دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
میزان مصرف بنزین در داخل کشور روزانه 70 میلیون لیتر است که از این مقدار تنها حدود 40 میلیون لیتر آن در داخل کشور تولید شده و بقیه از خارج وارد می شود. از طرفی با وجود پالایش نفت در 9 پالایشگاه کشور، روند مصرف فراورده های نفتی درایران به نحوی است که کمبود بنزین از مرز 30 میلیون لیتر در روز خواهد گذشت. هر چند نفت سفید و نفت کوره مازاد بر نیاز است، ما کمبود گازوئیل طی سالهای آتی قابل پیش بینی است. هزینه بسیار زیاد واردات بنزین موتور که از مرز 4 میلیارد دلار درسال نیز خواهد گذشت، نیاز به بررسی ویافتن یک راه حل منطقی دارد. بنابراین باید پالایشگاه های جدید احداث کرد و پالایشگاههای موجود را بهینه سازی کرد تا محصولاتی منطبق بر استاندارد های بین المللی ونیاز جامعه تولید شود. پس برای مواجهه با بحران فوق دو راه حل وجود دارد:
1) توسعه و استفاده از موتورهای دیزل کارآمد برای خودروهای سواری.
2) احداث پالایشگاه های جدید و بهینه سازی پالایشگا ه های موجود با هدف حداکثر تولید بنزین موتور و حداقل تولید نفت کوره.
در ایران که فعلاً راه حل دوم یعنی احداث پالایشگاه های جدید مد نظر است. در این تحقیق، به بررسی فرآیند های تبدیل ثانویه موجود با هدف تولید حداکثر بنزین و حداقل تولید محصولات سنگین تر پرداخته شده است. همچنین ساختارتک تک پالایشگاه های موجود بررسی شده و راهکارهایی برای افزایش تولید محصولات سبک از جمله بنزین و کاهش تولید محصولات سنگین تر منطبق با استاندارد های بین المللی و نیاز جامعه، برای هریک از پالایشگاهها ارائه شده است.
هر آنچه باید درباره بنزین بدانیم :
بنزین سیالی ارزشمند است و اهمیت آن برای اقتصاد کشورها همانند اهمیت خون برای بدن انسان هاست. آنچه مسلم است، بدون بنزین و گازوئیل دنیایی که ما می شناسیم متوقف شده و دیگر در آن از حرکت و پویایی اثری نخواهد بود. امروزه فقط در کشور آمریکا سالانه 130 میلیارد گالن (تقریباً معادل 500 میلیارد لیتر) بنزین مصرف می شود. حال سوال این است که در بنزین چیست که آن را این گونه مهم و ارزشمند ساخته است !؟
بنزین هیدروکربنی است که تنها از هیدروژن و کربن تشکیل می شود و ساختار آن زنجیری شکل است. مولکولهای بنزین در هر زنجیره خود بین 7 تا 11 اتم کربن دارند. در زیر چند آرایش اتمی مولکول های بنزین مشاهده می شود.
زمانی که بنزین در شرایط ایده آل و با اکسیژن کافی بسوزد، محصول دی اکسید کربن (حاصل از سوختن اتم های کربن بنزین) و مقداری آب (حاصل از سوختن اتم های هیدروژن در بنزین) و مقدار زیادی حرارت خواهد بود. یک گالن بنزین 132 میلیون ژول انرژی در خود دارد که معادل 125000 بی تی یو یا 36650 وات ساعت است. این میزان انرژی ( در یک گالن بنزین) معادل انرژی حاصل از 24 ساعت کارکرد یک بخاری برقی 1500 وات با تمام ظرفیتش می باشد. اگر انسان می توانست بنزین را بخورد، ارزش غذایی یک گالن آن معادل 31000 کالری بود. یعنی معادل انرژی و کالری موجود در 110 همبرگر مک دونالد.
بنزین چگونه تولید می شود :
بنزین از نفت خام گرفته می شود. نفت خام مایعی شامل هیدروکربن های مختلف می باشد که تفاوت آن ها در طول زنجیره ساختار اتمی مولکول هایشان می باشد. جداسازی و تفکیک این هیدروکربن ها از نفت خام در پالایشگاه ها و در برج تقطیر صورت می گیرد. محصولات جدا شونده از نفت خام در این برج به ترتیب عبارتند از :
سبک ترین هیدروکربن موجود در نفت خام (متان) یا همان و به دنبال آن اتان ، پروپان و بوتان . هر چه طول زنجیره اتمی و تعداد کربن ها بیشتر می شود، هیدروکربن ها سنگین تر می شوند. به طور کلی هیدروکربن های تا گاز ـ تا مایع و از به بالا جامد هستند.
و و مایعات بسیار سبک و بسیار فرار هستند که ما آن ها را به عنوان نفتا می شناسیم و از آن ها در ساخت حلال ها به ویژه حلال های رنگ استفاده می شود. زنجیره های تا معمولاً با هم ترکیب می شوند و بنزین را تشکیل می دهند.
