سوالات:

1- در چه مواقعی برج تقطیر را چند تکه میسازند؟ (در طول برج تغییر قطر داریم)(ساده)

2- چرا برج تقطیر خلا هم در قسمت بالا و هم در قسمت پایین قطر کمتری دارد؟(متوسط)

3- اگر به دلایلی FEED برج تقطیر در حال RUN برای مدت کوتاهی مثلا 5-10 دقیقه قطع بشه
(feed pump از سرویس خارج شود) برج وارد چه شرایطی میشود و کارمند اتاق کنترل برای نرمال کردن شرایط چه کارهایی باید انجام بدهد؟(مشکل)

4-وظیفه Pump Around در برج چیه؟(متوسط)
 
+ نوشته شده توسط زارع در دوشنبه بیست و پنجم آبان 1388 و ساعت 16:49 |
 ارزیابی نفت خام و روش های تفكیك (Condensate)

كلمات كليدي: نفت خام، تقطير،اساس كار دستگاههای تقطیر، واحد قیر و راهسازی، آزمايشگاه ها، كاربردها

 

نفتی كه از چاه بیرون می آید همواره مقداری آب و رسوبات گازی به همراه دارد. در واحد بهره برداری هدف آن است كه این مواد را از نفت خام جدا كنند . نفت خام را به پالایشگاهها می فرستند (جهت تصفیه شدن) و یا اینكه از طریق ترمینال ها آن را صادر می كنند. می دانیم كه پالایشگاهها بر اساس نوع خوراک آنها طراحی می شوند.
در این واحد ابتدا یك سری آزمایشات مقدماتی مثل اندازه گیری مقدارash, N2,O2,H2O را روی نفت خام انجام می دهند. پس از آن به شناخت تركیب نفت خام بااستفاده از ستون تقطیر و روش غیر پیوسته می پردازند
.


دراین روش مقداری نفت خام را داخل Flask قرار داده و حرارت می دهند.
در بالای Flask ستون تقطیر قرار دارد و کمی بالاتر یك Condenser قرار گرفته است. در آنجا یك دماسنج قرار دارد كه با استفاده از آن Cut point ها رامی توانیم بخوانیم و برش های مختلف را در زمان مناسب جدا كنیم . در مورد گازهای هیدرو كربوری سبك با استفاده از هوا مایع گازهایی مثل پروپان و بوتان را مایع می كنند. هر قدر عمل تقطیر ادامه یابد و جداسازی بیشتر صورت گیرد، هیدروكربورهای داخل سنگین تر می شوند، اما اگر دما از حد مشخص بالاتر رود عمل كراكنیگ صورت می گیرد. چون هدف ما پی بردن به تفكیك نفت خام می باشد باید به شدت مراقب باشیم تا دما از یك حدی بالاتر نرود و كراكنیگ صورت نگیرد. در ستون تقطیر آزمایشگاهی ابتدا NGL ، آب ، بنزین ، نفت سفید و گاز جدا می شوند.

 در این مرحله هیدروكربورهای باقی مانده به شدت ویسكوز شده اند و باید از فرآیندهای دیگری برای ادامه عملیات استفاده كنیم. بعد از این مراحل هریك از تركیبات بدست آمده را به واحدهای بعدی می فرستند تا آزمایشاتی برای تعیین مشخصات هریك از آنها انجام گیرد. روغن ها را نیز برای تصفیه به سایر واحدها می فرستند. دیواره ستون تقطیر ذكرشده در فوق را دو جداره و جیوه اندود می كنند تا از هدر رفتن گرما جلوگیری شود.


اگر بخواهیم نفت خام را صادر كنیم، باید خصوصیات آن مانند API، درصد ناخالصی و ویسكوزیته آن را تعیین كنیم
.


اساس تقطیر نفت خام بر مبنای اختلاف نقطه جوش است و در تقطیر نفت خام نمی توانیم یك تركیب را بطور خالص جدا كنیم. بهمین خاطر از محدوده نقطه جوش استفاده می كنیم: مثلاً برش °C 65-15 یا برش 100-65 درجه سانتیگراد.
در این آزمایشگاه روشهای U.O.P, ASTM می توانند مورد استفاده قرار گیرند.


تقطیر بصورت batch است و دمای حمام را تا °C 20- قرارمی دهیم تاگازهایی مثل متان و اتان و.... را جدا كنیم، بعداً طبق چارت تقطیر عمل تقطیر را انجام می دهیم تا درصد رانسبت به خوراك اولیه بدست آوریم.
اگر دما را به 200 برسانیم فشار را باید پایین آوریم تا برشها Crack نشوند.بعد از تهیه برش ها آنها را به آزمایشگاه می فرستیم. مثلاً برا ی بنزین عدد اكتان مهم است و باید عدد اكتان تعیین شود.قیر و آسفالت و روغن را با دستگاه دیگری جدا می كنیم.
در این قسمت از دستگاههایی چون Separators ، Reflox و Condenser استفاده می شود
.


همانطور كه قبلاً اشاره شد در مورد نفت خام جداسازی مواد بصورت خالص بی معناست و فقط برشها جدا میشوند. دراینجا برای جداكردن برشهای °C 65-15 ابتدا شیرها را باز كرده و پس از جدا كردن مواد، شیرها را می بندیم و عملیات تقطیر را ( با توجه به دما ) ادامه می دهیم .
اگر هیدروكربورها خیلی حرارت ببیند، عمل كراكنیگ صورت می گیرد و چون ما نمی خواهیم این كار صورت بگیرد، در اینجا با اعمال فشارهای مختلف عمل جداسازی انجام می پذیرد.
در بخشهای دیگر ستون تقطیر عمل روغنگیری انجام می پذیرد كه این عملیات در حدود فشارهای بین یك تا ده میلی متر جیوه انجام می پذیرد.
با داشتن وزن هر برش و داشتن وزن خوراك اولیه می توان درصد وزنی هر برش و درصد حجمی هر برش را بدست آورد. همچنین می توان وزن مخصوص هر برش رانیز بدست آورد.


از پارامترهای دیگر قیمت گذاری نفت خام بر اساس منحنی تقطیر(كه S شكل است) صورت می پذیرد و برای هر محصول تستهای ویژه آن محصول صورت می گیرد:

        1. عدد اكتان ( gasolin)
        2. نقطه دودی (kerosine)
        3. در مورد روغنها باید عملیات تصفیه روغن صورت بگیرد.

همچنین در واحد نفت خام بخش تفكیك و ارزیابی تركیبات C1-C 100 و ایزومرهای آنها وجود دارد. نفت خامی كه گاز آن استخراج شده باشد به آن نفت مرده می گویند.
نفت پس از اینكه تصفیه شد به خطوط لوله منتقل می شود. قبل از اینكه نفت به خطوط لوله انتقال داده شوند، باید یك سری آزمایشات جهت تشخیص مشخصات نفت انجام گیرد تا شناسنامه نفت خام تعیین شود.
مـا بایـد بـه ایـن نكتـه تـوجـه داشته باشیم كه نفت خام برداشت شده از مخازن به مرور زمان تغییر خاصیت می دهند و سنگین تر می شوند.
همچنین نفت خام موجود در خط لوله از تركیب نفت مخازن مختلف است وخواص آن نیز معمولاً متفاوت است. بنابراین بررسی خواص متفاوت آن باید صورت گیرد.
در مرحله تقطیر ابتدا NGL بنزین جدا می شود و عناصر سبك دربالا جداسازی شده و عناصر سنگین در پایین ستون جمع آوری می شوند. با داشتن وزن اولیه و وزن مواد بدست آمده، درصد مواد مختلف بدست می آیند و از آنجا منحنی تقطیر رسم می شود.
روشهای آزمایشگاهی تقطیر عبارتند از:ASTM ،U.O.P و I.P

از كارهای مهمی كه در بخش تقطیر نفت خام صورت می گیرد عبارتند از:

    1. تعیین وزن مخصوص
    2. تعیینAPI
    3. درصد ناخالصی ها ، نظیر گوگرد، نیتروژن و غیره
    4. تعیین ویسكوزیته نفت
    5. سبك یا سنگین بودن نفت خام
    6. تعیین درصد فرآورده های نفتی

در روش های ASTM ستون تقطیر دارای حدود 32-30 سینی می باشد. این ستون بصورت دو جداره است. ایـن واحـد بصـورت batch عمل می کند. در بـالای ستون یك دماسنج قرار دارد كه دما را نشان می دهد.
محدوده برای جمع آوری محصولات متغیر است.
از دمای °C 20- برای جمع كردن گازهای سبك نظیر متان تا دمای °C 150 برای جمع آوری تركیبات سنگین در انتهای ستون استفاده می شود.

واحد تفكیك و تقطیر نیمه صنعتی نفت خام
 

پس از بهره برداری نفت خام از چاه و انتقال آن به مراكز بررسی، باید پتانسیل های آن را مورد بررسی قرار داد، به همین علت یك سری آزمایشات دقیق روی نفت خام انجام می گیرد تا بتوانیم مشخصات و تركیبات موجود در نفت خام را ارزیابی كنیم.
این واحد در واقع 2 كار عمده انجام می دهد.


    1. سرویس دهی به واحدهای دیگر و پتروشیمی
    2. پروژه های تحقیقاتی در مورد نفت و تركیبات آن و سرویس دهی در مورد صادرات


نفت خام بر اساس استانداردهای موجود تقطیر وبعلاوه روی نفت خام مطالعاتی انجام می دهند و برشهای مختلف را جدا می كنند و مسائل مختلفی را نظیر درصد گوگرد، Flash point, Dew point و ... را بررسی می كنند.
در این واحد از یك دستگاه ، شبیه تقطیر استفاده می شود این دستگاه حدود 65 سینی از نوع bubble cap دارد كه در فشار اتمسفر كار می كند، همچنین می توان در شرایط خلاء نیز با آن كار كرد.


اصول كار دستگاه شبیه تقطیر بر اساس اختلاف در نقطه جوش تركیبات مختلف می باشد. چون تركیبات نفتی دارای برشهای مختلف با نقطه جوش متنوعی هستند.
در این دستگاه ستونی وجود دارد كه ستون تقطیر نام دارد دمای آن از پایین به بالا در حال افزایش تدریجی است. تركیبات سنگین در انتهای ستون و تركیبات گازی در بالای ستون جمع می شوند.


اساس كار دستگاههای تقطیر به 2 صورت می باشد كه عبارتند از:

    قسمت پیوسته (سیستم) Continous
    قسمت (سیستم) Batch

در سیستم پیوسته (كه اساس كار این دستگاه شبیه تقطیر است ) همه محصولات جدا شده و هر كدام همزمان و در یك سیستم دقیق جمع آوری می شوند. یعنی می توان در یك لحظه تمام محصولات و برشهای نفتی را جمع كرد.
در سیستم Batch با توجه به اینكه در هر دمای خاصی یك تركیب به دمای جوش می رسد با افزایش تدریجی دما هر محصول و برش خاصی به ترتیب جمع آوری می شود، پس زمان زیادتری لازم داریم.

اصولاً جهت مطالعات روی تركیبات و برشهای نفتی 2 روش عمده وجود دارد كه عبارتند از:

    1. روش برج تقطیر
    2. روش استفاده از نرم افزار

البته استفاده از نرم افزار برای دقت محاسبه برشهای آن و خواص سیالی دقیق تر است. اما چون در صنعت به اتكای كارهای آزمایشگاهی پروژه ها را تعریف می كنند، لازم است كه دریك مقیاس نیمه صنعتی این آزمایشات انجام شود تا بتوانیم نظر مسؤلین صنعت نفت را به خود جلب كنیم . مثلاً تولید 20 بشكه به 20 لیتردر یك مقیاس نیمه صنعتی .
از این ستون تقطیر برای كارهای تحقیقاتی، تولیدی و شبیه سازی و غیره استفاده می شود.
ظرفیت دستگاه حدود 15 لیتر است. در قسمت بالایی بخارات را مایع می كنیم و سپس در پایین از طریق یك گیرنده آن را جمع آوری می كنیم.
از آب و یا الكل به عنوان مایع سرد كننده در سیستم استفاده می شود. در این میان یك سری تستهای جانبی روی نفت خام و یا ‍فرآورده های نفتی انجام می دهند.
از جملـه كارهای دیگــر تعیین دقت ریـزش گازوئیل است. تعیین رنگ نفت نیز از جمله كارهای دیگر است.
از طریق دستگاه تقطیر وAD-4 یك منحنی، D-8 بدست می آید كه از طریق نقطه جوش حاصل می گردد.(Automatic distillalion)

دستگاه پیلوت تقطیر
دستگاه موجود در این بخش می تواند چند شبكه تولید داشته باشد. به این شكل كه به 2 صورت پیوسته و بسته كار می كند، می توان حرارت را به صورت بخار ویا به صورت الكتریكی اعمال كرد. اگر از روش پیوسته استفاده شود دستگاه با یك سرعت ثابت تغذیه می شود. در این حالت در اواسط مسیر ستون تقطیر، نیزمحصول خواهیم داشت. ولی در سیستم بسته فقط محصول بالاسری را خواهیم داشت. دستگاه دارای 15 سینی است.
تركیبات نفتی را فقط تا حد خاصی می توان حرارت داد و اگر به حرارت بالاتری در بعضی جاها نیاز داشته باشیم می توانیم فشار خلاء را پایین بیاوریم. این سیستم این امكان را دارد كه خلاء را تا 10 میلی بار پایین آورد.
5 مخزن در كنار دستگاه دیده می شود كه هر یك از محصولات وارد آنها می شود. در این دستگاه به صورت یك در میان بین سینی ها دما داریم و نیز می توانیم با سرنگ نمونه برداری کنیم. به همین دلیل این دستگاه برای كارهای تحقیقاتی كاربرد زیادی دارد.
از آنجایی كه سیستم بسته است ( برای كاهش امكان خطر) با استفاده از سیستم تولید هوا مایع كه هوا را در دمای °C196- مایع كرده است- تركیبات سبك ترا ز C3 را به حالت مایع در می آورند. با استفاده از سیستم هوا مایع می توان از یك سری به همراه تجهیزات الكل برای مایع كردن گازهای سبك استفاده كرد.

