاربردهاي ويژه اي دارند كه از بحث عمومي اين نوشتار خارج است. اين معادلات عموماً غيرخطي و به شكل معادلات جبري، ديفرانسيل يا مخلوطي از اين دو هستند. در نرم افزارهاي امروزي شبيه سازي، اينگونه مدلها در قالب عمليات مختلف در كتابخانه اي ذخيره شده اند كه از كنار هم قرار دادن آنها، مدلي از فرايند ساخته ميشود.

شبيه سازي، يعني بدست آوردن اطلاعات خروجي (بطور مثال مشخصات محصول) از طريق حل مدلهاي فوق براساس اطلاعات ورودي (به طور مثال مشخصات خوراك)، در اين ميان، اطلاعات مربوط به مشخصات دستگاه ها جزيي از مدل بشمار ميروند و قسمتي از آنها توسط كاربر به نرم افزار داده ميشود.

2- كاربردهاي شبيه سازي :
به رغم تعريف ساده فوق، كاربردهاي شبيه سازي بسيار متنوع و گوناگون است. در اينجا، اين كاربردها در سه قسمت مرور ميشوند:
پژوهش و توسعه فرايندها، طراحي فرايند، و راهبري كارخانجات .

الف – كاربردهاي شبيه سازي در پژوهش و توسعه فرايندها:
بطور سنتي، پژوهش درباره روشها يا سيستمهاي جديد توليد به كمك واحدهاي پيشتاز انجام مي شده است. اما نظر به هزينه زياد ساخت و نگهداري اين واحدها، از چندين سال پيش، فكر استفاده از نرم افزارهاي شبيه سازي براي كاستن از اين هزينه ها مطرح شده است. با بكارگيري اين نرم افزارها ميتوان گزينه هاي مختلف خط توليد را بررسي كرد، افزايش ظرفيت واحد را مورد مطالعه قرار داد و در نهايت، واحد پيشتاز را بهينه طراحي كرده و ساخت. از طرف ديگر، بخشهايي از فرآيند را كه با شبيه سازي آنها اطلاعات كافي براي طراحي واحد بدست مي آيد، مي توان از واحد پيشتاز حذف کرد.همچنين ازاشتباهات پرخرج در طراحي و ساخت واحدهاي پيشتاز پيشگيري كرد.

ب – كاربردهاي شبيه سازي در طراحي فرايند:
امروزه به نحو گسترده اي از نرم افزارهاي شبيه سازي در طراحي فرايند استفاده ميشود. كاربردهاي اين نرم افزارها در اين حوزه از حيث گستردگي كار از محاسبه ساده خصوصيات ترموفيزيكي جريانها يا حتي مواد خالص شروع شده و به طراحي كارخانجات كامل با در نظر گرفتن تاسيسات جانبي، خطوط لوله تامين خوراك، يا انتقال محصول، و بررسي سيستمهاي كنترل ميرسد. از آنجا كه اين روش از محاسبات دستي ساده تر، سريعتر و دقيقتر است، با تكرار آن در شرايط مختلف به سهولت و با صرف زمان بسيار كمتري ميتوان مجموعه كاملي از عملكرد فرآيند در حالت هاي مختلف را پيش بيني كرده و از اين طريق، ضمن كاهش هزينه هاي اضافي سرمايه گذاري ثابت (دستگاههاي اضافي) و كاستن از هزينه هاي عملياتي (مصرف آب، انرژي و …)، قابليت انعطاف بيشتري را در طرح فرايند بوجود آورده و نقطه بهينه از لحاظ هزينه ها، رواني عمليات، ايمني، محيط زيست و غيره را بدست آورد.

افزون بر اين، از آنجا كه طراحي فرايند از طراحي دستگاه ها و تجهيزات مكانيكي، پايپينگ، ابزار دقيق، سيستم هاي برقي و سازه و ساختمان جدا نيست، از اطلاعات حاصل از شبيه سازي در حالتهاي مختلف ميتوان براي كمك به طراحي اين سيستمها نيز بهره گرفت. نرم افزارهاي جديد شبيه سازي از قابليت اتصال به نرم افزارهاي طراحي اين سيستم ها و انتقال اطلاعات به آنها بهره مندند.

