بی تردید انرژی یکی از مهمترین عوامل در پیشرفت و توسعه جوامع بشری است. انسان برای تغذیه ، بهداشت و درمان، جابه جایی ، ساخت و ساز، تفریح و اغلب فعالیت های حیاتی خود به بیان دیگر برای زندگی و بقا به تولید و مصرف انرژی وابسته است. پیش از کشف و به خدمت گیری منابع انرژی فسیلی، انسان عمدتا نیاز خود به انرژی را از منابعی تامین می نمود که امروزه انرژی های تجدید ناپذیر خوانده می شود. استفاده از قایق ها و کشتی های بادبانی و آسیاب های بادی و آبی، استفاده وسیع از انرژی آفتاب در مقاصد گرمایش و سوزاندن چوب و امثال آن برای تولید حرارت، تعبیه بادگیریهای طبیعی برای سرمایش امکان مسکونی و بسیاری موارد دیگر از جمله مثال های بارز استفاده انسان از منابع انرژی طبیعی می باشد. با گذشت زمان و در اثر رشد جوامع و پیچیده تر شدن صنعت و تکنولوژی نیاز بشر به منافع انرژی شدت یافت و کشور و بهره برداری وسیع از منابع فسیلی را ناگزیر نمود. در دنیای امروز،انفجار جمعیت و ارتقا سطح زندگی و رفاه انسان ها که نیاز به منابع انرژی را بیش از پیش شدت بخشنده است از یک طرف و آسیب ها و تهدیدات روزافزونی که استفاده بی رویه را غیر ممکن ساخته است بطوریکه شوک نفتی دهه هفتاد به عنوان یک نقطه گسست لزوم توجه به منابع جایگزین را بیش از پیش برای سیاستگذاران انرژی کشورهای صنعتی مطرح نموده است.با گذشت زمان و در اثر رشد جوامع و پیچیده تر شدن صنعت و تکنولوژی نیاز بشر به منافع انرژی شدت یافت و کشف و بهره برداری وسیع از منابع فسیلی را ناگزیر نمود. در دنیای امروز انفجار جمعیت و ارتقا سطح زندگی و رفاه انسان ها که نیاز به منابع انرژی را بیش از پیش شدت بخشیده است از یک طرف و آسیب ها و تهدیدات روزافزونی که استفاده بی رویه از انرژی های فسیلی به طبیعت و محیط زیست وارد کرده و می کند از طرف دیگر، ادامه این روند را غیر ممکن ساخته است بطوریکه شوک نفتی دهه هفتاد به عنوان یک نقطه گسست، لزوم توجه توجه به منابع جایگزین را بیش از پیش برای سیاستگذاران انرژی کشورهای صنعتی مطرح نموده است.لذا از آن زمان به بعد، بشر با نگاهی دوباره به خورشید، باد، امواج و سایر منابع طبیعی پاک و لایزال سعی نموده است که وابستگی خود به منابع فسیلی را تا حد امکان کم نماید. روند پرشتاب استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را در سبد انرژی خود بیشتر و بیشتر نمایند، گواه این مدعاست.علیرغم اینک در کشور ما با تصویب ماده 62 قانون تنظیم بخشی از مقررات مالی دولت که وزارت نیرو را مکلف به خرید برق از نیروگاه های تجدیدپذیر غیر دولتی به قیمت هایی بالاتر از آنچه برای برق نیروگاه های فسیلی پرداخت می شود نموده است. زمینه برای توسعه نیروگاهای بخش خصوصی از منابع انرژی تجدید پذیر از چند سال پیش فراهم بود. لیکن بخاطر فقدان چارچوب های قانونی و حمایتی و روشن نبودن جزئیات توسعه مطلوب نیروگاه های تجدیدپذیر پیش از تصویب دستورالعمل اجرایی ماده 62 عملاً غیر ممکن بوده است. خوشبختانه با تصویب دستورالعمل اجرایی ماده قانونی یاد شده در اسفند 84 هم اینک زمینه برای توسعه نیروگاه های خصوصی تجدیدپذیر مهیاست.