دستگاه CHROMPACK
برای جداسازی تركیبات هیدرو كربوری به كار می رود.

دستگاه GC
در این بخش یافت می شود که قبلاً شرح داده شد.واحد تقطیر و تفكیك نیمه صنعتی یكی از بخشهای مكمل مهندسی نفت است.
دستگاه پیلوت تقطیر بیشتر برای كارهای تحقیقاتی استفاده می شود. برای خنك كردن بخارات سبك از یك حمام استفاده می شود كه تا دمای 35 درجه زیر صفرخنك می كند.
هر قدر برگشت بیشتر باشد محصول خالص تر خواهد بود و زمان تقطیر در این صورت بیشتر می شود و تفاوت حالت Continous, batch در این است كه در حالت های batch ورودی یكطرفه است و خروجی بطور پیوسته به بیرون می رود.

كاربردهای دستگاه پیلوت تقطیر (Fischer )

        1. شبیه سازی شرایط پالایشگاه
        2. تولید بعضی از محصولات ویژه درحد چند تن
        3. كارهای تحقیقاتی
        4. تحقیقات بر روی كاهش خسارت در تغییرات خوردگی
        5. پالایشگاهها

یكی دیگر از تفاوتهای روش Continous , batch این است كه در روش batch ما در هر لحظه درستون تقطیر فقط یك برش داریم اما در روش پیوسته در هر لحظه در ستون تقطیر بطور همزمان چند برش نفتی خواهیم داشت .

دستگاه Automatic distillation) AD-4)
برای تبخیر هیدروكربورهای سبک به کار می رود.

انواع سینی های موجود در ستون تقطیر عبارتند از:

    1. ( perforated) : مشبك
    2. bubble cap .

آزمایشگاه تفكیك: ( separation lab.)
در این آزمایشگاه در یك دستگاه تقطیرcm³ 100 از نمونه نفت را مورد تفكیك قرار می دهند و با استفاده از منحنی ها نقطه D-86 را بدست می آورند.

آزمایشگاه تصفیه روغن
در این آزمایشگاه كارهای زیر صورت می گیرد.

1- اندازه گیری برشهای روغنی ،
2- آسفالتین ،
3- مقدار آب و نمك نفت و
4- تعیین نقاط جوش برشهای سنگین

آزمایشگاه شناسایی هیدروكربورهای نفتی
محصول بالای ستون تقطیر و تركیبات سبك را در اینجا آنالیز می كنند. در این قسمت از دستگاه GC استفاده می شود.
یك دستگاه دیگر نیز گروههای هیدروكربوری را شناسایی می كند. اما محدودیت دمایی دارد. نام این دستگاهPIONA Analyzer است و بالای °C 220 را نمی تواند اندازه گیری كرد.
چون هر كدام از برشهای نفتی دارای خواص منحصر بفرد است، با استفاده از منحنی های مخصوص كه بصورت پیك هایی است به عنوان خروجی دستگاه(GC ) محسوب می شود، می توان به این طریق برشهای نفتی را تعیین كرد.

واحد قیر و راهسازی
از قیر برای منظور های مختلفی استفاده می شود كه می توان به موارد زیر اشاره كرد:

    1. در راهسازی
    2. در قطعات الكتریكی برای اینكه اتصال كوتاه اتفاق نیفتد و برای عایقكاری نیز استفاده می شود.
    3. در درزبندی معمولاً بین قطعات بتونی یك لایه قیر می ریزند تا انبساط و انقباض آنها را كنترل كند و صدمه ای وارد نشود.
    4. در پوشش زیر بدنه اتومبیل و جلوگیری ازاکسید شدن قطعات استفاده می شود.

به طور كلی قیر را به 3 طریق می توان تهیه كرد كه عبارتند از:

    1. باقیمانده نفت خام در فرآیند پالایش در پالایشگاهها پس از اینكه به وسیله روشهای فیزیكی آب و مواد معدنی آنها جدا شده باشد .
    2. قیرهای طبیعی : كه در اثر مهاجرت نفت خام به سطح زمین و تحت تاثیر هوازدگی و تبخیر به قیر طبیعی تبدیل می شوند.
    3. قیر زغال سنگ: قطران حاصل از عملیات كوره بلند است (قطرانCoaltar ) اگر قطران را بدون وجود اكسیژن حرارت دهند بهPeech ( قیرزغال سنگ ) تبدیل می شود.

تقریباً بدترین نفت خام، بهترین نفت خام برای تولید قیر است. برعكس بهترین نفت خام (سبك ترین)
آنها، بدترین نوع برای تولید قیر است. آنچه كه در ایران تولید می شود، نفت خام حدواسط است كه چندان برای تولید قیر مناسب نمی باشد.
قیر جزء سیالات غیر نیوتینی است. همچنین می دانیم كه تغییرات آن نسبت به دما بسیار زیاد است. از آنجا كه قیر جامد وزن مخصوص بیشتری نسبت به قیر مایع دارد، در حین فرآیند ذوب در انجام عمل Convection motion ایجاد اختلال می كند. زیرا قیر جامد در زیر قسمت ذوب شده و داغ قرار می گیرد.
قیر را معمولاً برای مصرف در حلال های نفتی حل می كنند و یا از مخلوط آن بصورت امولسیون با آب استفاده می شود. وجود آسفالتن در قیر باعث می شود كه حجم قیر بالا رود و وزن مخصوص آن پایین بیاید. همچنین آسفالتن باعث بالا رفتن ویسكوزیته قیر می شود و به آن حالت شكنندگی می دهد. وجود رزین در قیر نیز باعث چسبندگی قیر می گردد.

كاربردهای قیر زغال سنگی
برای احیاء آهن از اكسید آهن استفاده می شود. زغال سنگ بدون حضور اكسیژن ( پیرولیز) به كك تبدیل می شود( حرارت حدود °C 1100 است). قیر زغال سنگ كه تحت این حرارت قرار گیرد به كك تبدیل می شود. در بالای برج تقطیر این گازها قطران می گردند و دوباره جداسازی روی آنها صورت می گیرد كه به اینها Core Coke Pitch می گویند.

Pitch: به هیدروكربوری گفته می شود كه بدون حضور اكسیژن تحت حرارت قرارگیرد.
در ایـن واحـد هـم كارهـای تحقیقـاتـی و هـم كارهـای پروژه ای صورت می گیرد. مثلاً مشكلات موجود در پالایشگاههای داخلی مورد بررسی قرار می گیرند.
قیرها دارای مشخصاتی هستند كه به آنها Penetration grade گفته می شود.
قیرهایی كه بر اساس نفت خام مخلوط بدست می آیند دارای مشخصات ساختاری اند كه براحتی نمی توان این مشخصات را پیدا كرد. Penetration gradeخواص قیر را به خوبی نشان نمی دهد.
معمولاً قیر رابصورت امولسیون در می آورند، امولسیون به این خاطر است كه قیر و آب در هم حل نمی شوند، در اینجا ازemulsifier استفاده می شود. این دستگاه از یک طرف ذرات قیر و از طرف دیگر ذرات آب را در بر می گیرد و بدینصورت قیر بصورت امولسیون در می آید.

انواع emulsifier

        1. ionic
        2. noniomc
        3. cationic
        4. رسی

ترکیب شیمیایی : هر قدر كه در ستون تقطیر پایین بیاییم مشخصات منحصر به یك محصول خاص دربرشها مشخص می شود. تعداد هیدروكربورهای موجود در هر برش فرق دارد و خصوصیات شیمیایی این برشها كاملاً با هم فرق دارند. اگر بنزین دارای 19 مولكول باشد، كه این مولكولها همگی مختلفند، ممكنست خواص فیزیكی این مولكولها یكسان باشد ولی خواص شیمیایی اینها تفاوت دارند.

نظرات مختلف در مورد مواد تشكیل دهنده قیر:

دو نظریه در این مورد وجود دارد:
نظریه اول : Resin و Asphaltene
نظریه دوم : Saturate، Aromatic ، Polar Aromatic و Asphaltene

برای هركدام از اینها یك مشخصات خاصی وجود دارد كه باید در محدوده های خاص خودش از آنها استفاده نمود.
یكی دیگر از كاربردهای قیر برای پوشش لوله های فلزی گاز و نفت و ‌آب در روی زمین كه مرطوب بوده و یا در زیر زمین می باشد. هر قدر نسبت C ⁄ H بیشتر باشد قیر بهتری خواهیم داشت.


آسفالتن: مولكولی است كه حجم زیادی را در بر می گیرد ومانند اسفنج متبلور است.
 

برای پمپاژ كردن قیر نیاز به محاسبات ویژه و پیچیده ریاضی داریم.
ارزیابی قیر هایی كه در راه سازی مصرف میشود، سه خصوصیت دارد.(80% قیر برای راهسازی استفاده می شود).

        1. Pain grade
        2. Viscosity grade
        3. Performance grading

بهترین نفت خام، نفت خام پارافینی است كه برای تهیه هیدروكربورهای سبك كاربرد دارد. در آمریكا 15 پالایشگاه برای تولید قیر طراحی شده است اما در ایران متاسقانه چنین پالایشگاهی وجود ندارد.
سابقه استفاده از قیر به دروانهای قدیم بر می گردد كه قیر از طریق شكستگیهای سطح زمین و درزها به سطح زمین راه پیدا می كرد. مردم از آن به عنوان 2 وسیله اصلی و عمده استفاده می كردند كه عبارتند از:

        1. چسبندگی زیاد
        2. ضد زنگ بودن

از بالای برج تقطیر به پایین نسبت C/H ( نسبت كربن به هیدروژن) افزایش می یابد، یعنی تركیبات سنگین تر را خواهیم داشت. در واقع تركیبات آروماتیك افزایش می یابد.
در قسمت Vaccum bottom : قیرهای نفتی دارای مولكولهای خیلی زیادی هستند.

+ نوشته شده توسط زارع در سه شنبه چهارم فروردین 1388 و ساعت 9:4 |

مقدمه

کلیه عملیات اقتصادی نظیر تولید و ارائه خدمات، نیازمند الزاماتی است که قصور از هر کدام ازآنها میتواند به بروز پیامدهای ناخواسته ای در قالب جراحات تولید کنندگان ، کاربران ، آسیب  به فرآیندها و محصولات تولیدی ، صدمات زیست محیطی و سایر دارائیهای با اهمیت بیانجامد . در یک سازمان با خط مشی ایمنی سیستم ، الزامات یادشده از مرحله قبل تا تولید سیستم یعنی فاز ایده و تفکر شروع شده و تا پایان فاز کنار گذاشتن سیستم (فاز انهدام یا دفع) ادامه می یابد. در پایان هر مرحله لازم است در راستای اصلاح سیستم و بهبود مداوم آن بر پایه یافته های حاصل از ارزیابیهای انجام شده ، فرآیند تصمیم گیری مبتنی بر چرخه بهبود مداوم دمینگ (طرح ریزی ، انجام ، کنترل و اجرا) به مرحله اجرا گذاشته شود.

تکنیکهای که بر ارزیابی ایمنی سیستم به کار می رود را می توان براساس نوع سیستم ها ، فاز عمر سیستم ، مکانیزم عمل تکنیک از نظر استقرائی یا قیاسی بودن آن ، کمی یا کیفی بودن تکنیک و غیره تقسیم بندی کرد. در این جا به معرفی تکنیک مطالعه عملیات و خطر بعنوان یکی از پرکاربردترین تکنیکهای کیفی که به دیدی سیستماتیک به ارزیابی ایمنی سیستم های فرآیندی می پردازد پرداخته می شود.

 

فعالیتهای مهندسی :

فعالیتهای مهندسی شامل شناسایی ، حذف و یا کنترل خطرات سیستم است . یکی از کاملترین تعاریف موجود در رابطه با مهندسی ایمنی سیستم در استانداردهای نظامی آمریکا (MILJ-STD-882) ارائه شده است . از نظر این استاندارد مهندسی ایمنی سیستم عبارتست از بکارگیری اصول ، معیارها و تکنیکهای علمی و مهندسی در راستای شناسایی و کنترل خطرات و رساندن ریسک مربوط به آنها به یک سطح قابل قبول . با توجه به تعریف فوق از نظر مهندسی ایمنی سیستم می توان بخشی از فعالیتهایی را که لازم است بر کسب اطمینان از تکمیل شدن فعالیتهای مهندسی بر روی سیستم های با تکنولوژی بالا صورت گیرد را به شکل زیر خلاصه کرد:

1-                       تهیه لیست مقدماتی خطرات

2-                       انجام تجزیه و تحلیل مقدماتی خطرات

3-                       انجام تجزیه و تحلیل خطرات زیرسیستم

4-                       انجام تجزیه و تحلیل سیستم

5-                       انجام تجزیه و تحلیل خطرات عملیات و پشتیبانی

6-                       بررسی مخاطرات بهداشت شغلی

7-    انجام تجزیه و تحلیل ریسک سیستم و زیرسیستم و مشورت با مدیریت در راستای پذیرش ریسک و کنترل آن

مهندسی ایمنی سیستم بایستی با نیازهای طراحی سیستم شروع شده ، با فاز طراحی و توسعه سیستم ادامه یافته و به کل عمر سیستم تسریع یابد. در فصل آتی تعدادی از تکنیک های معمول در تجزیه و تحلیل ایمنی سیستمها به تفصیل مورد بحث قرار خواهد گرفت.