پ – كاربردهاي شبيه سازي در بهره برداري مطلوب از تاسيسات موجود :
در كارخانجات موجود با كمك نرم افزارهاي شبيه سازي مي توان فرايند توليد را مورد بررسي و ارزيابي موشكافانه قرار داده و از اين طريق، بطور كلي عمليات را بهبود بخشيد. در صورتي كه از نرم افزارهاي پيشرفته تر استفاده شود، امكان بهينه سازي در جا براساس شرايط توليد (مانند دماي خوراك و شرايط اقليمي) نيز وجود دارد.

كاستن از مواد و انرژي مصرفي نيز از جمله مطالعاتي است كه ميتوان به كمك اين نرم افزارها انجام داد. اما يكي از كاربردهاي بسيار مهم استفاده از نرم افزارهاي شبيه سازي كشف حداكثر ظرفيتهاي توليدي موجود و قابل استفاده در خط توليد است كه گاه بهره گيري از آنها هزينه اي بسيار كم و درآمدي قابل توجه دارد. در همين زمينه ميتوان تنگناهاي فرايند را نيز شناسايي كرد و به رفع آنها همت گماشت.

يكي از كاربردهاي جديد نرم افزارهاي شبيه سازي، بررسي صحت عملكرد سيستمهاي كنترل موجود و تنظيم مجدد آنها است. اين كار به كمك نرم افزارهاي شبيه سازي ديناميك انجام ميشود. با ظهور نرم افزارهاي پيشرفته تر جديد كه امكاناتي از قبيل توسعه پذيري، شكل پذيري، اتوماسيون، اتصال به نرم افزارهاي ديگر و پايگاه هاي داده ها، گنجاندن مدلهاي نزديك به واقعيت (موسوم به High-fidelity) در آنها و توانايي هاي ترسيمي و ارزيابي وسيعي را در اختيار قرار داده اند، نه تنها اين كاربردها گسترش بيشتري يافته بلكه استفاده از منافع اين كار با سرعت و بازدهي بيشتري نيز همراه شده است.

3- كاربردهاي نوين شبيه سازي پيشرفته:
بايد دانست كه در گذر سالها، با انباشته شدن تجربيات متعدد از شبيه سازي، اعتماد به نتايج شبيه سازي بسيار مستحكمتر شده است بطوري كه امروزه كمتر مدير مطلعي يافت ميشود كه نه تنها در مورد فوايد اصل شبيه سازي كه حتي كاربرد آن در موارد حساسي چون كنترل فرآيندها ترديد به خود راه دهد. نظر به برخي از كاربردهاي پيشرفته نرم افزارهاي شبيه سازي اين موضوع را بيشتر روشن ميكند:

الف – ارتباط با نرم افزارهاي ديگر: تبادل اطلاعات با نرم افزارهاي ديگر بصورت دوطرفه، توانايي دست ورزي در اطلاعات كتابخانه اي، افزودن مدلهاي دلخواه كاربر و اجراي برنامه طبق روش دلخواه كاربر با معماري باز نرم افزارهاي امروزي شبيه سازي ممكن شده است. با پديد آمدن فكر CAPE-OPEN اين كار شكل جدي تري نيز به خود گرفته و نويد ظهور نرم افزارهايي با قابليتهاي گسترده پذيرش قطعاتي از نرم افزارهاي ديگر براي بهينه سازي توانمنديها را ميدهد.

ب – استفاده مستقيم در كنترل فرايند: نرم افزارهاي نوين از توانايي اتصال مستقيم يا با واسطه به انواع سيستم هاي كنترل فرايند واقعي برخوردارند و در نتيجه، مي توان از آنها براي بهينه سازي لحظه اي عملكرد واحد با تعيين نقاط مقرر بهينه بهره گرفت. معماري باز و توان محاوره با نرم افزارهاي ديگر، حتي امكان پياده سازي الگوريتم هاي پيشرفته كنترل مانند كنترل مدلي پيشگو (MPC) ، كنترل بهينه، كنترل تطبيقي و نظاير آنها را فراهم ميآورد.

