| گوگردزدایی از سوخت مایع توسط پلی اتیلن گلیکول، نانوذرات کربنی معلق و مایعات یونی | |
| تعداد صفحات | ۴۴ |
| نوع فایل | Word |
| حجم فایل | ۳٫۱۶ Mb |
گوگردزدایی از سوخت مایع توسط پلی اتیلن گلیکول، نانوذرات کربنی معلق و مایعات یونی
در این قسمت پروژه با موضوع گوگردزدایی از سوخت مایع توسط پلیاتیلن گلیکول، نانوذرات کربنی معلق و مایعات یونی به صورت فایل word برای دانلود ارائه شده است.
قسمتی از متن پروژه در زیر نشان داده شده است.
در گردهمایی پژوهشگران جوان با برندگان جایزه نوبل در سال ۲۰۰۹ در آلمان موضوعات اساسی تحقیقات شیمیدانها در آینده، انرژی و محیط زیست اعلام گردید. یکی از موضوعات مهم زیست محیطی که در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است، بحث آلودگی هوا می باشد. از عمده – ترین منابع آلوده کننده هوا می توان به اکسید های گوگردی (SO4) اشاره کرد. این گازها در اثر فرایند احتراق سوختهای محتوی ترکیبات گوگردی تولید می شوند. بنابراین حذف ترکیبات گوگردی از سوختها یکی از موضوع های مهم در حوزه انرژی و محیط زیست بوده است. به این منظور در سال ۔ های اخیر اکثر کشورها قوانین سختگیرانه ای را برای کاهش محتوای گوگردی موجود در سوختهای مایع تا نزدیک ppm ۱۰، مصوب و به اجرا درآورده اند. اما دست یابی به این مهم با استفاده از فناوری۔ های موجود پرهزینه و زمان بر می باشد. از اینرو امروزه ارائه روش های ساده و کارآمد برای حذف این ترکیبات مورد توجه پژوهشگران است.
بشر در هر سبک زندگی نیازمند انرژی می باشد به گونه ای که هر چه میزان پیشرفت تکنولوژی و صنعتی شدن بیشتر باشد، به همان میزان مصرف انرژی بالا می رود. در جوامع امروزی انرژی برای چهار فرایند اصلی حمل و نقل، فرایندهای صنعتی و تولید محصولات، سرد و گرم کردن ساختمانها و تولید انرژی الکتریکی استفاده می شود. شکل ۱ منابع اصلی تولید انرژی، سهم هریک و موارد کاربرد آنها در جوامع صنعتی همچون ایالت متحده آمریکا را نشان میدهد [۱]. همانطور که از شکل ۱ مشخص است بخش عظیمی از انرژی توسط سوخت های فسیلی تامین می شود. از این میان نفت خام عمده ترین سوخت فسیلی تولید کننده انرژی می باشد. در واقع به صراحت می توان گفت دنیای امروز تاحد زیادی به نفت خام وابسته است.
شکل ۱-۱: منابع اصلی تولید انرژی و سهم هریک در تامین کل انرژی مورد نیاز در ایالت متحده آمریکا
اگر چه حدود ۱۵ درصد نفت خام به سبب وجود انواع هیدروکربنها، قابل تبدیل به مواد گوناگونی از جمله پلاستیک ها، کودهای شیمیایی، داروها، حشره کش ها، پاک کننده ها و غیره می باشد، ولی قسمت عمده آن (حدود ۸۵ درصد) جهت تامین انرژی به کار می رود. هواپیماها، کشتیها، قطارها و خودروها، از فرآورده های نفتی به عنوان سوخت استفاده می کنند. در نیروگاهها، کارخانه ها، ادارات و منازل برای تهیه انرژی و گرما، نفت را به خدمت می گیرند [۲].