 

 

مفاهیم:

به منظور درک صحیح ایمنی سیستم که در این قسمت از آن صحبت
می شود در ابتدا مفاهیم و اصول اساسی ایمنی تعریف می شود:

ایمنی : در فرهنگ لغت اصطلاح ایمنی به معنی امنیت ، آسایش، سلامتی و ... آمده است و از نظر تعریف عبارتست از میزان یا درجه فرار از خطر . ایمنی کامل یعنی مصونیت در برابر هر نوع آسیب ،جراحت و نابودی مه با توجه به تغییر پذیری ذاتی انسان و غیر قابل پیش بینی بودن کامل اعمال و رفتار او و همچنین علل دیگر بنظر می رسد که هیچگاه ایمنی صددرصد حتی برای یک دوره کوتاه مدت نیز وجود نداشته باشد به همین علت کارشناسان امر معمولاٌ بجای کلمه ایمنی از اصطلاحاتی مظیر پیشرفت ایمنی ، ارتقاء ایمنی و ایمن تر و غیره استفاده می کنند

سیستم : عبارتست از مجموعه افراد، تجهیزات ، قوانین ، روشها و
دستور العملها که به منظور اجرای یک فعالیت معین در یک محیط خاص کنار یکدیگر قرار می گیرند.

خطر :به شرایطی اطلاق می شود که دارای پتانسیل رساندن آسیب و صدمه به کارکنان ، خسارات به وسایل ، تجهیزات ، ساختمانها و از بین بردن مواد یا کاهش قدرت کارآئی در اجرای یک عمل از قبل تعیین شده باشد.

شدت خطر:عبارتست از یک توصیف طبقه بندی شده از سطح خطرات بر اساس پتانسیل واقعی یا مشاهده شده آنها در ایجاد جراحت ، صدمه و یا آسیب.

احتمال خطر : عبارتست از امکان بروز شرایط خاص در یک وضعیت معین یا محیط کاری

حادثه : واقعه برنامه ریزی نشده و بعضاٌ صدمه آفرین یا خسارت رسان که انجام ، پیشرفت یا ادامه طبیعی یک فعالیت یا کار را مختل می سازد و همواره در اثر یک عمل یا کار ناایمن  یا شرایط ناایمن و یا ترکیبی از آن دو نوع به وقوع می پیوندد.

شبه حادثه:  رویدادهایی هستند که هر چند می توانند باعث صدمه و یا جراحت شوند ولی به موازد فوق منجر نشده و اصطلاح بخیر می گذرند.

ریسک: عبارتست از امکان وقوع حادثه بر حسب احتمال وقوع و شدت آن.

شگست یا نقض : عدم توانایی یک جزء، وسیله یا سیستم در اجرای عملکرد مورد انتظار و یا انجام یک عمل یا فعل ناخواسته را نقض یا شگست گویند به عنوان مثال بصدا در نیامدن زنگ اعلام آتش سوزی در موقع حریق و یا بصدا در آمدن در مواقع ضروری هر دو نقص محسوب می شوند.

قابلیت اعتماد: عبارت از حد اطمینانی است که یک محصول یا سیستم
می تواند کارکرد معین خودرا تحت شرایط عملیاتی و محیطی از پیش تعریف شده برای یک مدت معین انجام دهد.

 

 

HAZOP

 

تاریخچه :

این تکنیک برای اولین بار در سالهای 1970 بر اساس تکنیکی که آزمایش بحرانی خوانده می شود توسط صنایع شیمیایی سلطنتی بریتانیایی کبیر معرفی و سپس توسط T.A.Kletz بصورت قانونمند درآمد.

اساساً تکنیک Hazop که ماهیتی آینده نگر و مبتنی بر پیشگیری دارد بعنوان واکنشی به استفاده از متد چک لیست که مبتنی بر فلسفه گذشته نگر بود مطرح گردید. هر چند که تکنیک مورد نظر اولین بار بمنظور شناسایی و ارزیابی خطرات فرآیندی معرفی وبکار گرفته شد ولی امروزه با معرفی و اثبات توانمندیهای آن کاربرد تکنیک به سایر سیستمها و صنایع نیز گسترش یافته است.

 

تعریف :

کلمه Hazop برگرفته از سه حرف اولیه کلمه Hazard به مفهوم خطر و دو حرف اولیه operability به معنی قابلیت عملیات می باشد. این تکنیک را می توان از دیدگاههای مختلف بشرح زیر تعریف کرد:

·  روش شناسایی و ارزیابی مشکلاتی است که می توانند ریسکی را به افراد ، محیط زیست و یا تجهیزات تحمیل کرده و یا از اثربخشی عملیات جلوگیری کند.

·  روشی سیستماتیک و کیفی است که بر اساس استفاده از کلمات کلیدی قرار دارد.

·  یک روش خلاقانه برای حل مشکلات با ریشه ایمنی و علمیاتی است که بر پایه فعالیتهای یک تیم چند تخصصی قرار دارد.

·  تکنیک شناسیایی ، ارزیابی و کنترل خطرات بر پایه نگرش سیستمی است که بر اصل زیر استوار می باشد: سیستم زمانی ایمن است که کلیه پارامترهای عملیاتی آن نظیر فشار ، درجه حرارت ، میزان جریان و غیره در حالت طبیعی قرار داشته باشد.

·  یک بررسی نظامند بوسیله یک تیم تحت مدیریت رهبر آموزش دیده از اهداف طراحی یک سیستم یا یک بخش جدید یا موجود برای شناسایی خطرات ، عملیات بد یا کارکرد بد بخشهای مختلف درون یک سیستم و پیامدهای آن بر روی سیستم و محیط آن 

      مزایا و معایب Hazop :

تکنیک Hazop همانند سایر روشهای دیگر دارای توانمندیها و نقاط ضعفی می باشد که در بخش زیر به تعدادی از آنها اشاره می شود:

مزایا :

-      یک روش سخت افزاری جامع و فراگیر می باشد.

-      برای سیستمهای پیچیده ، خوب جواب می دهد.

- نتایج دقیق و قابل استفاده ای را فراهم کرده و تمامی جزئیات را مشخص می نماید.

معایب:

-      وقت گیر و زمانبر می باشد.

-      هزینه اجرای آن زیاد بوده و گزان تمام می شود.

-      روش خسته کننده و یکنواختی می باشد.

- عیبهای چندگانه و چندمرحله ای را مورد بررسی قرار نمی دهد.

   مراحل اجرا:

هر چند که ممکن است در منابع مختلف مراحل اجراء متفاوتی برای اجرای تکنیک بیان شده باشد ولی می توان مراحل انجام مطالعه Hazop را در نمودار زیر خلاصه نمود:

1.    انتخاب سرپرست تیم : شروع اولیه مطالعه Hazop با انتخاب سرپرست تیم آغاز می شود . انتخاب سرپرست توسط هسته مسئول در سازمان شامل مدیر عامل ، هیئت مدیره ، ریاست و موارد مشابه صورت
 می گیرد. وظیفه اصلی سرپرست که لازم است با تکنیک
Hazop نیز آشنایی داشته باشد شکل دهی تیم و نظارت بر عملیات تا شکل گیری تیم اصلی است.

2- تعیین سیستم مورد مطالعه :

انتخاب سیستم مورد نظر برای ارزیابی می تواند بر اساس اصول مختلف صورت گیرد که از این میان می توان به مواد زیر اشاره کرد:

·       فلسفه پیشگیرنده و بحرانیت سیستم

·  سوابق مستند مبنی بر عدم عدم مطابقتها ف حوادث ، جراحات ، آسبیب ها ، خسارات.

·  پیشنهادات واحدهای ایمنی ، تعمیر و نگهداری ، تضمین کیفیت .

·  توصیه سازمانی نظارتی مسئول نظیر ادارات کار ، بهداشت ، محیط زیست

·       و ...

معمولاً  انتخاب سیستم مورد مطالعه براساس سوابق مستند بر سیستم مبنی بر بروز عدم تطابق ها و یا حوادث بوده و یا براساس فلسفه پیشگیرنده علم ایمنی مدرن با آگاهی از این امر که سیستم بحرانی بوده و می تواند در آینده خطرآفرین باشد انتخاب می شود.

با این حساب انتخاب سیستم مورد نظر در اغلب موارد نتیجه یک تصمیم گیری گروهی ، و یا بر اساس پیشنهادات رسیده از سوی واحدهای ایمنی ، عملیاتی و یا تعمیر و نگهداری خواهد بود.

بدیهی است در صورت وجود سیستم مشارکت ایمنی در صنعت روند یاد شده تسهیل خواهد شد.

3.انتخاب تیم کارشناسی : یکی از مهمترین نقاط قوت استفاده از این تکنیک ، تاکید بر روی کار تیمی  و افزایش خلاقیت و نوآوری در اعضاء تیم می باشد. در همین راستا انتخاب مناسب اعضاء تیم از اهمیت بسزایی برخوردار خواهد بود. انتخاب اعضاء تیم معمولاً بر اساس پیشنهاد سرپرست تیم و تایید بالاترین واحد تصمیم گیرنده سازمان صورت می گیرد. تعداد اعضاء تیم و نوع تخصصهای آن با توجه به نوع سیستم ، عمق و وسعت مطالعه و همچنین اهداف مطالعه متفاوت خواهد بود ولی نفرات تیم معمولاً شامل رهبر ، دبیر واعضاء دیگرآن است که انتخاب آنها براساس تخصصهای مورد نیاز انجام می گیرد.

وظیفه رهبر تیم جمع آوری اطلاعات جمع آوری شده توسط اعضاء تیم و هدایت اطلاعات یاد شده در مسیری است که در نهایت بتواند با همکاری یکدیگر کل سیستم یا فرآیند را مورد ارزیابی قرار دهند. معمولاً رهبر تیم فردی است که با تکنیک آشنایی کامل دارد.

 مهمترین مشخصه ای که لازم است رهبر تیم واجد آن باشد این است که او بتواند بعنوان یک هماهنگ کننده عالی عمل کند بدین شکل در عین حالی که قدرت نوآوری و خلاقیت را از اعضاء گروه نمی گیرد تیم را در مسیری صحیح هدایت می نماید . در این مرحله اعضای تیم به تدریج شکل خواهد گرفت. با توجه به ماهیت تکنیک Hazop که اساساً یک تکنیک گروهی محسوب شده و بعضی از مراحل اصلی آن براساس بحث و تصمیم گیری گروهی و بر اساس روشهایی نظیر طوفان ذهنی صورت می گیرد لازم است که اعضای تیم دارای تخصصهای مختلفی باشد.

 همچنین ماهیت سیستم مورد بررسی نیز بر نوع تخصصهای مورد نیاز در تیم تاثیر خواهد داشت . آنچه که در این جا قابل ذکر است این می باشد که لزومی ندارد همه اعضای تیم به طور کامل با تکنیک Hazop  آشنایی داشته باشد. ولی آشنایی کامل همه اینها با سیستم یا زیر سیستمهای مورد بررسی امری الزامی خواهد بود.

معمولاً یک تیم اثر بخش متشکل از 3 تا 7 عضو فعال و مشارکت گرا خواهد بود البته با توجه به ابعاد پروژه و عمق مطالعه تعداد اعضاء
می تواند افزایش یابد.

 

 

 

شرح وظایف اعضاء یک تیم پیشنهادی در بخش زیر بیان شده است:

الف) رهبر یا رئیس

-   فردی کاملاً مستقل بوده و هیچگونه مسئولیتی در عملکرد عملیات ندارد.

-   مسئول طراحی و تهیه مقدمات لازم برای اجرا مطالعه است (جدول شماره 2)

-                 ریاست جلسات را به عهده دارد.

·                  بحث را با استفاده از کلمات کلیدی شروع می کند.

·   مطابق با دستور جلسه و جداول زمانی پیشرفت کار را پیگیری می کند.

-      مسئولیت ارائه گزارش نهایی را بعهده دارد.

ب) دبیر

- مسئول تهیه برگه کار تکنیک می باشد.

- مسئول ثبت بحث های ارائه شده در جلسات است.

- تهیه پیش نویس گزارش Hazop را بعهده دارد.

 

 

 

ج) اعضاء تیم

ترکیب اعضاء تیم بر حسب نوع سیستم و پیچیدگیهای عملیاتی آن از میان تخصصهای مختلف مرتبط انتخاب می شود . از مهمترین علل انتخاب متخصصین می توان به موارد زیر اشاره کرد:

-      تخصص در تشریح انحرافات از اهداف اولیه

-      فهم از خطراتی که ممکن است در سیستم ایجاد شود

-      دانش درباره سیستم های مشابه

-      دانش درباره محیط سیستم

-      دانش درباره سیستم با زیر سیستم های آن

برای اینکه اعضاء تیم بتوانند بخوبی در تیم مشارکت داشته باشند بایستی دارای خصوصیات ویژه ای باشند. (جدول شماره 3)

بعنوان یک راهنمای کلی برای افزایش کارایی تیم معمولاً بین 6 تا 10 نفر بعنوان اعضاء تیم انتخاب می شود.