کشورمان ایران دارای بالاترین تعداد تصادفات خودروی جهان ، با توجه به میزان ضریب نفوذ
خودرو می باشد. همه ساله تعداد زیادی از هم وطنانمان جان خودرا در حوادث رانندگی از
دست می دهند . از این رو باید با انجام مطالعات علمی دلایل اصلی وقوع و چگونگی پیشگیری
از وقوع تصادفات در کشورمان مورد بررسی قرار گیردعوامل و فاکتور های انسانی محیطی ،
خودوریی مورد بررسی قرار می گیرند و در شاخه عوامل و فاکتور های انسانی از زمان جمع
آوری اطلاعات مرتبط با حوادث رانندگی همواره عدم وجود تمرکز دیداری و موراد مشابه آن
به عنوان مهمترین موارد مطرح در بحث ایمنی رانندگی مطرح بوده و هستند . به دلیل ماهیت
دیداری عمل رانندگی و تاثیر پذیری زیاد دید از عوامل خارجی ، هدف اصلی انجام این پروژه
بررسی پیش نیاز ها و عوامل موثر بر توجه و ادراک دیداری تاثیر این عوامل بر نحوه اجرای
عمل رانندگی می باشد . با توجه به نیاز کشورمان در بحث های مرتبط با تدوین آیین نامه
های رانندگی تلاش شده تا این تحقیق در سطح یک تحقیق مرجع برای تعیین عوامل فوق
انجام شود .
در این تحقیق رفتار های دیداری و عملکردی رانندگان با بهره گرفتن از روش ردیابی حرکت چشم
در سطوح مختلف تجربه رانندگی مورد بررسی قرار می گیرند . برای بررسی بهتر موضوع از
متغیر های مانند ، سطوح مختلف پیچیدگی عمل رانندگی و شناسایی محرک ، استفاده و
تلاش شده تا تاثیر استفاده از تلفن همراه در هنگام رانندگی ، در ایمنی رانندگان مورد بررسی
قرار گیرد .
با توجه به فقدان تجهیزات و دستگاه های مورد نیاز برای انجام آزمایشات مورد نیاز در داخل کشور
، برای بررسی و نتیجه گیری از داده های بدست آمده از ازمایش های دانشگاه ایالتی امریکا
استفاده شده است . در آزمایشهای این دانشگاه از روش ردیابی حرکت چشم برای جمع آوری
داده ها استفاده می شود . نتایج آزمایشات نشان می دهد که رانندگان کم تجربه بیشتر به
سطح داشبورد خودرو توجه و تمرکز می نماید ولی رانندگان با تجربه بیشتر به سمت جلو و
مرکز توجه می نمایند . استفاده از تلفن همراه در هنگام رانندگی باعث افزایش پنجاه و پنج
درصدی انجام خطاهای هنگام رانندگی نسبت به رانندگی در شرایط عادی می شود . شرکت
کنندگان کم تجربه در حدود 40 درصد در مقایسه با رانندگان با تجربه مدت زمان طولانی تری را
در هنگام رانندگی بدون نگاه کامل کردن سپری می نمایند .
شکست حرارتی یک فرایند گرماگیر است که در کویل های بلندی که در کوره شکست قرار می گیرد، انجام می شود. کوره شکست شامل دو بخش جابجایی و تشعشع است. خوراک هیدروکربن و بخار رقیق کننده در دمای 600 تا 650 درجه سانتی گراد در بخش جابجایی کوره پیش گرم شده و وارد کویل در بخش تشعشع کوره می شود. در کویل حرارتی دمای گاز فرایند از 600 تا 650 درجه سانتی گراد به 840 درجه سانتی گراد می رسد. فشار خروجی از 1.2 تا 2 اتمسفر و زمان ماند کمتر از یک ثانیه می باشد. معمولاً کوره شامل چند کویل به طور موازی است که با توجه به ظرفیت فرایند تعداد کویل ها و کوره متفاوت است. کوره های شکست حرارتی برای ظرفیت های بالایی از محصولات طراحی می شود به طوری که افزایش ناچیزی در محصولات مطلوب سود فراوانی را نصیب تولید کننده می کند. به همین خاطر سعی در آن است که ماکزیمم تولید اتیلن و پروپیلن در شرایط عملیاتی مطلوب حاصل شود. برای بررسی و افزایش تولید و بهینه سازی فرایند شکست حرارتی، لازم است فاکتورهای محدود کننده و کاهش راندمان فرایند، شناسایی و راه های رفع موانع مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. یکی از پدیده های مهم در فرایندهای شکست حرارتی هیدروکربن ها، تشکیل و نشست کک بر روی تجهیزات فرایندی می باشد. این امر باعث کاهش زمان فعالیت واحد می شود. پدیده تشکیل کک در واکنش های شکست حرارتی در دمای بالا اتفاق می افتد و با توجه به نتایج آزمایشگاهی، طراحی این گونه واحدها براساس در نظر گرفتن حداکثر مقدار دوره عملیاتی واحد می باشد عمل کک زدایی باعث متوقف شدن تولید خواهد شد که این منجر به زیان برای تولید کننده می شود. به همین علت مطالعه کک و مکانیسم نشست و رشد آن بر روی جداره داخلی تجهیزات فرایندی ضرورت پیدا می کند. در این تحقیق شبیه سازی راکتور شکست حرارتی پروپان و مخلوط پروپان – پروپیلن با مکانیسم واکنش مولکولی و با در نظر گرفتن تاثیر کک انجام شده است. از عوامل مهم و تاثیرگذار بر فرایند شکست حرارتی، می توان دبی خوراک و فلاکس حرارتی را نام برد. با توجه به تاثیر بالای فلاکس حرارتی بر عملکرد راکتور و توزیع محصولات، بخشی از این مجموعه به این موضوع اختصاص داده شده است.