پس از بنزین « نفت سفید (kerosene) تا پس از آن گازوئیل و سوخت های سنگین تر و بعد هم روغن های روانکاری که بر خلاف بنزین به هیچ عنوان در درجه حرارت های طبیعی محیط تبخیر نمی شوند، برای مثال روغن خودرو می تواند بدون آن که ذره ای تبخیر شود، در تمام روز در درجه حرارت 121 درجه سانتی گراد کار کند.
زنجیره های و به بالا جامد هستند ( از پارافین تا آسفالت)
منظور از عدد اکتان چیست؟
همان طور که می دانید اکثر خودروها در جهان دارای موتورهای چهار زمانه بنزین سوز هستند. در این موتورها و در کورس تراکم مخلوط بنزین و هوا در محفظه سیلندر و تا قبل از آن که توسط جرقه شمع محترق شوند، تحت فشار قرار گرفته و متراکم می شوند. میزان این تراکم را « نسبت تراکم موتور» می نامیم. نسبت تراکم در موتورهای معمولی 8 به 1 است.
شاخص عدد اکتان به ما می گوید که یک نوع مشخص از بنزین را تا چه حد می توان قبل از آن که دچار احتراق خود به خود و زودرس شود، متراکم نمود. در صورتی که بنزین در اثر دمای بالای ناشی از تراکم دچار احتراق زودرس شود، موتور ضربه می زند (knocking) و این ضربه می تواند به موتور و اجزای آن آسیب وارد نماید. بنزین با اکتان پایین (نظیر بنزین معمولی با کتان 87) قادر است حداقل تراکم را قبل از محترق شدن توسط شمع تحمل نماید.
نسبت تراکم موتور مشخص می نماید که از بنزین با چه محدوده ای از عدد اکتان باید استفاده نمود. یک راه ممکن برای افزایش اسب بخار یک موتور معین افزایش نسبت تراکم آن است و به طور کلی موتورهای با راندمان بالاتر در بین موتورهای هم وزن و هم حجم نسبت تراکم بالاتری دارند و به بنزین با اکتان بالاتری نیاز دارند.
حال ببینیم نام عدد اکتان از کجا می آید. همان طور که گفته شد نفت خام در پالایشگاه و در برج تقطیر در نهایت به صورت زنجیره های هیدروکربنی با طول ها و نام های مختلف تبدیل می شود که از ترکیب برخی از آنها با یکدیگر سوخت هایی که ما می شناسیم تولید می شود. برای مثال از ترکیب پروپان و بوتان گاز مایع (LPG) تولید می شود. بنزین نیز عمدتاً ترکیبی از هپتان و اکتان است.
در صورتی که هپتان را به تنهایی در موتور بسوزانید، نسبت تراکم بسیار پایینی را تحمل خواهد کرد و خیلی زود دچار خود احتراقی می شود. اما بالعکس اکتان در صورتی که به تنهایی سوزانده شود، نسبت تراکم بسیار بالایی خواهد داشت. شما می توانید مخلوط اکتان و هوا را تا حد زیادی متراکم کنید و هیچ اتفاقی هم نمی افتد.
به همین علت در تولید بنزین و ترکیب زنجیره های تا سعی می شود تا بیشتر از اکتان استفاده شود. بنابراین وقتی برای مثال می گوییم اکتان بنزینی 87 است، این بدان معناست که در ساخت و تولید آن 87 درصد اکتان و 13 درصد هپتان (یا هیدروکربن های دیگر) به کار رفته است. (هم اکنون عدد اکتان بنزین معمولی (Regular) در ایران 87 و عدد اکتان بنزین سوپر (premium) 95 است )
افزودنی های بنزین :
شرط مرغوبیت یک بنزین، تنها بالا بودن عدد اکتان نیست. سایر ویژگی ها نظیر فشار بخار ـ منحنی تقطیر ـ مقدار صمغ و گوگرد نیز باید در حد مطلوب باشند. انواع مواد افزودنی می توانند در بهبود کیفیت بنزین مؤثر باشند. یکی از افزودنی های مهم بنزین تترا اتیل سرب (TEL) است که با افزودن مقادیر ناچیزی از آن به پایین ترین درجه بنزین عدد اکتان تا حد چشمگیری افزایش می یابد. اما عیب این ماده سمی بودن و آلوده نمودن محیط زیست است. امروزه ثابت شده که تترا اتیل سرب یک سوپر سم است.
به خاطر وجود سرب در TEL کلیه بنزین هایی که با این ماده عدد اکتانشان افزایش یافته است، را بنزین سرب دارد (Leaded gasoline) می نامیم. امروزه به خاطر خطرات زیان بار TEL افزودنی های دیگری چون MTBE و MMT جایگزین آن شده اند و بنزینی که با افزودن این مواد (جانشین های TEL) عدد اکتانشان افزایش می یابد، را بنزین بدون سرب (Lead-free gasoline) می نامیم.