 

اگه میخواهید در مورد این تکنیک بیشتر بدانید میتوانید در قسمت نظرات پیام بذارید تا شما را راهنمایی نمایملازم بذکر است این تکنیک با استفاده از برنامه کامپیوتریPHA-PROبررسی میگردد

 

 

 

 

 

 

       
+ نوشته شده توسط زارع در دوشنبه هفتم بهمن 1387 و ساعت 20:13 |

واحد تقطير در فشار جو
نخستين مرحله پالايش نفت خام،تقطير در فشار جو است كه برشهاي اصلي نفت خام را از يكديگر جدا مي كند. براي اين منظور نفت خام در كوره تا حدود 360 درجه سانتي گراد گرم شده،سپس به برج تقطير در جو وارد ميشود. فرآورده هاي اين برج عبارتند از :
محصولات بالاي برج شامل: گاز،گاز مايع، بنزين خام و نفتا (بطور مخلوط)
محصولات جانبي برج شامل: نفتاي ممزوج، نفت سفيد، نفت گاز
محصولات ته مانده برج كه خوراك واحد تقطير در خلا محسوب ميشود.
از اين محصولات فقط نفت سفيد مطابق مشخصات لازم به عنوان فرآورده نهائي است. از ميان محصولات بالاي برج كه در برج هاي ديگر تفكيك ميشوند، نفتاي سنگين براي ارتقاء درجه آرام سوزي به واحد تبديل كاتاليستي ارسال شده و محصول بدست آمده از اين مرحله با بنزين دستگاه تقطير(نفتاي سبك) مخلوط ميشود تا محصول نهائي بنزين مطابق استاندارد شركت ملي نفت تهيه شود.ظرفيت طراحي شده اين دستگاه 80 هزار بشكه در روز بوده كه با اجراي طرح افزايش ظرفيت به 110 هزار بشكه ارتقاء يافته است.



واحد تقطير در خلاء
در اين برج به علت وجود خلاء نسبي، مواد سنگين زودتر به نقطه جوش مي رسند و عمل تفكيك آسان تر انجام ميگيرد.محصولاتي كه در اين مرحله بدست مي آيند عبارتند از: نفت گاز سنگين، نفت گاز سنگين موم دار، روغن هاي پايه،مواد موم دار اضافي و ته مانده برج.از اختلاط نفت گاز سنگين با نفت گاز سبك واحد تقطير در جو محصول نهائي نفت گاز تهيه ميشود.اختلاط نفت گاز سبك و سنگين موم دار خوراك واحد آيزوماكس (هيدرو كراكينگ) را تشكيل ميدهد.بخشي از محصول ته مانده برج تقطير در خلاء به عنوان خوراك واحد آسفالت به آن واحد ارسال ميگردد.ظرفيت طراحي اين دستگاه معادل 37440 بشكه در روز است كه با انجام تغييرات در آينده نزديك، اين ميزان تا 50400 بشكه در روز افزايش خواهد يافت.



دستگاه گوگرد زدايي از نفتاي سنگين و دستگاه تبديل كاتاليستي
اين واحد به منظور افزايش درجه آرام سوزي بنزين توليدي ايجاد شده است.نفتاي حاصل از دستگاه تقطير كه داراي مواد گوگردي و درجه آرام سوزي پايين است ابتدا در دستگاه گوگردزدائي نفتا توسط گاز هيدروژن در مجاورت كاتاليزور (كبالت،مولبيدين و ...) تصفيه شده و مواد گوگردي آن به صورت گاز سولفيد هيدروژن جدا ميشود. سپس نفتاي تصفيه شده از دستگاه ‹‹گوگردزدائي از نفتا›› با هيدروژن مخلوط شده و تحت دما و فشار معين در چهار راكتور در مجاورت كاتاليزور پلاتين ، بر اثر فعل و انفعالات شيميائي تغيير ماهيت داده به تركيباتي با درجه آرام سوزي بالا تبديل ميشود.در جه آرام سوزي محصول بنزين بدست آمده بستگي به شرايط عملياتي راكتورهاي واحد داشته و عمدتا در درجه 94 تنظيم ميگردد. بنزين حاصل از اين دستگاه با نفتاي سبك بدست آمده از دستگاه تقطير به نسبت مشخصي مخلوط شده و پس از افزودن مواد تغيير رنگ و مواد بالا برنده درجه آرام سوزي (MTBE) محصول بنزين نهائي تهيه ميگردد. با توجه به ماهيت فعل و انفعالات انجام يافته در راكتورهاي اين واحد، مقداري گاز هيدروژن، گاز سبك و گاز مايع نيز توليد ميشود. واحد گوگرزدائي از نفتا مصرف كننده گاز هيدروژن و واحد افزاينده درجه آرام سوزي به عنوان توليدكننده واحد هيدروژن محسوب ميشود؛ بنابراين مازاد هيدروژن موردنياز دستگاه تبديل كاتاليستي به عنوان خوراك واحد هيدروژن به آن واحد فرستاده ميشود. ظرفيت طراحي شده دستگاه گوگردزدائي نفتا و تبديل كاتاليستي به ترتيب 9700 و 11 هزار و 120 بشكه در روز است كه با توجه به تغييرات انجام يافته، ظرفيت بالقوه اين واحدها به 12100 بشكه در روز افزايش يافته است.



واحد كاهش گرانروى (U-300)
ته مانده سنگيني كه از پائين برج تقطير در خلاء بدست مي ايد داراي گرانروي (ويسكوزيته) زياد است و قابل عرضه مستقيم به عنوان سوخت نفت كوره نيست.به همين دليل ته مانده برج تقطير در خلاء (و مواد موم دار اضافي) به دستگاه كاهش گرانروي ارسال و در كوره دستگاه تا 460 درجه سانتي گراد گرم ميشود تا مولكولهاي سنگين در اثر حرارت شكسته شده و به مواد سبك تر و گاز تبديل شود.محصول اين دستگاه ،نفت كوره با گرانروي كمتر، نفت گاز سنگين و بنزين نامرغوب (گوگرددار) است. در صورت نياز، نفت كوره حاصل از اين دستگاه جهت تصحيح برخي خصوصيات با مقداري نفت سفيد يا نفت گاز مخلوط ميشود. بنزين نامرغوب حاصل به عنوان سوخت ديگهاي بخار مصرف ميشود. ظرفيت طراحي شده اين دستگاه 16500 بشكه در روز است.



دستگاه تهيه گاز مايع
گازهاي سبكي كه از دستگاه هاي تقطير نفت خام، تبديل كاتاليستي و ايزوماكس بدست مي آيد مخلوطي از متان،پروپان و بوتان است. در واحد گاز مايع ابتدا گازهاي متان و اتان به وسيله عمل تفكيك از ساير گازها مجزا شده و سپس پروپان و بوتان در مراحل بعدي از يكديگر جدا ميشوند؛ آنگاه گاز مايع با اختلاط پروپان و بوتان به نسبت هاي مناسب تهيه ميشود. گاز مايعي كه به بازار عرضه مي گردد مخلوطي از پروپان و لوتان است كه نسبت حجمي اختلاط آنها در فصول مختلف سال متغير است. به عبارتي پروپان كه سبك تر است در تابستان كمتر و در زمستان بيشتر است. ظرفيت طراحي شده دستگاه تهيه گاز مايع 6026 بشكه در روز است.



واحد يونيفاينر نفت گاز
اين واحد با ظرفيت 88.5 مترمكعب در ساعت جهت تصفيه نفت گاز و گرفتن تركيبات گوگردى و نيتروژن از محصول نفت گاز طراحى و نصب شده است اين عمل تحت فشار هيدروژن انجام مى گيرد و مواد گوگردى بصورت H2S و تركيبات نيتروژنى بصورت NH3 از سيستم جدا مى شود و محصول نفت گاز طبق استاندارد N.I.O.C جهت مصرف به مخازن ذخيره سازى ارسال مى شود.


ایزوماکس

وظي دستگ آيزوماكس تبديل نفت گاز موم دار برج تقطير در خلاء به فراورده هاي مفيدي نظير بنزين،نفت سفيد و نفت گاز سبك است.نفت گاز سنگين موم دار حاصل از تقطير در خلاء پس از خروج از اين برج با يكديگر مخلوط شده و با نام ايزوفيد خوراك دستگاه را تشكيل ميدهد.مواد نيتروژني و گوگردي آن با هيدروژن تركيب و به ترتيب به گاز آمونياك و سولفيد هيدروژن تبديل ميشود. محصولات اين فعل و انفعالات پس از خروج از راكتورها به قسمت تفكيك ارسال ميگردند.در برج هاي اين قسمت گازهاي پالايشي ، بوتان ، نفتاي سبك و سنگين، نفت سفيد و نفت گاز از يكديگر جدا مي شوند.نفتاي سنگين حاصل، جهت اصلاح درجه آرام سوزي به واحد تبديل كاتاليستي ارسال و نفتاي سبك براي اختلاط با محصول نهائي بنزين استفاده مي شود. نفت سفيد و نفت گاز دستگاه آيزوماكس بسيار مرغوب است و پس از اختلاط با نفت سفيد و نفت گاز دستگاه تقطير به صورت محصول نهائي عرضه مي شود. هيدروژن مورد نياز اين دستگاه از طريق واحد هيدروژن سازي تهيه ميشود.ظرفيت طراحي واحد آيزوماكس 18 هزار بشكه در روز است.



واحد هيدروژن (U-700)
هيدروژن مورد نياز واحد آيزوماكس در واحد هيدروژن تهيه ميشود. خوراك واحد هيدروژن گازهاي سبك مانند متان،اتان و پروپان است كه عمدتا از طريق گازهاي غني از هيدروژن واحد تبديل كاتاليستي،گازهاي بخش فشار بالاي واحد تصفيه گاز با آمين و گاز طبيعي تامين مي شود. اين واحد جهت توليد 34 ميليون فوت مكعب در روز گاز هيدروژن با خلوص تقريبي 97% طراحي شده است.گاز خوراك تحت فشار معين با بخار آب مخلوط شده و سپس به كوره ‹‹ريفرمر›› هدايت ميشود.در اين كوره گازهاي هيدروكربني با بخارآب در مجاورت كاتاليزور واكنش داده و به هيدروژن، منواكسيد كربن و دي اكسيدكربن تبديل ميشند. در مراحل بعد در مجاورت كاتاليزور ديگري تقريبا تمام حجم گاز منواكسيد كربن به گاز دي اكشيد كربن تبديل شده و سپس دي اكسيد كربن بوسيله محلول منواتانول آمين در يك برج جذب شده و در برج احيا در اثر حرارت از محلول آمين جدا و از بالاي برج خارج ميشود.



واحد تصفيه گاز با آمين (U-800)
گازهاي حاصل از واحدهاي تبديل كاتاليستي، كاهش گرانروي، گوگردزدائي نفت گاز و ايزوماكس كه حاوي گازهاي اسيدي سولفيد هيدروژن است ابتدا بايد در اين دستگاه مورد تصفيه قرار گيرند. بدين ترتيب كه در برجهاي جذب كننده اين دستگاه كه در فشارهاي مختلف در سرويس هستند، گازهاي سولفيد هيدروژن توسط محلول منواتانول آمين جذب و گازهاي تصفيه شده از بالاي برجها خارج ميشوند.گازهاي تصفيه شده با توجه به فشار عملياتي برج جذب مربوطه به عنوان خوراك واحد هيدروژن و يا به عنوان سوخت گازي پالايشگاه مورد استفاده قرار ميگيرد. در برج احياء گازهاي سولفيد هيدروژن كه جذب محلول آمين گرديده در اثر حرارت از آن جدا و جهت توليد گوگرد به واحد گوگردسازي ارسال ميگردد. ظرفيت طراحي اين واحد 5/11 ميليون فوت مكعب در روز است.



واحد تصفيه آبهای ترش (U-850)
در واحد تصفيه آب ترش توسط دو برج، آمونياك و سولفيد هيدروژن موجود در آبهاي فرايندي جدا شده و آب تصفيه شده جهت استفاده در بخش نمك زداي واحد تقطير ارسال ميشود. گازهاي سولفيد هيدروژن و آمونياك خروجي از واحد، به واحد گوگردسازي ارسال و در كوره آشغال سوز سوزانيده ميشوند. اين واحد جهت تصفيه 32 متر مكعب در ساعت آب ترش طراحي گرديده است.



واحد گوگردسازی (U-900)
گاز سولفيد هيدروژن كه از واحد ‹‹تصفيه گاز با آمين ›› بدست مي آيد و گازهاي خروجي واحد آب ترش، خوراك اين دستگاه است. در اين دستگاه به روش ‹‹كلاوس›› گوگرد توليد ميشود.خوراك واحد ابتدا در يك كوره مخصوص در حرارت بالاي 1100 درجه سانتيگراد تحت تبديل حرارتي قرار گرفته و سپس در مجاورت كاتاليزور در يك راكتور دو مرحله اي به گوگرد مذاب آزاد تبديل شده و پس از تبديل به گوگرد جامد به بازار عرضه مي شود. اين دستگاه جهت توليد روزانه 82 تن گوگرد طراحي شده است.



واحد آسفالت سازی (U-1000)
خوراك اين دستگاهها قسمتي از ته مانده برج تقطير در خلا است كه در درجه حرارت معيني با دميدن هوا اكسيد شده و محصول قير با خصوصيت مناسب تهيه ميشود.ظريت طراحي واحد قديم توليد قير 1000 بشكه و ظرفيت واحد جديد توليد قير 5500 بشكه در روز است.



واحد تصفيه گاز مايع
گازمايع توليدي از واحد گاز مايع حاوي مقادير اندكي تركيبات گوگردي نظير سولفيد هيدروژن و مركايتانهاي سبك است.در اين واحد تركيبات سولفيد هيدروژن و مركاپتانهاي موجود گاز مايع ضمن تماس با محلول كاستيك فعال به دي سولفيدها تبديل شده و از گاز مايع جدا مي شود.