پ – آموزش اپراتورها : دقت شبيه سازي ديناميك فرآيندها امروزه چنان است كه ميتوان از آن براي خلق موقعيتهاي نامطلوب يا اضطراري مجازي و آموزش چگونگي مهار آنها به اپراتورها استفاده كرد. نظير اين كار سالها پيش از اين در كارهاي حساس مانند ناوبري هواپيما و سيستم هاي دفاعي انجام مي شده است. با كاهش هزينه هاي پياده سازي اين توانايي در صنايع شيميايي، زمينه هاي كاربرد آن در اين صنايع نيز فراهم آمده است.

ت – تسريع پروژه ها : طراحي كارخانجات فعاليتي گروهي است كه با توزيع مناسبتر داده ها و اطلاعات، جلوگيري از دوباره كاري و مديريت شايسته تغييرات، به طرز چشمگيري شتاب ميگيرد. توجه به نياز واحدهاي مختلف مهندسي براي تبادل اطلاعات، لزوم حركت از سطح سيستمهاي سنتي نقشه – محور (بيشتر متكي به نرم افزارهاي ساده نقشه كشي مانند AutoCAD) به سطح سيستمهاي نوين «داده – محور» را بطور جدي مطرح ميكند. از آنجا كه در اين سيستمهاي هوشمند، تمام بخشهاي مهندسي و مديريت پروژه ها به پايگاه مركزي داده ها دسترسي دارند، پويايي قابل ملاحظهاي در انجام پروژه ها به وجود مي آيد.

افزون براين، اطلاعات طراحي سرمايه ارزشمندي است كه پس از پايان طراحي نيز در طول عمر كارخانجات بايد مورد استفاده قرار گيرد. بنابراين، وجه ديگر اين كاربرد، ايجاد امكان بهره گيري از اطلاعات طراحي در طول عمر كارخانه براي انواع طراحي، برنامه ريزي تعميرات و نظاير آنهاست.
نرم افزارهاي امروزي شبيه سازي از توان قابل ملاحظه اي براي تبادل اطلاعات با پايگاه هاي داده ها از طريق پروتكلهاي استاندارد برخوردارند و در ضمن مدلهاي ساخته شده در آنها را با توجه به بندهاي ب و پ بالا ميتوان در طول زمان بهره برداري از كارخانجات مورد استفاده قرار داد.

ث – اتصال به سيستم مديريت : در دوران ما، توليد به كمك كامپيوتر (CIM)، تجارت الكترونيكي، بازرگاني الكترونيكي و سيستم هاي اطلاعات مديريت به سرعت در حال رشدند. امروزه سيستم هاي مديريت، حسابداري، برنامه ريزي، طراحي، كنترل عمليات و راهبري به دليل نياز به نظارت و تنظيم روابط ميان توليدكنندگان، مجاري توزيع فرآورده ها، شبكه هاي حمل و نقل و خريداران به يكديگر متصل مي شوند.

ازاين طريق، امكان پيش بيني و در نظر گرفتن تقاضاي بازار، اجراي سفارشها و ايجاد هماهنگي در تامين مواد اوليه، تخصيص ظرفيت هاي توليد و برنامه ريزي براي آن و زمانبندي تحويل محصول به وجود مي آيد كه در فضاي رقابتي تجارت جهاني امري حساس و فوق العاده مهم ارزيابي مي شود. مجدداً، شبيه سازهاي امروزي به دليل توان محاوره با پايگاه هاي داده ها و معماري باز خود توان مشاركت در اين فعاليت مهم را دارند.

بنابراين، شايسته است به جامعه مهندسي شيمي كشور هشدار داده شود كه همزمان با تكامل قابليت هاي دروني نرم افزارهاي شبيه سازي (نكته اي كه در كشور ما فوق العاده مورد توجه است)، چگونگي ايجاد ارزش افزوده از مدلها نيز در سطح جهاني اهميت بسيار يافته است تا آن جا كه تحولي اساسي در سنت 50 ساله مهندسي فرايند (آزمايشگاه – افزايش مقياس – طراحي -- بهينه سازي) بوجود آورده و با توسعه دامنه كاربرد شبيه سازي از مرحله تئوري تا بهره برداري عملي، اصولاً روش انجام كارهاي مهندسي از مرحله آزمايشگاه تا طراحي و از آنجا تا راهبري كارخانجات را به طرزي بنيادي و چشمگير دگرگون كرده است. اين روند، بدليل نياز به كاهش هزينه هاي مواد اوليه، سرمايه گذاري ثابت، ميزان انرژي مصرفي، مقدار ذخيره سازي مواد، مقدار محصولات نامرغوب و مقدار آلاينده هاي توليد شده شتاب گرفته است. دراين شرايط، بازنگري اساسي در نحوه نگرش به مقوله شبيه سازي بطور اخص و نرم افزارهاي مهندسي به معناي عام و باور به تاثير نرم افزارهاي معتبر و قابل اعتماد در افزايش كارآيي سازمان و تحصيل سهم شايسته از بازار جهاني لازم است.