یکی از مسائلی که در فرایند شکست حرارتی به آن برخورد می کنیم وجود محصولاتی است که در بعضی مواقع (از جمله متوقف شدن بعضی تجهیزات فرایندی) سوزانده می شود. یکی از این نوع محصولات، محصول پروپان – پروپیلن خروجی از برج جداساز است که می تواند به عنوان خوراک برای راکتور شکست حرارتی استفاده شود. برای تحلیل این مساله لازم است تاثیر اضافه کردن پروپیلن در خوراک پروپان بررسی شده و نتایج خروجی این نوع خوراک به همراه نتایج خروجی با خوراک پروپان به دست آید. در نهایت باید مدل برنامه ریزی خطی کوره شکست با انتخاب تابع سود به عنوان تابع هدف، حل شود. برای رسیدن به این اهداف مراحل زیر طی شده است.
ی بر تحقیقات انجام شده.
تعیین مدل واکنش مولکولی برای شکست حرارتی پروپان و پروپان – پروپیلن.
تعیین مدل سینتیکی و ضخامت تشکیل کک برای خوراک پروپان و پروپان – پروپیلن.
حل دستگاه معادلات دیفرانسیل با روش رانگ – کاتا مرتبه چهار.
بررسی تاثیر اضافه کردن پروپیلن در خوراک پروپان، نسبت بخار رقیق کننده، دبی خوراک و دمای خروجی کویل بر توزیع محصولات.
تعیین ضخامت کک در طول راکتور در زمان های مختلف عملیات واحد.
تعیین فلاکس حرارتی بهینه برای راکتور شکست حرارتی پروپان با شبیه سازی و حل مساله کنترل بهینه به روش اولر و گرادیان کاهش یافته.
تعیین دبی خوراک های بهینه برای کوره شکست حرارتی پروپان و پروپان – پروپیلن با حل مدل برنامه ریزی به روش سیمپلکس (Simplex).
مجموعه حاضر، شامل 7 فصل و 3 پیوست به همراه یک بخش بحث و پیشنهادات است. که سه فصل آخر اختصاص به شبیه سازی، بهینه سازی، کنترل بهینه و نتایج دارد.
اهمیت فرایندهای جداسازی مبتنی بر انتقال جرم برای مهندسین شیمی به خوبی روشن است. امروزه به ندرت می توان یک فرایند شیمیایی را یافت که در آن به خالص سازی و یا جداسازی نهایی محصولات از فرآورده های جانبی حاصل از واکنش نیاز نباشد. همچنین در دهه های اخیر نیاز روزافزونی برای به کارگیری این فرایندها در جهت کنترل آلودگی و حفاظت محیط زیست احساس شده است و این کنترل خصوصاً در مورد خود صنایع شیمیایی که از عمده ترین منابع آلوده کننده محیط هستند با جدیت بیشتری صورت می گیرد.
تعداد قابل توجهی از روش های جداسازی با ایجاد یک فاز دوم و انتقال جرم بین این دو فاز انجام می گیرند. روش هایی چون تقطیر و تبلور از این جمله به شمار می آیند. در این روش ها برای ایجاد فاز دوم به مصرف انرژی قابل توجهی نیاز می باشد. از سوی دیگر در برخی از روش های جداسازی فاز دوم یک ماده شیمیایی ثانویه است که به فاز خوراک افزوده می شود. در این فرایندها که جذب سطحی و استخراج مثال های بارز آن به شمار می روند، اگرچه انتقال جرم به عنوان عامل اصلی برای جداسازی شناخته می شود اما در نهایت این فرایندها نیز برای جداسازی نهایی و بازیافت فاز دوم نیازمند فرایندهای دسته اول و در نتیجه نیازمند به صرف انرژی قابل ملاحظه ای هستند.
فصل اول
تکنولوژی فرایندهای غشایی
1-1- هدف:
اهمیت فرایندهای جداسازی مبتنی بر انتقال جرم برای مهندسین شیمی به خوبی روشن است. امروزه به ندرت می توان یک فرایند شیمیایی را یافت که در آن به خالص سازی و یا جداسازی نهایی محصولات از فرآورده های جانبی حاصل از واکنش نیاز نباشد. همچنین در دهه های اخیر نیاز روزافزونی برای به کارگیری این فرایندها در جهت کنترل آلودگی و حفاظت محیط زیست احساس شده است و این کنترل خصوصاً در مورد خود صنایع شیمیایی که از عمده ترین منابع آلوده کننده محیط هستند با جدیت بیشتری صورت می گیرد.