+ نوشته شده توسط زارع در جمعه بیست و هفتم دی 1387 و ساعت 22:44 |

بازرسي فني بويلرها و مخازن تحت فشار.
در اين بخش به چگونگي كار با كدهاي مخزن تحت فشار اشاره مي شود.

كار با كدهاي مخزن تحت فشار
در واحدهاي صنعتي به سختي مي توان قرار دادي يافت كه به يكي از مجموعه كدها يا استانداردهاي مورد قبول بين المللي رجوع نداشته باشد. يكي از وظايف اساسي بازرسي، فعاليت در چارچوب اين كدها است و به بيان دقيق تر، آموختن روشهاي بازرسي در يك كد خاص، نياز اصلي يك بازرس است.
مشكل اصلي در اين رابطه، حجم و پيچيدگي متون كد است. هر كدام از اين متون شامل صدها صفحه است كه امكان همراه داشتن آنها در حين بازرسي را غيرعملي مي سازد. حتي در صورت امكان حمل نسخه هاي كامپيوتري، هنوز دشواريهايي در اين زمينه وجود دارد. به منظور رفع اين مشكل، بايد اين كدها را به صورت انتخابي بررسي كرد. در عمل تنها بخش هايي از كد مخزن تحت فشار مرتبط با فعاليتهاي بازرسي مورد نظر ضرورت دارد. براي اين كار در ابتدا بايستي بتوان يك ديد كلي نسبت به ساختار متون كد به دست آورد. عليرغم وجود تفاوتهايي بين كدهاي آمريكايي (ASME) و كدهاي اروپايي (TRD، BS و . . .)، هر دو گروه شامل اصول مشتركي هستند. براي طراحي مخازن تحت فشار، اكثر اطلاعات در متن اصلي كد مربوطه موجود است؛ در حاليكه براي جنبه هاي بازرسي (و در مرتبه پايين تر الزامات آزمايشي)، متن اصلي كد، كاربر را معمولاً به استانداردهاي جانبي رجوع مي دهد؛ در نتيجه خود متن كدهاي مخازن تحت فشار بيشتر تحت تأثير جنبه هاي طراحي است.

1. مسئوليت ها: در ابتداي فعاليت، بايد مسئوليت طرف هاي درگير مشخص شود؛ كه شامل موارد زير است:
- مسئوليتهاي مربوط به سازنده و خريدار
- نقش سازمان بازرسي مستقل
- الزامات فني و موارد انتخابي بين سازنده و خريدار
- طريقه صدور گواهينامه »انطباق با كد« و اينكه چه كسي مسئوليت آن را مي پذيرد.

2. طراحي مخزن تحت فشار: نكات مهم عبارتند از:
- جزئيات طبقه بندي هاي ساخت مشخص شده به وسيله كد مخزن تحت فشار
- آگاهي از طبقه بندي هاي مختلف اتصالات جوش
- آگاهي از جنبه هاي طراحي غيرمجاز (عمدتاً اتصالات جوش)

3. مواد به كار رفته در تجهيزات: در مورد مواد مورد نياز براي اجزاي تحت فشار مخزن، به اطلاعات زير نياز است:
- موادي كه به طور مستقيم توسط كد مشخص شده اند، به زير گروه هاي ورق، قطعات
فورج، مقاطع ميله و لوله ها تقسيم مي شوند.
- الزامات كد براي ساير مواد (ذكر نشده در كد) به طوريكه بتوان از آنها به عنوان مواد مجاز بهره برد.
- هرگونه الزامات كد خاص در مورد خواص مواد مانند ميزان كربن، مقاومت كششي و مقاومت
به ضربه
- الزامات خاص براي كاربردهاي دماي پايين

4. ساخت، بازرسي و آزمايش: زمينه هاي مربوطه عبارتند از:
- الزاماتي براي شناسايي و قابليت رديابي مواد
NDTمواد اوليه
- تلورانس هاي مونتاژ
- الزامات عمومي براي اتصالات جوش
- تأييد جوشكار
- نمونه هاي آزمون توليد
- گستره NDT روي اتصالات جوش
- روش هاي قابل قبول NDT
-معيارهاي پذيرش عيب
- آزمايش فشار
- محتواي بسته اسناد مخزن تحت فشار

با توجه به بحث هاي صورت گرفته، به منظور بازرسي يك مخزن تحت فشار با استفاده از يك كد مشخص، نياز به اطلاعات محدودي از آن كد است و اطلاعات تكميلي نيز از ساير استانداردهاي جانبي حاصل مي شود. براي شروع كار مي توان جدول1 را مدنظر قرار داد. به دقت اين شكل را مورد توجه قرار دهيد. در اينجا تنها بخشي از اطلاعات كه مورد نياز يك بازرس است، بيان شده است.

كاربرد كدهاي مخزن تحت فشار
اكثر كدهاي بين المللي مخازن تحت فشار در وضعيتي قرار دارند كه درك مناسبي را بين نهادهاي قانوني كشورها در مورد كدهاي يكديگر به وجود مي آورند. در اين كدها بخش هاي حساس مانند كلاسهاي مخزن تحت فشار، معيارهاي طراحي و الزامات بازرسي و الزامات مورد نياز براي گواهي مستقل بر مبناي اصول مشابهي بنا شده اند. همچنين استفاده از كدهاي مخزن تحت فشار براي ساير تجهيزات و اجزاي مهندسي نيز روز به روز در حال افزايش است. اين مطلب به ويژه در مورد كدهاي BS 5500 و ASME كه كدهايي بر پايه طراحي هستند، صادق است. پارامترهاي مربوط به تنش هاي مجاز و ضرايب ايمني براي طراحي ساير تجهيزات نيز به كار مي رود. تجهيزاتي كه داراي مقاطع ريختگي ضخيم هستند مانند بدنه توربين بخار و بدنه هاي ريخته گري شده تيرآلات بزرگ و يا اجزايي كه مشابه مخازن تحت فشار هستند مانند تغليظ كننده ها و گرم كننده هاي لوله اي فشار بالا مي توانند مشمول اين قاعده شوند. همچنين در كاربردهايي كه بارگذاري فشاري مسئله اصلي نيست، استفاده از كدهاي مخزن تحت فشار در بازرسي و آزمايش قطعات يافت مي شود؛ به طوري كه الزامات جوشكاري و NDT در استانداردهاي ASME V/ ASME VIII براي استفاده در دامپرهاي گازي، كانال ها، ساختمان هاي فلزي، تانك ها و تجهيزات ساخته شده مشابه به كار گرفته مي شوند.

استفاده از كدهاي مخزن تحت فشار با توجه به منظور
استفاده از بعضي قسمت هاي كدهاي مخزن تحت فشار براي ساير تجهيزات، مي تواند فعاليت هاي بازرس را با اندكي مشكل مواجه سازد. به عنوان نمونه در مورد كندانسورهاي بخار بزرگ، از نقطه نظر تنش، انطباق با استاندارد قابل اجرا است؛ در حاليكه در ساير جنبه ها مانند ميزان NDT و معيار پذيرش عيب غالباً چنين انطباقي دشوار است؛ از اين رو سناريوي انطباق جزئي مطرح مي شود. بايستي متذكر شد چنين وضعيتي غالباً در بازرسي ها مشاهده مي شود و لذا بايد از طريق يك طرح مناسب با اين كدها ارتباط برقرار كرد. وظيفه اصلي يك بازرس، يافتن حدودي است كه موارد موجود در كدهاي مخزن تحت فشار بتوانند به FFP تجهيزات كمك كنند.

+ نوشته شده توسط زارع در پنجشنبه بیست و ششم دی 1387 و ساعت 22:2 |

مبدل های حرارتی(Heat Exchangers)

مبدل های حرارتی بر اساس :
1_ پیوستگی یا تناوب جریان
2_
فرآیندانتقال
3_
فشردگی یا تناوب جریان
4 _
نحوه ساختمان و مشخصات هندسی آن
5 _
درجه حرارت کارکرد
6_
سازوکار انتقال حرارت
7_
تعداد سیال
8_
آرایش جریان
دسته بندی می شوند.
انواع مبدل های حرارتی بر اساس نوع ساختمان و نحوه عملکرد :
1-مبدل های حرارتی لوله ایtube" heat exchanger-"
این نوع از مبدل ها که در صنعت کاربرد بیشتری دارند خود به چند دسته ی مختلف تقسیم بندی می شوند :
1_ تک لوله ای
2_
دولوله ای
3_
لوله مار پیچ
4_
چند لوله ای
5_
لوله پوسته

مبدل حرارتی دو لوله ای Double tube" heat exchanger-"
ساده ترین نوع مبدلی که در صنعت ساخته می شود مبدل حرارتی دو لوله ای است که به آن مبدل سنجاق سری نیز گفته می شود . که از دو لوله ی هم محور و به شکل U تشکیل شده است . در این نوع مبدل یکی از سیال ها از درون لوله و سیال دیگر از مجاری بین دو لوله عبور می کند و به این ترتیب عمل انتقال حرارت صورت می پذیرد .

از مزایای این نوع مبدل ها می توان به ساخت آسان و هزینه نسبتا کم ، محاسبات و طراحی آسان ، کنترل ساده جریان های سیال در دو مسیر ، نگهداری و تمیز کردن آسان و کاربرد در فشارهای زیاد اشاره کرد .
در صنعت معمولا برای سیالاتی که رسوب زا هستند از این نوع مبدل ها استفاده می شود .

مبدل های حرارتی لوله مارپیچ ("hellflow splral" heat exchanger)
این نوع ازمبدل های حرارتی از یک یا چند حلقه لوله مارپیچ تشکیل شده اند که ابتدا وانتهای این لوله مارپیچ به لوله اصلی ورودی و خروجی متصل می شود و محفظه ای اطراف آن را می پوشاند . معمولا جنس لوله های مارپیچ از فولاد کربن دار یا مس و آلیاژ های آن یا فولاد زنگ نزن و آلیاژهای نیکل می باشد .
معمولا ابعاد این دسته از مبدل ها در مقایسه با سایر مبدل های لوله ای کمتر است زیرا انتقال حرارت در مسیر های منحنی و پیچ دار بیشتر از مسیر مستقیم است .


 
 

+ نوشته شده توسط زارع در چهارشنبه بیست و پنجم دی 1387 و ساعت 21:57 |

معرفي آسفالتين به عنوان يك رسوب هيدروكربني در صنایع نفت
– 1 – آسفالتين
به طور كلي آسفالتين به جامدات رسوب كرده حاصل از افزودن هيدروكربنهاي سبك نظير نرمال پنتان و نرمال هپتان به نفت اطلاق مي شود . به عبارت ديگر آسفالتين يك مولكول پيچيده و غير قابل حل در نرمال آلكانهاي سبك و قابل حل در بنزن مي باشد و مي تواند از نفت يا زغال سنگ مشتق شود . رزين به عنوان كسر نامحلول در پروپان و محلول در نرمال هپتان معرفي شده است كه به مخلوط آن با آسفالتين ، آسفالت گفته مي شود . مشخص شده كه عناصر تشكيل دهنده رسوب آسفالتين به توجه به عامل رسوب دهنده و مخزن نفت متغير است . نسبت H/C بين 1.05 – 1.15 درصد و مقدار اكسيژن بين 0.3 – 4.9 درصد و مقدار نيتروژن بين 0.6 – 3.3 درصد و مقدار گوگرد بين 0.3 – 10.3 درصد تغيير مي كند .

آسفالتين معمولاً به عنوان سنگين ترين و قطبي ترين تركيب نفت معرفي مي شود . آسفالتين داراي مولكولي آماروف است كه ذوب نمي شود و در دماي بالاتر از 300 – 400 درجه سانتيگراد تجزيه مي شود ، به طوري كه هيچ نقطه ذوبي مشاهده نمي شود . نتايج تحقيقات برخي از محققين نشان داده كه آسفالتين نتيجه اكسيداسيون رزين مي باشد كه خود آنها از اكسيداسيون آروماتيك هاي سنگين بدست آمده اند . هيدروژناسيون رزين و آسفالتين منجر به توليد هيدروكربنهاي سنگين مي شود . به طور كلي دو نوع رسوب آسفالتين در ميادين نفتي گزارش شده است . رسوب جامد سخت و درخشنده كه احتمالاً ناشي از تجمع آسفاليتن روي سطح محلول مي باشد و لجنهاي تيره كه به خاطر تشكيل مقادير بزرگ آسفالتين در داخل محلول مي باشد . در حقيقت محيطي كه آسفالتين در آن رسوب مي كند مستقيماً بر طبيعت آسفالتين تأثير مي گذارد . به طوري كه در نسبتهاي بالا از رسوب دهنده ، رسوب آسفالتين كريستالي تر بوده و تمايل به تجمع ناگهاني دارد . همچنين هر چه عدد كربني اين رسوب دهنده كوچكتر باشد ، رسوب كريستالي تر است . موقعي كه آسفالتين توسط تزريق عوامل رسوب دهنده از نفت جدا مي شود رنگ قهوه اي تيره دارد . پس از جدا كردن اجزاي سبكتر ، آسفالتينها رنگ سياه تيره به خود مي گيرند كه شدت آن به غلظت آسفالتين بستگي دارد .
مهمترين سؤال اذهان اغلب محققين در اين زمينه اين است كه حالت حقيقي آسفالتين در مخزن اصلي آن چيست ؟ به عبارت ديگر حالت وجودي آسفالتين قبل از هر گونه اقدام براي جداسازي آن چگونه است ؟ لذا پيشگويي ماهيت آسفالتين در مخزن همواره مودر توجه بوده است . عليرغم تلاشهاي فراوان انجام شده در 60 سال اخير ، اختلاف نظر قابل ملاحظه اي در مورد ساختار و طبيعت آسفالتين در تعادل با نفت ، وجود دارد . توسعه مدلهاي ترموديناميكي ، حلالهاي آسفالتين ، متوقف كننده هاي تشكيل رسوب آن و به طور كلي يافتن راهكارهاي مناسب براي رفع مشكل تشكيل رسوب آسفالتين در مخازن نفتي مستلزم دانش كافي و دقيق از ماهيت حقيقي آن مي باشد كه هنوز نياز به تحقيق و مطالعه بيشتر در اين خصوص احساس مي شود .