من هم خدایی دارم

plangton31

کاربر

ارسالها: 5120

#20 Posted: 20 Jul 2011 14:55

فرآیند تولید سیمان با نگاه شیمی سیمان
--------------------------------------------------------------------------------

دو عنصر اصلی تشکیل دهنده سیمان اکسید کلسیم (CaO) و اکسید سیلیسیم (SiO2) می باشد که اولی در سنگ آهک و دومی در خاک رس به مقدار زیاد یافت می شود و عنصر سومی که در کنار این دو از اهمیت ویژه ای برخوردار است اکسید آلومینیوم (Al2O3) می باشد که این عنصر در خاک رس به مقدار زیاد وجود دارد. سنگ های آهکی حدود 50 تا 55 درصد و مارل ها نیز با توجه به نوع آن بین 30 تا 50 درصد CaO دارند و خاک رس حدود 40 تا 50 درصد SiO2 (اکسید سیلیسیم) و حدود 10 تا 18 درصد Al2O3 (اکسید آلومینیوم) دارد.
به بیان دیگر اگر سنگ آهک و خاک رس با هم پودر شوند و سپس پخته شوند کلینکر و یا نهایتا سیمان تولید می شود یعنی اگر شرایط را برای انجام واکنش بین اکسید کلسیم(CaO) با اکسید سیلیسیم(SiO2 ) و اکسید آلومینیوم(Al2O3) فراهم شود و فازهای مورد نظر تشکیل شوند آنگاه ماده تولیدی خواص سیمانی خواهد داشت یعنی در مجاورت آب و در دمای معمولی با گذشت زمان سفت و سخت می شود اما برای آنکه این واکنش تشکیل گردد و یا فاز های مورد نظر شکل گیرند با اضافه نمودن سنگ آهن به عنوان کمک ذوب ، دمای تشکیل فازها را کاهش می دهیم یعنی عملیات پخت را تسهیل بخشنده و کیفیت کلینکر افزایش خواهد یافت.

در کل برای انجام هر چه بهتر واکنش های پخت و تشکیل کلینکر دو اقدام اساسی زیر را بایستی انجام داد.
1- بایستی مواد پودر شوند تا سطح ذرات برای انجام واکنش افزایش یابد و یا واکنش سریعتر و بهتر انجام شود
2- دمای لازم برای پخت یعنی 1450 درجه مهیا شود و از طرفی در این دما واکنش اصلی یعنی فازهای اصلی سیمان تشکیل می شوند.
در نتیجه برای تولید کلینکر سیمان نیاز به تجهیزات و دستگاه های مورد نظر برای خرد کردن ،پودر کردن ،همگن و یکنواخت کردن، تنظیم کردن دانه بندی و تنظیم کردن درصد شیمیایی و نهایتا پختن تدریجی تا 1450 درجه سانتی گراد نیاز می باشد. اگر به مواد اولیه ، مواد کمک ذوب چون سنگ آهن اضافه نشود آنگاه واکنش تشکیل فاز اصلی سیمان (فاز C3S ) در دمای 1450 درجه انجام نخواهد شد و لازمست دمای کوره تا مرز بالاتر از 2000 درجه افزایش یابد.
لازم به توضیح است سیمان ابتدا توسط یک فرد انگلیسی از پختن مارل (مخلوط سنگ آهک و خاک رس) در یک کوره قدیمی تولید شد اما با گذشت زمان مشخص شد چنانچه درصد عناصری چون آهک (CaO) آلومینیوم و سیلیسیم همراه با اکسید آهن به درستی تنظیم شوند کلینکر سیمان پرتلند راحت تر پخته خواهد شد و از طرفی با کیفیت بهتری تولید خواهد شد. در نتیجه عناصر تشکیل دهنده اصلی سیمان چهار عنصر بوده که در محدوده های مشخص تعریف و در نهایت تنظیم گردید. با تنظیم هر چه بهتر این عناصر نه تنها کیفیت محصول بالاتر می رود بلکه تولید در شرایط پایدار تر و یکنواخت تر و با راندمان بهتری انجام خواهد شد.