نفت خام به سه فرم جامد، مایع و گاز موجود می باشد. حالت مایع نفت خام دارای ترکیب رنگی از قهوه ای تیره تا سیاه مایل به آبی و یا سیاه می باشد که گاهی اوقات تابشهای فلورسانسی از آن ساطع می شود. نفت خام جامد یا شبه جامد که تحت عنوان قیر شناخته شده است، سیاه رنگ می باشد. این دسته از ترکیبات پس از تبخیر و خارج شدن اجزای سبک نفت خام تشکیل می شوند. پس مانده های گازی نفت خام تحت عنوان گاز طبیعی شناخته شده است. نسبت اجزای سازنده نفت خام علاوه بر منطقه تشکیل آن به زمان تشکیل، نگهداری و لایه های متفاوتی که نفت خام از طریق آنها به سمت پوسته زمین مهاجرت کرده، وابسته میباشد. به طور کلی نفت خام مخلوطی همگن از هیدروکربن های متنوع است. به طور متوسط ترکیب نهایی نفت خام (براساس اجزای تشکیل دهنده هیدروکربنها) به ترتیب شامل ۸۶-۸۴ و ۱۴-۱۱ درصد کربن و هیدروژن میباشد. گوگرد، اکسیژن و نیتروژن از دیگر عناصر مهم موجود در نفت خام هستند که مقدار آنها بسته به نوع نفت به طور متوسط تا ۵ درصد خواهد بود. به واسطه ویژگیهای ذاتی همچون بو، رنگ، خاصیت خورندگی و غیره، حضور این عناصر در هیدروکربن ها به عنوان ناخالصی تلقی می شود. انواع ترکیبات موجود در نفت خام و برخی از ویژگی های آنها به شرح زیر می باشد [۳]:
- پارافین ها یا آلکانها: در حالی که سه عضو اول این هیدروکربن های اشباع موجود در نفت خام گازی شکل می باشند، ولی سایر ترکیبات آن تا C16 به حالت مایع و پارافین های با تعداد کربن بیشتر به حالت شبه جامد می باشند. این ترکیبات تا ۳۰ اتم کربن در برابر عوامل اکسید کننده پایدار هستند. پارافین های تا ۳ اتم کربن توانایی هیدراته شدن و ایجاد مشکلاتی از قبيل خوردگی را دارند.
- الفين ها یا آلكنها: حالت فیزیکی این دسته از هیدروکربن های غیراشباع مشابه آلکانها می باشد با این تفاوت که نقطه عطف تبدیل حالت مایع به جامد آنها، ۱۵ اتم کربن است. مقدار ترکیبات الفينی در نفت خام یا برشهای مستقیم ناشی از تقطیر نفت خام بسیار ناچیز بوده و این ترکیبات بیشتر حاصل فرایندهای تبدیلی بر روی برشهای سنگین در پالایشگاه ها می باشند.
- استیلن ها: دسته دیگری از هیدروکربن های غیراشباع موجود در نفت خام
- دی الفینها: این دسته از ترکیبات ایزومر هیدروکربنهای استیلنی بوده و همچون دیگر ترکیبات غیر اشباع در طی واکنش های کراکینگ نفت خام تولید می شوند.
- نفتن ها: ترکیبات حلقوی اشباع
- هیدروکربن های آروماتیک: ترکیبات حلقوی سیرنشده ای هستند که با غلظت بالایی در نفت خام حضور دارند. در ساختار این ترکیبات حداقل باید یک حلقه شامل سه پیوند دوگانه مزدوج برای اطلاق نام آروماتیک، وجود داشته باشد. در این میان سه ترکیب بنزن، تولوئن و زایلن که مواد خام پایه برای صنایع پتروشیمی هستند، بیشتر حائز اهمیت می باشند. آنها همچنین سهم زیادی در عدد اکتان بنزین دارند. از طرف دیگر، هومولوگ های سنگین تر آنها از جهت زیست محیطی و تاثیر بر سلامت عمومی دردسر ساز بوده و همچنین فعالیت کاتالیزورها را با تشکیل کک از بین می برند [۲]
- ترکیبات گوگردی: این دسته از ترکیبات به طور مفصل در بخش بعد مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
- ترکیبات نیتروژن و اکسیژن: برخلاف وجود نیتروژن مولکولی در گاز طبیعی، فرم آزاد این دو گونه در نفت خام یا برش های نفتی یافت نمی شود. اکسیژن در قالب ترکیبات فنولی، کروزولی، اسیدهای کربوکسیلیک، استری، فورانی، سولفوناتی، سولفاتی و سولفوکسیدی در نفت خام حضور دارد. ایندول ها، پیریدینها، کینولینها و آمینها ترکیبات نیتروژن دار نفت بوده که مقدار آنها کمتر از ۲ درصد می باشد. حضور این ترکیبات علاوه بر ایجاد مشکلاتی در تولید و پایداری محصولات نفتی، باعث مسموم و غیرفعال شدن کاتالیزورها و همچنین تشکیل چسب میشود. عناصر معدنی دیگری همچون نیكل، وانادیم، آهن، سیلیس، سدیم، منیزیم وهالوژن ها به مقدار بسیار ناچیز (کمتر از ۰٫۰۱ درصد) در نفت خام یافت می شود. این ترکیبات با وجود مقدار کم بعضا اثرات ناخوشایندی بر روی برشهای نفتی می گذارند. در واقع اتمهای فلزی نیکل، وانادیم و غیره) با قرار گرفتن در قسمتی از ساختار ماکرومولکول های پورفیرینی در قالب ترکیبات آلی فلزی و در برش های سنگین تر نفت خام (یعنی آسفالتينها و رزین ها) یافت می شوند.