تعداد قابل توجهی از روش های جداسازی با ایجاد یک فاز دوم و انتقال جرم بین این دو فاز انجام می گیرند. روش هایی چون تقطیر و تبلور از این جمله به شمار می آیند. در این روش ها برای ایجاد فاز دوم به مصرف انرژی قابل توجهی نیاز می باشد. از سوی دیگر در برخی از روش های جداسازی فاز دوم یک ماده شیمیایی ثانویه است که به فاز خوراک افزوده می شود. در این فرایندها که جذب سطحی و استخراج مثال های بارز آن به شمار می روند، اگرچه انتقال جرم به عنوان عامل اصلی برای جداساز
ی شناخته می شود اما در نهایت این فرایندها نیز برای جداسازی نهایی و بازیافت فاز دوم نیازمند فرایندهای دسته اول و در نتیجه نیازمند به صرف انرژی قابل ملاحظه ای هستند.
نانو تکنولوژی به صورت یک فرض علمی در سال 1959 به وسیله ریچارد فیمن که برنده جایزه نوبل شد مطرح گردید.
نانو، کلمه ای است که ریشه یونانی دارد و برای اجسام بسیار ریز به کار می رود. یک نانومتر یک بیلیونیم از متر می باشد. برای تصور چنین اندازه ای می توان اینطور گفت که اگر ده اتم هیدروژن در یک خط قرار بگیرند حدود یک نانومتر قطر خواهند داشت. و یا به صورت دیگر: اگر جهان را در اندازه توپ تنیس در نظر بگیریم، یک توپ تنیس واقعی در اندازه یک نانومتر است. ولاند پروفسور نانوتکنولوژی در لابراتور علوم نانومقیاسی در دانشگاه کمبرج در مورد نانو تکنولوژی چنین گفت:
نانوتکنولوژی موضوعی است برای فهم اینکه وقتی ذرات در ابعاد نانومتر مورد بررسی قرار می گیرند، چگونه خواص شان به طور شگفت انگیزی تغییر می کند. در واقع نانو تکنولوژی مربوط می شود به هر کاربردی از علم که با عناصری که اندازه شان بین 100 نانومتر و 0/1 نانومتر سروکار دارد که در واقع یک اندازه بحرانی برای اهداف نهایی کاربردی می باشد.
البته تعاریف دیگری را نیز می توان برای آن در نظر گرفت:
– نانو تکنولوژی یک انقلابی است که این توانایی را برای تشخیص، دستکاری و تولید مواد بر مبنای مقیاس نانو ارائه می کند.
– نانو تکنولوژی یک علم تکاملی است که از فرایندهای در حال پیشرفت کوچک سازی پدید شده است.
– هنر دستکاری مواد روی مقیاس های بسیار کوچک برای ساختن کارهای میکروسکوپی.
– کارهای بسیار بزرگ با ابزار خیلی کوچک.
در سال 1981 با اختراع «میکروسکوپی تونل زنی» دانشمندان قادر به دیدن مقیاس های نانو از ذرات بودند ولی از دهه 90 به بعد نانو تکنولوژی به طور گسترده تحت بهره برداری های صنعتی قرار گرفت.
نانو تکنولوژی یکی از علومی است که مرزهای کشف نشده بسیار زیادی دارد. به عنوان یک نتیجه، تعدادی از اصول جدید عملکردهای ذرات نانو، هنوز به طور کامل فهمیده نشده است یا نتوانسته شده که اندازه گیری شوند و یا جانشینی برای آنها پیدا نشده است و قبل از اینکه نانو تکنولوژی بتواند به طور کامل مورد بهره برداری قرار گیرد باید این موانع برطرف شود. به هرحال پیشرفت های سریع خیلی زیادی در مورد این مقوله در دهه اخیر به دست آمده است. اکنون با افزایش اساسی در سرمایه گذاری جهانی
روی این موضوع، ما انتظار داریم که این سرعت پیشرفت به شتاب خود ادامه دهد.
پروژه تحت عنوان تکنولوژی اتم بدین طریق در محاسبات سال 1992 برای مشاهده این نیازها و تحت سرپرستی کمیته MITI برنامه R&D ملی برای برنامه 10 ساله با بودجه 250 میلیون دلار در کشور ژاپن سازماندهی شد.
آنچه که امروزه تحت عنوان نانوتکنولوژی مطرح است، آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده ها در ابعاد اتمی و آنگسترو می باشد که مسیری مشکل با آینده ای روشن و نتایجی بس شگفت انگیز است.