تلاشهاي فراواني براي مشخص نمودن ساختمان شيميايي آسفالتين و توسعه يك شكل ساختماني انجام گرفته است . تعيين اندازه هاي ذرات يا مولكولهاي آسفالتين همواره مورد مطالعه محققين بوده است و اثر عوامل مختلف بر آن مورد توجه و اهميت قرار گرفته است . كاربرد روشهاي دستگاهي sasx , esr , nmr , sans ftir ، روشهاي تخريب حرارتي و هيدروليز و اكسيداسيون آسفالتين نشان داده است كه آسفالتين از حلقه هاي آروماتيك و بنزن تشكيل شده است كه زنجيره جانبي متصل به آن هستند . اين آروماتيك هاي كوچك با پيوندهاي پلي متين همراه با اتمهاي گوگرد فراوان به يكديگر متصل هستند . بر اين اساس اشكال ساختماني متفاوت براي آسفالتينها ارائه شده است . اما استفاده از مكانيك مولكولي كه از توابع تحليلي براي كشش پيوند استفاده مي كند و انرژي ساختماني را به حداقل مي رساند ، پس از انجام چهارهزار مرحله مختلف ، ساختمان مولكولي اي را تأييد كرد كه به صورت سه بعدي نشان داده مي شود . بدين ترتيب نشان داده شد كه بر خلاف نظرات قبل آسفالتين يك مولكول سه بعدي است . وقتي مولكول ساده است ، چند پارامتر براي توصيف شكل هندسي آن كافي است . اما اگر مولكول بزرگ و پيچيده باشد نظير آسفالتين ، چون قطبيت در تمام سطح توزيع مي شود ، نمي توان اينگونه عمل كرد .
به هر حال وجود پلي آروماتيك ها در ساختمان مولكولي آسفالتين توسط بسياري از محققين تأييد شده است .
مطالعات انجام شده روي اندازه ذرات يا مولكولهاي آسفالتين نشان داده است كه عوامل بسياري در اندازه ذرات يا توزيع آنها مؤثرند . ملاحظه شده است كه افزايش جرم مولكولي حلال ، باعث كوچكتر شدن اندازه متوسط ذرات شده است . مطالعات درباره نسبت رسوب دهنده نشان داده است كه اندازه متوسط ذرات براي نسبتهاي كوچك رسوب دهنده بزرگتر است . در حقيقت ثابت دي الكتريك رسوب دهنده كه بيانگر توانايي آن براي شكستن نيروهاي جاذبه قطبي بين ذرات آسفالتين است ، نقش مهمي دارد . به طوري كه بزرگتر شدن اين ثابت مي تواند منجر به حل كردن كامل آسفالتين شود . طول زنجير پارافيني نيز توزيع اندازه ذرات را كنترل مي كند . افزايش دما با كاهش قدرت حلاليت نفت ، بر رسوب آسفاليت اثر مي گذارد. بنابراين مولكولهاي بزرگتر زودتر رسوب مي كنند . نتايج ، نشان داده كه اندازه ذرات آسفالتين از يك توزيع نرمال لگاريتمي پيروي مي كند . تغييرا دما بين صفر تا 100 درجه سانتيگراد ، اثر قابل توجهي را نشان مي دهد . افزايش فشار موجب افزايش اندازه ذرات آسفالتين مي شود . بطور كلي اندازه متوسط آن بين 266 تا 495 ميكرون محاسبه شده است .
گروهي از محققين با كاربرد روش SANS براي ساختمان مولكولي آسفالتين و براي حلاليت آن در تولوئن نشان دادند كه اندازه ذرات از تابع توزيع SCHULTZ پيروي مي كند و افزايش دما موجب تجزيه شدن ذرات بزرگتر مي شود . بطوري كه اندازه متوسط اين ذرات تقريباً مستقل از دما است . در اين شرايط تابع توزيع SCHULTZ به تابع توزيع GAUSSLAN تبديل مي شود . آزمايشات هدايت الكتريكي نيز اين تابع توزيع را تأييد كرده است به طوري كه عدم وجود مكانهاي باردار در سطح آسفالتين باعث عدم دستيابي به اجزاي ديگر نفت شده است .
تلاش زيادي براي يافتن وزن مولكولي آسفالتين انجام گرفته و روشهاي متفاوت نظير VPU , SEC , GPC , HPLC براي انجام محاسبات به كار رفته اند اما وجود آروماتيك هاي متراكم باعث به وجود آمدن تمايل شديد آسفالتين به جذب سطحي روي ژل مي گردد كه باعث مي شود روشهاي GPC نامعتبر شود . از سويي فراريت بسيار كم آن باعث ضعف روشهاي اسپكتروسكوپي – جرمي مي شود . در حقيقت VPO بهترين و مناسب ترين روش براي برآورد جرم مولكولي آسفالتين است .

1 – 2 – ماهيت آسفالتين در نفت

همانطور كه از شكل زير پيداست ، آسفالتينها جايگاه ويژه اي را در نفت خام اشغال كرده اند .



مشخص نمودن ماهيت آسفالتين در نفت ، هدف مطالعات بسياري از محققين در چند دهه ي اخير بوده است . گروهي از محققين معتقدند كه آسفالتين به صورت يك ساختار كلوئيدي در نفت وجود دارد كه توسط عوامل پايدار كننده به صورت معلق در آمده است . افزودن حلال باعث جدا شدن اين عوامل از سطح آسفالتين و در نتيجه بر هم خوردن اين پايداري مي گردد . اين عوامل همان رزينها هستند كه به صورت تركيبات قطبي با وزن مولكولي بين 250 تا 1000 گرم بر مول مي باشند . اين حالت آسفالتين توسط روشهاي ميكروسكوپي تأييد شده است كه در آن آسفالتين همراه با مولكولهاي بزرگ زرين ، مايسلهايي را تشكيل مي دهد كه در نفت به صورت معلق و پراكنده در مي آيد .
دسته ديگر از مطالعات بر اساس تشكيل مايسلهاي آسفالتين در نفت و انجام واكنشهاي پليمريزاسيون به هنگام تشكيل رسوب انجام شده است . آزمايشات تجربي فراواني براي مشخص نمودن غلظت بحراني مايسلها انجام گرفته است كه عمدتاً براي مخلوط آسفالتين و حلالهايي نظير تولوئن بوده است . از روشهاي اندازه گيري كشش سطحي براي تأييد اين وضعيت آسفالتين استفاده شده است .
بسياري از محققين هم معتقدند كه آسفالتين به صورت مولكولي در نفت حل مي شود كه مي تواند داراي ساختمان مشابه و يكسان براي تمام مولكولها باشد تا توزيعي از اندازه و وزن مولكولي داشته باشد . اين مولكولها اساساً كروي هستند كه تمايل به خوشه اي شدن دارند . حضور آسفالتين در نفت به صورت مولكولي به شدت به حضور ساير اجزاي نفت بستگي دارد . از آنجا كه حلاليت مولكولي پايه و اساس تعادل ترموديناميكي است ، نتايج حاصل از مدلهاي ترموديناميكي بر اين اساس و بازگشت پذيري فرايند تشكيل رسوب آسفالتين ، ماهيت مولكولي آن را در نفت تأييد كرده است .

برخي از محققين هم معتقدند كه مولكولها يا ذرات آسفالتين در نفت مي توانند به صورت حلاليت تلفيقي از حلالهاي كلوئيدي وجود داشته باشند . نتايج تجربي نشان داده است كه رسوب آسفالتين حاصل از دو بخش كلوئيدي و مولكولي است كه هريك بطور مجزا عمل مي كنند .

زب

آمار سایت













+ نوشته شده توسط زارع در جمعه یکم آذر 1387 و ساعت 21:58 |

چرخه سوخت هسته ای: از استخراج اورانيوم تا توليد انرژی

اورانيوم که ماده خام اصلی مورد نياز برای توليد انرژی در برنامه های صلح آميز يا نظامی هسته ای است، از طريق استخراج از معادن زيرزمينی يا سر باز بدست می آيد. اگر چه اين عنصر بطور طبيعی در سرتاسر جهان يافت ميشود اما تنها حجم کوچکی از آن بصورت متراکم در معادن موجود است.

هنگامی که هسته اتم اورانيوم در يک واکنش زنجيره ای شکافته شود مقداری انرژی آزاد خواهد شد.

برای شکافت هسته اتم اورانيوم، يک نوترون به هسته آن شليک ميشود و در نتيجه اين فرايند، اتم مذکور به دو اتم کوچکتر تجزيه شده و تعدادی نوترون جديد نيز آزاد ميشود که هرکدام به نوبه خود ميتوانند هسته های جديدی را در يک فرايند زنجيره ای تجزيه کنند

مجموع جرم اتمهای کوچکتری که از تجزيه اتم اورانيوم بدست می آيد از کل جرم اوليه اين اتم کمتر است و اين بدان معناست که مقداری از جرم اوليه که ظاهرا ناپديد شده در واقع به انرژی تبديل شده است، و اين انرژی با استفاده از رابطه

E=MC۲

 يعنی رابطه جرم و انرژی که آلبرت اينشتين نخستين بار آنرا کشف کرد قابل محاسبه است.

اورانيوم به صورت دو ايزوتوپ مختلف در طبيعت يافت ميشود. يعنی اورانيوم

U۲۳۵ يا U۲۳۸

 که هر دو دارای تعداد پروتون يکسانی بوده و تنها تفاوتشان در سه نوترون اضافه ای است که در هسته

U۲۳۸

 وجود دارد. اعداد ۲۳۵ و ۲۳۸ بيانگر مجموع تعداد پروتونها و نوترونها در هسته هر کدام از اين دو ايزوتوپ است

برای بدست آوردن بالاترين بازدهی در فرايند زنجيره ای شکافت هسته بايد از اورانيوم ۲۳۵ استفاده کرد که هسته آن به سادگی شکافته ميشود. هنگامی که اين نوع اورانيوم به اتمهای کوچکتر تجزيه ميشود علاوه بر آزاد شدن مقداری انرژی حرارتی دو يا سه نوترون جديد نيز رها ميشود که در صورت برخورد با اتمهای جديد اورانيوم بازهم انرژی حرارتی بيشتر و نوترونهای جديد آزاد ميشود

اما بدليل "نيمه عمر" کوتاه اورانيوم ۲۳۵ و فروپاشی سريع آن، اين ايزوتوپ در طبيعت بسيار نادر است بطوری که از هر ۱۰۰۰ اتم اورانيوم موجود در طبيعت تنها هفت اتم از نوع

U۲۳۵ 

 بوده و مابقی از نوع سنگينتر

U۲۳۸ 

 است

کشورهای اصلی توليد کننده اورانيوم

ستراليا  چين  کانادا قزاقستان  اميبيا    نيجر   روسيه   ازبکستان

سنگ معدن اورانيوم بعد از استخراج، در آسيابهائی خرد و به گردی نرم تبديل ميشود. گرد بدست آمده سپس در يک فرايند شيميائی به ماده جامد زرد رنگی تبديل ميشود که به کيک زرد موسوم است. کيک زرد دارای خاصيت راديو اکتيويته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانيوم تشکيل ميدهد.

دانشمندان هسته ای برای دست يابی هرچه بيشتر به ايزوتوپ نادر

 U۲۳۵ 

 که در توليد انرژی هسته ای نقشی کليدی دارد، از روشی به موسوم به غنی سازی استفاده می کنند. برای اين کار، دانشمندان ابتدا کيک زرد را طی فرايندی شيميائی به ماده جامدی به نام هگزافلوئوريد اورانيوم تبديل ميکنند که بعد از حرارت داده شدن در دمای حدود ۶۴ درجه سانتيگراد به گاز تبديل ميشود

 

کيک زرد دارای خاصيت راديو اکتيويته است و ۶۰ تا ۷۰ درصد آنرا اورانيوم تشکيل ميدهد

هگزافلوئوريد اورانيوم که در صنعت با نام ساده هگز شناخته ميشود ماده شيميائی خورنده ايست که بايد آنرا با احتياط نگهداری و جابجا کرد. به همين دليل پمپها و لوله هائی که برای انتقال اين گاز در تاسيسات فراوری اورانيوم بکار ميروند بايد از آلومينيوم و آلياژهای نيکل ساخته شوند. همچنين به منظور پيشگيری از هرگونه واکنش شيميايی برگشت ناپذير بايد اين گاز را دور از معرض روغن و مواد چرب کننده ديگر نگهداری کرد

هدف از غنی سازی توليد اورانيومی است که دارای درصد بالايی از ايزوتوپ

U۲۳۵ 

 باشد.

اورانيوم مورد استفاده در راکتورهای اتمی بايد به حدی غنی شود که حاوی ۲ تا ۳ درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد، در حالی که اورانيومی که در ساخت بمب اتمی بکار ميرود حداقل بايد حاوی ۹۰ درصد اورانيوم ۲۳۵ باشد.

يکی از روشهای معمول غنی سازی استفاده از دستگاههای سانتريفوژ گاز است.