از مهم ترین ویژگی های MTBE (متیل ترشیئری بوتیل اتر) می توان به دو مورد یکی توان افزایی اکتان و دیگری خاصیت اکسیژن دهی (Oxygenation) آن اشاره نمود که مورد آخر باعث افزایش سطح اکسیژن به هنگام احتراق شده و با کاهش میزان مونواکسید کربن و هیدروکربن های نسوخته در گاز خروجی از اگزوز باعث بهبود کیفیت احتراق می شود. اما امروزه هنوز استفاده از بنزین سرب دار در موتور هواپیماها مجاز است. شایان ذکر است به علت راندمان فوق العاده بالای موتور هواپیماهای پیستونی عدد اکتان بنزین مصرفی آن ها در حدود 115 است. بد نیست بدانیم که سوخت موتورهای جت امروزه ماهیتاً بنزینی یا نفتی است.
سوخت های جت بنزینی (IP) معمولاً در هواپیماهای جنگنده و نظامی استفاده می شوند و سوخت موتورهای جت هواپیماهای مسافربری در واقع همان نفت سفید (Kerosene) است که تا حدودی کیفیت آن بهبود یافته است.
بزرگ ترین مشکل MTBE این است که به راحتی در زمین نفوذ کرده و با رسیدن به منابع آب زیرزمینی این منابع را آلوده می نماید. بنابراین در پمپ بنزین هایی که بنزین را در مخازن زیرزمینی ذخیره می نمایند، این مساله بسیار حائز اهمیت است. چرا که در صورت هر گونه نشت یا وجود سوراخ در بدنه این مخازن امکان نفوذ MTBE به منابع آب زیرزمینی وجود دارد.
به دلایل فوق امروزه MTBE نیز در حال جایگزینی با موادی دیگر است. یکی از جانشین های MTBE ماده اتانول (الکل معمولی) است که از MTBE گران تر است اما سرطان زا نیست.
مشکلات زیست محیطی ناشی از مصرف بنزین :
مصرف بنزین در موتور خودروها دو مشکل اساسی ایجاد می کند. یکی ایجاد مه دود (Smog) و ازن در شهرهای بزرگ و دیگری تولید گاز گلخانه ای دی اکسید کربن که به روند گرمایش تدریجی کره زمین سرعت می بخشد. در صورتی که بنزین به صورت ایده آل بسوزد، محصولات احتراق تنها باید دی اکسید کربن و مقداری آب باشد، اما متاسفانه از آنجا که موتورهای احتراق داخلی موتورهای ایده آلی نیستند، طی فرآیند احتراق بنزین محصولات مضر زیر نیز تولید می شوند :
- مونواکسید کربن (CO) که یک گاز سمی است
- اکسیدهای نیتروژن که عامل اصلی ایجاد مه دود (Smog) در مناطق شهری هستند.
- هیدروکربن های نسوخته که عامل اصلی ایجاد ازن در مناطق شهری هستند.
البته شایان ذکر است که مبدل های حرارتی کاتالیستی بر سر راه مسیر اگزوز تا حدود زیادی این آلودگی ها را حذف و از ورود آن ها به اتمسفر جلوگیری می کنند، اما متاسفانه این مبدل ها نیز کامل و ایده آل نیستند.
همان طور که بیان شد، بنزین منبع غنی از کربن است و محصول احتراق آن در ایده آل ترین حالت گاز دی اکسید کربن است که یک گاز گلخانه ای (Greenhouse gas) است. در اینجا برای درک بهتر از میزان واقعی دی اکسید کربن تولیدی در اثر احتراق بنزین به ذکر یک مثال جالب می پردازیم :
« تصور کنید که اگر دی اکسید کربن تولیدی به صورت جامد بود، درست مثل این بود که شما در حین حرکت با خودروی خود به ازای مصرف هر یک گالن بنزین یک کیسه 5 پوندی دی اکسید کربن را از پنجره به بیرون پرتاب کنید. اما از آنجا که دی اکسید کربن تولیدی به شکل گاز است، ما نسبت به آن غافل هستیم.»
همان طور که می دانید امروزه از نظر علمی ثابت شده که تولید روزافزون گازهای گلخانه ای به دست بشر علت اصلی گرمایش تدریجی کره زمین می باشد. درست به همین دلیل است که در چند ساله اخیر و در بیشتر نقاط جهان شاهد بالا آمدن سطح دریاها ـ وقوع سیل ها و تخریب نواحی ساحلی و به هم خوردن الگوهای آب و هوایی می باشیم.
مجموع مضرات فوق امروزه دانشمندان و مهندسان را برای آن داشته است که تحقیقات فراوان و گسترده ای را در جهت جایگزین نمودن سوخت های هیدروژنتی به جای بنزین انجام دهند.
انسان همواره در مسیر تعاملات خود با دنیای خارج به دنبال یافتن فاکتورهای مؤثر در ایجاد و حفظ تسلط بر طبیعت و بکارگیری آن درجهت پیشرفت به سوی زندگی بهتر و مدرن تر بوده است. پس از انقلاب صنعتی و تولد مفاهیم جدید اقتصادی و پیدایش نیازهای متفاوت از نیازهای
شامل 206 صفحه فایل word قابل ویرایش