در نتیجه قبل از کوره ها سه هدف زیر دنبال می شود که بر اساس این اهداف تجهیزات و دستگاه ها طراحی و نصب میشوند
1- خرد و پودر کردن Crushing and Grinding در سنگ شکن ها و آسیاب ها
2- هموژن و یکنواخت کردن Homogenization در سالن های پیش اختلاط و سیلو های هموژن
3- تنظیم شیمیایی مواد خام در آسیاب مواد با استفاده از سیستم های توزین و با کنترل آنالیز شیمیایی توسط دستگاه ایکس ری

مارل تامین کننده آهک (CaO) و خاک رس تامین کننده اکسید های سیلیس (SiO2) و آلومینیوم (Al2O3) به مواد اصلی و سنگ آهن جهت تامین اکسید آهن (Fe2o3) و سنگ سیلیس جهت تامین کمبود اکسید سیلیسیم به عنوان مواد تصحیح کننده مطرح می گردند.
حال چنانچه نوع سیمان تولیدی به گونه ای باشد که به آلومینیوم زیادی نیاز نباشد (سیمان تیپ5) بایستی به جای خاک رس از سنگ سیلیس استفاده نمود چون در خاک رس همراه با سیلیس ،آلومینیوم نیز وجود دارد اما مقدار آلومینیوم محدود بوده و نمی توان بیش از حد آن را بالا برد .
در مجموع مواد اولیه مصرفی در صنعت سیمان ایران با توجه به معادن مواد اولیه چهار گروه می باشند .
- منابع تامین آهک از جمله معادن سنگ آهک و مارل
- منابع تامین سیلیکات های آلومینیوم یا سیلیس و آلومینیوم (خاک ها)
- منابع تامین اکسید سیلیسیم ، (سنگ سیلیس)
- منابع تامین اکسید آهن( سنگ آهن )
در خطوط تولید سیمان برای تنظیم مواد خام با توجه به نوع سیمان به حدود 85 تا 90 درصد مارل،5 تا 10 درصد خاک رس، 2 تا 3 درصد سنگ آهن ، 0 تا 5 درصد سنگ سیلیس نیاز می باشد.
مواد خام ذکر شده در بالا که هنوز پخته نشده نیاز به انرژی دارد تا بتوان عناصر ذکر شده را در کنار هم قرار داد و سپس این عناصر با هم واکنش یافته و فازهای مورد نظر را تشکیل دهند. در مواد خام CaO به صورت CaCO3 و سیلیس و آلومینیوم به صورت (2SiO2.Al2O3.H2O) بوده که با حرارت دادن ، همه عناصر ذکر شده اول فعال می شوند یعنی CaO از CaCO3آزاد شده و SiO2 و Al2o3 از خاک رس به صورت آزادانه جدا می شوند و سپس در کنار هم با یکدیگر واکنش می دهند یعنی