سانتريفوژ از اتاقکی سيلندری شکل تشکيل شده که با سرعت بسيار زياد حول محور خود می چرخد. هنگامی که گاز هگزا فلوئوريد اورانيوم به داخل اين سيلندر دميده شود نيروی گريز از مرکز ناشی از چرخش آن باعث ميشود که مولکولهای سبکتری که حاوی اورانيوم ۲۳۵ است در مرکز سيلندر متمرکز شوند و مولکولهای سنگينتری که حاوی اورانيوم ۲۳۸ هستند در پايين سيلندر انباشته شوند


اورانيوم ۲۳۵ غنی شده ای که از اين طريق بدست می آيد سپس به داخل سانتريفوژ ديگری دميده ميشود تا درجه خلوص آن باز هم بالاتر رود. اين عمل بارها و بارها توسط سانتريفوژهای متعددی که بطور سری به يکديگر متصل ميشوند تکرار ميشود تا جايی که اورانيوم ۲۳۵ با درصد خلوص مورد نياز بدست آيد.

آنچه که پس از جدا سازی اورانيوم ۲۳۵ باقی ميماند به نام اورانيوم خالی يا فقير شده شناخته ميشود که اساسا از اورانيوم ۲۳۸ تشکيل يافته است. اورانيوم خالی فلز بسيار سنگينی است که اندکی خاصيت راديو اکتيويته دارد و از آن برای ساخت گلوله های توپ ضد زره پوش و اجزای برخی جنگ افزار های ديگر از جمله منعکس کننده نوترونی در بمب اتمی استفاده ميشود.

يک شيوه ديگر غنی سازی روشی موسوم به ديفيوژن يا روش انتشاری است.

دراين روش گاز هگزافلوئوريد اورانيوم به داخل ستونهايی که جدار آنها از اجسام متخلخل تشکيل شده دميده ميشود. سوراخهای موجود در جسم متخلخل بايد قدری از قطر مولکول هگزافلوئوريد اورانيوم بزرگتر باشد.

در نتيجه اين کار مولکولهای سبکتر حاوی اورانيوم ۲۳۵ با سرعت بيشتری در اين ستونها منتشر شده و تفکيک ميشوند. اين روش غنی سازی نيز بايد مانند روش سانتريفوژ بارها و باره تکرار شود

راکتور هسته ای وسيله ايست که در آن فرايند شکافت هسته ای بصورت کنترل شده انجام ميگيرد. انرژی حرارتی بدست آمده از اين طريق را می توان برای بخار کردن آب و به گردش درآوردن توربين های بخار ژنراتورهای الکتريکی مورد استفاده قرار داد.

اورانيوم غنی شده ، معمولا به صورت قرصهائی که سطح مقطعشان به اندازه يک سکه معمولی و ضخامتشان در حدود دو و نيم سانتيمتر است در راکتورها به مصرف ميرسند. اين قرصها روی هم قرار داده شده و ميله هايی را تشکيل ميدهند که به ميله سوخت موسوم است. ميله های سوخت سپس در بسته های چندتائی دسته بندی شده و تحت فشار و در محيطی عايقبندی شده نگهداری ميشوند.

در بسياری از نيروگاهها برای جلوگيری از گرم شدن بسته های سوخت در داخل راکتور، اين بسته ها را داخل آب سرد فرو می برند. در نيروگاههای ديگر برای خنک نگه داشتن هسته راکتور ، يعنی جائی که فرايند شکافت هسته ای در آن رخ ميدهد ، از فلز مايع (سديم) يا گاز دی اکسيد کربن استفاده می شود

برای توليد انرژی گرمائی از طريق فرايند شکافت هسته ای ، اورانيومی که در هسته راکتور قرار داده ميشود بايد از جرم بحرانی بيشتر (فوق بحرانی) باشد. يعنی اورانيوم مورد استفاده بايد به حدی غنی شده باشد که امکان آغاز يک واکنش زنجيره ای مداوم وجود داشته باشد

1- هسته راکتور

2-پمپ خنک کننده

3- ميله های سوخت

4- مولد بخار

5- هدايت بخار به داخل توربين مولد برق

 

برای تنظيم و کنترل فرايند شکافت هسته ای در يک راکتور از ميله های کنترلی که معمولا از جنس کادميوم است استفاده ميشود. اين ميله ها با جذب نوترونهای آزاد در داخل راکتور از تسريع واکنشهای زنجيره ای جلوگيری ميکند. زيرا با کاهش تعداد نوترونها ، تعداد واکنشهای زنجيره ای نيز کاهش ميابد.

حدودا ۴۰۰ نيروگاه هسته ای در سرتاسر جهان فعال هستند که تقريبا ۱۷ درصد کل برق مصرفی در جهان را تامين ميکنند. از جمله کاربردهای ديگر راکتورهای هسته ای، توليد نيروی محرکه لازم برای جابجايی ناوها و زيردريايی های اتمی است

برای بازيافت اورانيوم از سوخت هسته ای مصرف شده در راکتور از عمليات شيميايی موسوم به بازفراوری استفاده ميشود. در اين عمليات، ابتدا پوسته فلزی ميله های سوخت مصرف شده را جدا ميسازند و سپس آنها را در داخل اسيد نيتريک داغ حل ميکنند

در نتيجه اين عمليات، ۱% پلوتونيوم ، ۳% مواد زائد به شدت راديو اکتيو و ۹۶% اورانيوم بدست می آيد که دوباره ميتوان آنرا در راکتور به مصرف رساند

راکتورهای نظامی اين کار را بطور بسيار موثرتری انجام ميدهند. راکتور و تاسيسات باز فراوری مورد نياز برای توليد پلوتونيوم را ميتوان بطور پنهانی در داخل ساختمانهای معمولی جاسازی کرد. به همين دليل، توليد پلوتونيوم به اين طريق، برای هر کشوری که بخواهد بطور مخفيانه تسليحات اتمی توليد کند گزينه جذابی خواهد بود

استفاده از پلوتونيوم به جای اورانيوم در ساخت بمب اتمی مزايای بسياری دارد. تنها چهار کيلوگرم پلوتونيوم برای ساخت بمب اتمی با قدرت انفجار ۲۰ کيلو تن کافی است. در عين حال با تاسيسات بازفراوری نسبتا کوچکی ميتوان چيزی حدود ۱۲ کيلوگرم پلوتونيوم در سال توليد کرد

کلاهک هسته ای شامل گوی پلوتونيومی است که اطراف آنرا پوسته ای موسوم به منعکس کننده نوترونی فرا گرفته است. اين پوسته که معمولا از ترکيب بريليوم و پلونيوم ساخته ميشود، نوترونهای آزادی را که از فرايند شکافت هسته ای به بيرون ميگريزند، به داخل اين فرايند بازمی تاباند

بمب پلوتونيومی

1- منبع يا مولد نوترونی

2- هسته پلوتونيومی

3- پوسته منعکس کننده (بريليوم)

4- ماده منفجره پرقدرت

5- چاشنی انفجاری

برای کشور يا گروه تروريستی که بخواهد بمب اتمی بسازد، توليد پلوتونيوم با کمک راکتورهای هسته ای غير نظامی از تهيه اورانيوم غنی شده آسانتر خواهد بود. کارشناسان معتقدند که دانش و فناوری لازم برای طراحی و ساخت يک بمب پلوتونيومی ابتدائی، از دانش و فنآوری که حمله کنندگان با گاز اعصاب به شبکه متروی توکيو در سال ۱۹۹۵ در اختيار داشتند پيشرفته تر نيست.

چنين بمب پلوتونيومی ميتواند با قدرتی معادل ۱۰۰ تن تی ان تی منفجر شود، يعنی ۲۰ مرتبه قويتر از قدرتمندترين بمبگزاری تروريستی که تا کنون در جهان رخ داده است

هدف طراحان بمبهای اتمی ايجاد يک جرم فوق بحرانی ( از اورانيوم يا پلوتونيوم) است که بتواند طی يک واکنش زنجيره ای مداوم و کنترل نشده، مقادير متنابهی انرژی حرارتی آزاد کند.

يکی از ساده ترين شيوه های ساخت بمب اتمی استفاده از طرحی موسوم به "تفنگی" است که در آن گلوله کوچکی از اورانيوم که از جرم بحرانی کمتر بوده به سمت جرم بزرگتری از اورانيوم شليک ميشود بگونه ای که در اثر برخورد اين دو قطعه، جرم کلی فوق بحرانی شده و باعث آغاز واکنش زنجيره ای و انفجار هسته ای ميشود.

کل اين فرايند در کسر کوچکی از ثانيه رخ ميدهد.

جهت توليد سوخت مورد نياز بمب اتمی، هگزا فلوئوريد اورانيوم غنی شده را ابتدا به اکسيد اورانيوم و سپس به شمش فلزی اورانيوم تبديل ميکنند. انجام اين کار از طريق فرايندهای شيميائی و مهندسی نسبتا ساده ای امکان پذير است

قدرت انفجار يک بمب اتمی معمولی حداکثر ۵۰ کيلو تن است، اما با کمک روش خاصی که متکی بر مهار خصوصيات جوش يا گداز هسته ای است ميتوان قدرت بمب را افزايش داد.

در فرايند گداز هسته ای ، هسته های ايزوتوپهای هيدروژن به يکديگر جوش خورده و هسته اتم هليوم را ايجاد ميکنند. اين فرايند هنگامی رخ ميدهد که هسته های اتمهای هيدروژن در معرض گرما و فشار شديد قرار بگيرند. انفجار بمب اتمی گرما و فشار شديد مورد نياز برای آغاز اين فرايند را فراهم ميکند.

طی فرايند گداز هسته ای نوترونهای بيشتری رها ميشوند که با تغذيه واکنش زنجيره ای، انفجار شديدتری را بدنبال می آورند. اينگونه بمبهای اتمی تقويت شده به بمبهای هيدروژنی يا بمبهای اتمی حرارتی موسومند

 


 

 

 



This site is � Copyright CPH 2004-2005, All Rights Reserved.

+ نوشته شده توسط زارع در دوشنبه شانزدهم اردیبهشت 1387 و ساعت 17:15 |
هسته ای چیست؟
اورانیومی که از زمین استخراج می‌شود، بلافاصله قابل استفاده در نیروگاههای تولید انرژی نیست. برای آنکه بتوان بیشترین بازده را از اورانیوم به دست آورد، فرآیندهای مختلفی روی سنگ معدن اورانیوم صورت می‌گیرد تا غلظت ایزوتوپ u-235 که قابل شکافت است، افزایش یابد.
چرخه سوخت اورانیوم نسبت به سوخت های رایج دیگر، از جمله ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، به مراتب پیچیده تر و متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم را چرخه سوخت هسته ای نیز می‌گویند. چرخه سوخت هسته ای از دو بخش انتهای جلویی و انتهای عقبی ( front end , Back end ) تشکیل شده است. انتهای جلویی چرخه، مراحلی است که منجر به آماده سازی اورانیوم به عنوان سوخت رآکتور هسته ای می‌شود و شامل استخراج از معدن، آسیاب کردن، تبدیل، غنی سازی و تولید سوخت است.
هنگامی که اورانیوم به عنوان سوخت مصرف شد و انرژی از آن به دست می‌آمد، انتهای عقبی چرخه آغاز می‌شود تا ضایعات هسته ای به انسان و محیط زیست آسیبی نرسانند. این بخش عقبی شامل انبار داری موقتی، بازفرآوری کردن انبار نهایی است.

اکتشاف و استخراج
ذخایر طبیعی اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم است که براساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه می‌شود. با تکنیک‌ها و روش های زمین شناسی، معدن اورانیوم شناسایی می‌شود و نمونه هایی از سنگ معدن به آزمایشگاه فرستاده می‌شود. در آنجا، محلولی از سنگ معدن تهیه می‌کنند و اورانیوم ته نشین شده را مورد بررسی قرار می‌دهند تا بفهمند چه مقدار اورانیوم را می‌توان از آن معدن استخراج کرد و چقدر هزینه می‌برد.
اورانیوم موجود در طبیعت معمولاً از دو ایزوتوپ u-235 و u-238 تشکیل می‌شود که فراوانی آنها به ترتیب 71/0 درصد و 28/99 درصد است.
هنگامی که معدن شناسایی شد، به سه روش می‌توان اورانیوم را استخراج کرد: استخراج از سطح زمین، استخراج ازمعادن زیرزمینی و تصفیه در معدن. دو روش نخست همانند دیگر روش های استخراج فلزات هستند، ولی در روش سوم که در ایالات متحده استفاده می‌شود، سنگ معدن در خود معدن تصفیه می‌شود و اورانیوم بدست می‌آید. سنگ معدن اورانیوم معمولا از اکسید اورانیوم (u3o8) تشکیل شده است و غلظت آن در سنگ معدن بین 05/0 تا 3/0 درصد تغییر می‌کند.
البته این تنها منبع اورانیوم نیست. اورانیوم در برخی معادن فسفات با منشأ دریایی نیز وجود دارد که البته فراوانی بسیار کمی دارد، به طوری که حداکثر به 200 ذره در میلیون ذره می‌رسد. از آنجایی که این معادن فسفات مقادیر انبوهی تولید دارند، می‌توان اورانیوم را با قیمت معولی استحصال کرد.

آسیاب کردن
پس از استخراج سنگ معدن، تکه سنگ‌ها به آسیاب فرستاده می‌شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هایی که با ابعاد یکسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریک از دیگر اتم‌ها جدا می‌شود، محلول غنی شده از اورانیوم تصفیه می‌شود و خشک می‌شود. محصول به دست آمده، کنستانتره جامد اورانیوم است که کیک زرد نامیده می‌شود.