- آسفالتین، رزین و قیرها. آسفالتينها مولکول های پیچیده با وزن مولکولی بالا می باشند. این ترکیبات سیاه رنگ قابلیت انحلال در حلال های آروماتیک و کربن دی سولفید را دارند. رزین ها به صورت ترکیباتی از ساختارهای حلقوی بسیار فشرده حاوی گوگرد، اکسیژن، نیتروژن و دیگر عناصر معدنی یافت می شوند. قیر یک ترکیب کلوییدی ساختگی شامل سه جزء آسفالتین، رزین و نفت می باشد. در این سیستم، رزین ها به پایداری ذرات معلق آسفالتین در فاز نفتی کمک می کنند.
لازم به ذکر است که نفت در حالت خام دارای کاربردهای بسیار کمی بوده به همین علت پس از انتقال به پالایشگاه در طی عملیات تقطير برشی (فرایند جداسازی هیدروکربن ها براساس نقطه جوش آنها به اجزای سودمندی شکسته می شود. شکل ۲ اجزای اصلی حاصل از تقطیر نفت خام را نشان میدهد [۱]. براساس شکل ۱، قسمت عمده محصولات حاصل از پالایش نفت خام تحت عنوان سوخت جاده ای در بخش حمل و نقل مورد استفاده قرار می گیرد. برش هایی از نفت خام که به این منظور به کار می روند دارای اجزا و خواص متفاوتی بوده و در سه دسته کلی سوختهای گازوئیلی بنزینی و سوخت جت طبقه بندی می شوند [۴]. استفاده از این سوخت ها تاثیرات مخربی بر محیط زیست وارد می کند که ناشی از ناخالص بودن آنها است.
فهرست
۱- مقدمه ۴
۲- ترکیبات گوگردی نفت و ضرورت حذف آنها از سوختها ۹
۳- گوگردزدایی و روش های آن ۱۳
۱-۳ – گوگردزدایی با هیدروژن: گوگردزدایی سنتی ۱۴
شکل ۶: شبیه سازی فرایند HDS برای کاهش سطح گوگرد سوخت گازوئیلی تا حد صفر [۴]۔ ۱۶
۲-۳ – گوگردزدایی اکسایشی ۱۷
۳-۳- گوگردزدایی بیولوژیکی ۱۹
۴-۳ – گوگردزدایی به روش جذب سطحی ۲۰
۵-۳ – گوگردزدایی استخراجی ۲۳
۶-۳ – دیگر روش های گوگردزدایی ۲۴
۴- گوگردزدایی با استفاده از نانومواد ۲۴
۵- بهینه سازی شرایط تهیه نانوذرات کربنی معلق ۲۴
۶- استخراج با حلال: استخراج مایع مایع ۲۵
۱-۶ – تئوری استخراج مایع -مایع ۲۶
۲-۶ – روش های استخراج مایع مایع ۲۸
۳-۶ – مشکلات روش استخراج مایع مایع ۲۹
۴-۶ – انتخاب حلال مناسب ۳۰
۵-۶ – حلال های سبز ۳۱
۷- حلال ها سبز برای گوگردزدایی استخراجی ۳۲
۸- مایعات یونی ۳۳
۱-۸ – ساختار مایعات یونی ۳۳
۲-۸ – تاریخچه مایعات یونی ۳۴
۳-۸ – ویژگی های مایعات یونی ۳۵
۴-۸ – طبقه بندی مایعات یونی براساس نوع کاتیون ۳۶
۵-۸ – نسل های مختلف مایعات یونی ۳۷
۱-۵-۸ – نسل اول ۳۷
۲-۵-۸ – نسل دوم ۳۷
۳-۵-۸ – نسل سوم ۳۸
۶-۸- استفاده از مایعات یونی در استخراج مایع مایع ۴۰
۱-۶-۸ – استفاده از مایعات یونی در گوگردزدایی استخراجی ۴۰
منابع ۴۲
| گوگردزدایی از سوخت مایع توسط پلی اتیلن گلیکول، نانوذرات کربنی معلق و مایعات یونی | |
| تعداد صفحات | ۴۴ |
| نوع فایل | Word |
| حجم فایل | ۳٫۱۶ Mb |