2CaO+ SiO2 → 2CaO SiO2
3CaO+SiO2=3CaO SiO2
3CaO+ Al2O3=3CaO Al2O3

آنچه در کوره رخ می دهد :
- در دمای 50-100 درجه آب سطحی از دست می رود. (ابتدای پیشگرمکن)
- در حدود 200 درجه آب نفوذی و مولکولی از دست می رود . (ابتدای پیشگرمکن)
- در دمای 600-800 خاک ها تجزیه می شوند یعنی Sio2 و Al2o3 به صورت آزاد خواهند بود. (در پیشگرمکن)
- در دمای 700-800 به بالا سنگ آهک تجزیه می شود یا واکنش کلسیناسیون انجام می شود. (در پیشگرمکن و ابتدای کوره)
- در دمای 800-1200 واکنش CaO با Sio2 و CaO با Al2o3 و تشکیل CA و CS را داریم. (در ابتدا و اواسط کوره)
- در دمای 900- 1300 فازهای C2S و C3A تشکیل می شوند.(در اواسط کوره)
- در دمای 1300-1450 فاز اصلی آلیت C3S یا 3 CaO Sio2 تشکیل می شود.(در منطقه پخت یا ناحیه مشعل)
- در دمای 1400 –1200 دمای کلینکر کاهش یافته و فاز ها تثبیت می شوند.(در منطقه انتهای کوره بعد از منطقه پخت)

کلینکر از نظر شیمیایی دارای 4 فاز اصلی می باشد:

1- فاز آلیت سه مول CaO و یک مول Sio2 (C3S)
2- فاز بلیت دو مول CaO و یک مول Sio2 (C2S)
3- فاز آلومینات سه مول CaO و یک مول Al2o3 (C3A)
4- فاز آلومینوفریت چهار مول CaO و یک مول Al2o3 و یک مول Fe2o3 (C4AF)

تغییر در درصد هر کدام از چهار فاز ذکر شده باعث می شود خواص کلینکر یا سیمان تولید شده تغییر کند. به عنوان مثال درصد فاز C3A در سیمان های نوع دو بین 5 تا 8 درصد و در سیمان های نوع یک بالای 8درصد و در سیمان های نوع پنج زیر 5 درصد می باشد.
کلینکر تولیدی را اگر پودر کنیم سیمان خواهد شد اما تنها مشکل آن زمان گیرش سریع می باشد که برای به تاخیر انداختن و یا تنظیم زمان گیرش حدود 4% سنگ گچ به کلینکر اضافه می شود.
اگر به کلینکر علاوه بر سنگ گچ پوزولان اضافه شود آنگاه سیمان پوزولانی تولید می شود.

پوزولان دارای سیلیس و آلومینیوم آمورف یا فعال می باشد که این عناصر با محصولات هیدراسیون سیمان یعنی 2(Ca(OH وارد واکنش شده و محصولات این واکنش منجر به سفت و سخت شدن سیمان خواهند شد.

اگر به سیمان آب اضافه شود محصولات واکنش سه ترکیب اصلی زیر می باشند

1- کلسیم آلومینات هیدراته C-A-H
2- کلسیم سیلیکات هیدراته C-S-H
3- هیدروکسید کلسیم Ca(OH)2

دو ماده اولی مفید بوده و منجر به سخت شدن سیمان می شوند اما سومی خنثی و یا در مواردی مضر می باشد . با اضافه کردن پوزولان به سیمان در حضور آب ، سیلیس و آلومینای موجود در پوزولان که دارای ساختاری آمورف یا فعال می باشند با Ca(OH)2 (محصول هیدراته شدن سیمان) وارد واکنش شده و مجددا کلسیم آلومینات و کلسیم سیلیکات هیدراته را تشکیل می دهند

Sio2,Al2o3+Ca(OH)2=C-S-H

C-A-H

این دو ترکیب مفید بوده یعنی از یک ترکیب خنثی و یا مضر ترکیبات مفید حاصل می گردد به همین دلیل پوزولان های مرغوب در دراز مدت باعث افزایش مقاومت و کاهش نفوذ پذیری بتن خواهند شد.
یکی از معایب جزئی پوزولان ها شامل به تاخیر انداختن زمان گیرش ، مقاومت اولیه پائین و کاهش کار پذیری ملات و بتن می باشد.

از مزایای سیمان پوزولان می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- حرارت هیدراتاسیون پائین
- نفوذ پذیری کمتر
- مقاومت شیمیایی بالاتر در مقابل کلر و سولفات

من هم خدایی دارم

صفحه 2 از 10: « پیشین 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 پسین »

علم و دانش /

مهندسی شیمی

برای دسترسی به این قسمت میبایست عضو انجمن شوید. درصورتیکه هم اکنون عضو انجمن هستید با استفاده از نام کاربری و کلمه عبور وارد انجمن شوید. در صورتیکه عضو نیستید با استفاده از این قسمت عضو شوید.

↑ بالا