تبدیل
کیک زرد جامد است، ولی مرحله بعد ( غنی سازی ) از تکنولوژی بخصوصی بهره می‌برد که نیازمند حالت گازی است. بنابراین کنستانتره اکسید اورانیوم جامد طی فرآیندی شیمیایی به هگزافلورایداورانیوم ( UF6 ) تبدیل می‌شود. UF6 در دمای اتاق جامد است، ولی در دمایی نه چندان بالا به گاز تبدیل می‌شود.

غنی سازی
برای ادامه یک واکنش زنجیره هسته ای در قلب یک رآکتور آب سبک، غلظت طبیعی اورانیوم 235 بسیار اندک است. برای آنکه UF6 به دست آمده در مرحله تبدیل، به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شکافت آن را غنی کرد. البته سطح غنی سازی بسته به کاربرد سوخت هسته ای متفاوت است. برای یک رآکتور آب سبک، سوختی با 5 درصد اورانیوم 235 مورد نیاز است؛ در حالی که در یک بمب اتمی، سوخت هسته ای باید حداقل 90 درصد غنی شده باشد.
غنی سازی با استفاده از یک یا چند روش جداسازی ایزوتوپ های سنگین و سبک صورت می‌گیرد. در حال حاضر، دو روش رایج برای غنی سازی اورانیوم وجود دارد که عبارتند از انتشار گاز و سنتریفوژ گاز.
در روش انتشار گازی ( دیفیوژن )، گاز طبیعی UF6 با فشار بالا از یک سری سدهای انتشاری عبور می‌کند. این سدها که غشاهای نیمه تراوا هستند، اتمهای سبک تر را با سرعت بیشتری عبور می‌دهند، در نتیجه UF6235 سریع تر از UF6238 عبور می‌کند. با تکرار این فرآیند در مراحل مختلف گازی نهایی به دست می‌آید که غلظت u235 بیشتری دارد. مهم ترین عیب این روش این است که جداسازی ایزوتوپ های سبک در هر مرحله نرخ نسبتاً پایینی دارد، لذا برای رسیدن به سطح غنی سازی مطلوب باید این فرآیند را به دفعات زیادی تکرار کرد که این، خود نیازمند امکانات زیاد و مصرف بالای انرژی الکتریکی است و به دنبال آن هزینه عملیات نیز بسیار افزایش خواهد یافت.
در روش سانتریفور گاز، گاز UF6 طبیعی را به مخزن هایی استوایی تزریق می‌کنند و گاز را با سرعت بسیار زیادی می‌چرخانند. نیروی گریز از مرکز موجب می‌شود UF6235 که اندکی از UF6238 سبک تر است، از مولکول سنگین تر جدا شود.
این فرآیند در مجموعه ای از مخزن‌ها صورت می‌گیرد و در نهایت، اورانیوم با سطح غنی شده مطلوب به دست می‌آید. هر چند روش سنتریفوژ گازی نیازمند تجهیزات گرانقیمتی است، هزینه انرژی آن نسبت به روش قبلی کمتر است.
امروز فناوری های غنی سازی جدیدی نیز توسعه یافته است، که همگی بر پایه استفاده از لیزر پیشرفت کرده اند. این روش‌ها که روش جداسازی ایزوتوپ با لیزر بخار اتمی (AVLIS) و جداسازی ایزوتوپ با لیزر مولکولی (MLIS) نام دارند، می‌توانند مواد خام بیشتری رادر هر مرحله غنی کنند و سطح غنی سازی آنها نیز بالاتر است.

ساخت میله های سوخت
تولید میله سوخت، آخرین مرحله انتهای جلویی در چرخه سوخت هسته ای است. اورانیوم غنی شده که هنوز به شکل UF6 است، باید به پودر دی اکسید اورانیوم (UO2) تبدیل شود تا به عنوان سوخت هسته ای قابل استفاده باشد، پودر UO2 سپس فشرده می‌شود و به شکل قرص در می‌آید. قرص های در معرض حرارت با دمای بالا قرار می‌گیرند تا به قرص های سرامیکی تبدیل شوند. پس از طی چند فرآیند فیزیکی، قرص هایی سرامیکی با ابعاد یکسان حاصل می‌شود. حال، متناسب با طراحی رآکتور و نوع سوخت مورد نیاز، این قرص های کوچک را در دسته دسته کرده و در لوله ای بخصوص قرار می‌دهند. این لوله از آلیاژ بخصوصی ساخته شده است که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و در عین حال از رسانایی حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. حال میله سوخت آماده شده است و برای استفاده در رآکتور به نیروگاه فرستاده می‌شود.

انتهای عقبی چرخه سوخت هسته ای: مدیریت زباله های هسته ای
در نیروگاه هسته ای هم مثل دیگر فعالیت های بشری، ضایعاتی تولید می‌شود که به دلیل حساسیت مضاعف زباله های رادیواکتیو، مدیریت زمان ضایعات باید تحت قوانین و محدودیت های خاصی صورت بگیرد.
در هر هشت مگاوات ساعت انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاه هسته ای، 30 گرم زباله رادیواکتیو به وجود می‌آید. برای تولید همین مقدار برق با استفاده از زغال سنگ پر کیفیت، هشت هزار کیلوگرم دی اکسید کربن تولید می‌شود که در دما و فشار جو، 3 استخر المپیک را پر می‌کند. می‌بینید حجم زباله های رادیواکتیو بسیار کمتر است، ولی خطر آنها به مراتب بیشتر است و مراقبت از آنها به مراتب بیشتر است و مراقبت از آنها ضرورتی تر و دشوارتر. زباله های رادیواکتیو براساس مقدار و نوع ماده رادیواکتیو به 3 گروه تقسیم می‌شوند:

الف- سطح پایین: لباس حفاظتی، لوازم، تجهیزات و فیلترهایی که حاوی مواد رادیواکتیو با عمر کوتاه هستند. این‌ها نیازی به پوشش حفاظتی ندارند و معمولاً فشرده شده یا آتش زده می‌شوند و در چاله های کم عمق دفن شده و انبار می‌شوند.

ب- سطح متوسط: رزین ها، پس مانده های شیمیایی، پوشش میله سوخت و مواد نیروگاههای برق هسته ای جزو زباله های سطح متوسط طبقه بندی می‌شوند. اینها عموما عمر کوتاهی دارند، ولی نیاز به پوشش محافظ دارند. این زباله‌ها را می‌توان درون بتون قرار داد و در مخزن زباله‌ها گذاشت.

ج- سطح بالا: همان سوخت مصرف شده راکتورها است و نیاز به پوشش حفاظتی و سردسازی دارند. مراحل مدیریت این ضایعات عبارتند از:

انبارداری موقتی
سوخت مصرف شده که از رآکتور خارج می‌شود، بسیار داغ و رادیواکتیو است و تشعشع و یونهای فراوانی را می‌تاباند. از این رو باید هم آن را سرد کرد و هم از تابیدن پرتوهای رادیواکتیو آن به محیط جلوگیری کرد. در کتار هر رآکتور، استخرهایی برای انبار کردن سوخت مصف شده وجود دارد. این استخرها، مخزن هایی بتونی مسلح به لایه های فولاد زنگ نزن هستند که 8 متر عمق دارند و پر از آب هستند. آب هم میله های سوخت مصرف شده را خنک می‌کند و هم به عنوان پوششی حفاظتی در برابر تابش رادیواکتیو عمل می‌کند. به مرور زمان، شدت گرما و تابش رادیواکتیو کاهش می‌یابد، به طوری که پس از چهل سال، به یک هزارم مقدار اولیه ( زمانی که از رآکتور خارج شده بود ) می‌رسد.

بازفرآوری انبارنهایی
3 درصد سوخت مصرف شده در یک رآکتور آب سبک را ضایعات بسیار خطرناک رادیواکتیو است. این مواد را می‌توان با روش های شیمیایی از یکدیگر جدا کرد و اگر شرایط اقتصادی و قوانین حقوقی اجازه دهد، می‌توان سوخت مصرف شده را برای تهیه سوخت هسته ای جدید بازیافت کرد.
کارخانه هایی در فرانسه و انگلستان وجود دارند که مرحله بازفرآوری سوخت نیروگاههای کشورهای اروپای و ژاپن را انجام می‌دهند. البته این کار در ایالات متحده ممنوع است.
رایج ترین شیوه بازفرآوری، purex نام دارد که مخفف عبارت جداسازی اورانیوم و پلوتونیوم است. ابتدا میله های سوختی را از یکدیگر جدا می‌کنند و در اسید نیتریک حل می‌کنند؛ سپس با استفاده از مخلوطی از فسفات تری بوتیل و یک حلال هیدرو کربن، اورانیوم و پلوتونیوم مصرف نشده را جدا می‌کنند و به عنوان سوخت جدید به مراحل تهیه سوخت می‌فرستند. ضایعات هسته ای سطح بالا را پس از جدا سازی، حرارت می‌دهند تا به پودر تبدیل شود. پس از فرآیند که آهی کردن خوانده می‌شود، پودر را به شیشه مخلوط می‌کنند تا ضایعات را در محفظه ای محبوس کنند. این فرآیند شیشه سازی نام دارد. شیشه مایع برای ذخیره سازی درون محفظه هایی از جنس فولاد ضد زنگ قرار می‌گیرند و این محفظه‌ها را در منطقه ای پایدار ( از نظر جغرافیایی ) انبار می‌کنند. پس از یک هزار سال، شدت تابش های رادیواکتیو ضایعات هسته ای به مقدار طبیعی کاهش پیدا می‌کند. این نقطه تا به امروز، انتهای چرخه سوخت هسته ای است.

+ نوشته شده توسط زارع در دوشنبه شانزدهم اردیبهشت 1387 و ساعت 17:8 |

نفت به طرق زیادی تعریف شده است ولی می توان انرا به طور نسبتا گسترده به شکل یک مخلوط گازی و مایع یا جامد از هیدرو کربن ها یا مشتقات هیدروکربنه در نظر گرفت که به طور طبیعی در زمین وجود دارند. نفت گازی  از هیدرو کربن های سبکتر تشکیل شده که فراوان ترین انها CH4 است که بیشتر به گاز طبیعی معروف است . نفت مایع از هیدروکربن های مایع تشکیل می شود ولی شامل نسبتهای متغیری از گازها ی محلول و واکسها (هیدروکربن های جامد) و مواد قیری نیز هست . نفت مایع بیشترنفت خام خوانده می شود. نفت جامد و نیمه جامد از هیدروکربن های سنگین تر و مواد قیری تشکیل می شود و مکررا به قیر یا اسفالت مشهور بوده است.

شیمی فرایند پالایش عمدتا نه تنها با تولید محصولات بهتر بلکه با تولید مواد قابل فروش نیز سروکار دارد. با این حال فرایند های پالایش را می توان به سه نوع اصلی تقسیم کرد:

1- جدا سازی : تقسیم نفت خام به جریان های مختلف بسته به ماهیت ماده خام.

2-تبدیل :تولید مواد قابل فروش از نفت خام معموبا با تغییرات اسکلتی یا حتی با تغییر نوع شیمیایی اجزای نفت خام.

3-عملیات تکمیل: خالص سازی جریان های مختلف محصولات به وسیله انواعی از فرایند ها که اساسا نا خالصی های محصولات را جدا می سازند.

پالایش نفت تفکیک نفت به اجزا و عملیات بعدی روی این اجزا جهت تبدیل انها به محصولات نفتی است. اکثر محصولات نفتی  شامل کروسن ها ‘سوخت های نفتی ‘روغنهای روانکاری و واکسها اجزایی از نفت هستند که برای جدا سازی اجزای نا مطلوب تحت عملیات قرار گرفته اند محصولات دیگر مثلا بنزینها و حلالهای آروماتیک و حتی بعضی اسفالت ها کلا یا تا حدی مصنوعی اند از این نظر که ترکیباتی دارند که حصول انها با جدا سازی مستقیم این مواد از نفت خام غیر ممکن است. انها از فرایند های شیمیایی نتیجه می شوند که طبیعت مولکولی اجزای منتخب نفت خام را تغییر می دهند به عبارت دیگر انها محصولات پالایش هستند یا محصولات پالایش شده هستند. پالایش نفت خام یک سری پیچیده از مراحل است که به وسیله انها ماده خام اولیه سرانجام به محصولات قابل فروش با کیفیت مطلوب ‘و شاید انچه که مهمتر است‘در مقادیر اعمال شده توسط بازار تبدیل می شود.

روش های جز به جز کردن موجود برای صنعت نفت امکان درجه موثر معقولی از جداسازی مخلوطهای هیدروکربنی را فراهم می کنند. با این حال مشکلات عبارتند از تفکیک اجزای نفت بدون هیچ تغییری در ساختار مولکولی انها و حصول این اجزا در حالتی اساسا خالص . بدینسان روند کلی عبرتست از به کا رگیری تکنیکهایی که اجزا را براساس اندازه مولکولی و نوع مولکول جدا می کنند.

 

 با این حال در حالت کلی تر درست است که موفقیت هر روش تقطیر جز به جز آزمایش شده نه فقط شامل کاربرد یک تکنیک خاص بلکه شامل استفاده از چند تکنیک ادغام شده است‘خصوصا ان تکنیک هایی که شامل استفاده از خواص شیمیای و فیزیکی برای تمایز بین اجزای مختلف هستند.به عنوان مثال فرایند های استاندارد تفکیک اجزایی فیزیکی مورد استفاده در صنعت نفت علاوه بر جذب توسط مواد فعال سطحی (فرایندهای)تقطیر و عملیات با حلالها هستند.

 


+ نوشته شده توسط زارع در یکشنبه پانزدهم اردیبهشت 1387 و ساعت 23:48 |