تصفیه و فرآورش گاز طبیعی با استفاده از مواد نانو ساختار

تعداد صفحات : ۶۸ فرمت : word

مقدمه (تاریخچه گاز)
گاز طبیعی سابقه تاریخی طولانی دارد . گاز طبیعی از لایه های سنگی درون زمین واز میان سوراخها و منافذ درون این سنگها به سطح زمین می رسد . در زمانهای قدیم وقتی رعد و برق صورت می گرفت ، گاهی صاعقه باعث می شد که یکی از این کانالها یی که گاز طبیعی از درون آن خارج می شد ، آتش بگیرد و شعله ای پر قدرت به وجود آید . مردمان قدیم که هنوز با موضوع گاز طبیعی و وجود مخازن زیر زمینی آن آشنایی کافی نداشتند ، از چنین شعله های آتش ، به نام ( آتشی از ذرون زمین ) یاد می کردند پارناسوس در هزار سال قبل از تولد مسیح در یونان مشاهده شده بود . اینطور که روایت شده است ، روزی یک شبان یونانی که گله ی بز و گوسفند خود را برای چرانیدن به کوهستان پارناسوس برده بود ، ناگهان شعله‌ی آتشی مزبور ، از طرف خدایان آنان بر پاشده و به آن لقب ( بهار سوزان ) را دادند . به همین خاطر بر روی آتش بهار سوزان معبدی بر پا کردند که این معبد بعد ها به معبد ( دلفی پیشگو ) معروف شد .
این نوع شعله ها در سرزمین های مختلف از جمله هند ، ایران و عراق نیز دیده می شد ، ولی هیچ کس نمی توانست علت آن را توضیح دهد . تا اینکه ۵۰۰ سال قبل از تولد مسیح یعنی حدود ۲۵۰۰ سال پیش ، چینی ها به فکر استفاده از چنین آتشی افتادند و اولین خطوط لوله را ایجاد نمودند و از این آتش برای به جوش آوردن آب دریا و جداسازی نمک استفاده می کردند . چینی ها از لوله هایی که از جنس نی خیزران بود برای انتقال گاز طبیعی وتهیه ی آب قابل آشامیدن از طریق جوشاندن آب دریا استفاده می کردند . سپس انگلیسی ها بودن که برای اولین بار به استفاده ی تجاری از گاز طبیعی برای روشنایی خانه ها و خیابان ها اقدام نمودند . البته گاز طبیعی که در انگلستان عرضه می شد از ذغال سنگ بدست آمد و بعدها استفاده از همین نوع گاز در آمریکا رایج شد که البته این نوع گاز از گاز طبیعی که از درون زمین حاصل می گردد نامرغوبتر است و محیط زیست را بیشتر آلوده می سازد . در سال ۱۶۲۶ م ، کاشفان فرانسوی که در آمریکا کار می کردند ، در اطراف دریاچه ی اری به منابعی از گاز طبیعی که در اطراف آن منتشر می شد بر خورد کردند .
۲۳۳ سال بعد اولین صنایع گاز طبیعی آمریکا در همین منطقه و توسط شخصی بنام ادوین دریک پایه گذاری شد . برای انجام این پروژه ، ادوین دریک تا عمق ۲۱ متری زیر زمین را برای یافتن گاز طبیعی حفاری نمود و سر انجام به منابع آن دست یافت .
گاز طبیعی چیست ؟
گاز طبیعی گازی است بی بو ، بی رنگ و بی شکل که قابل اشتعال بوده و اگر سوزانده شود ، مقدار قابل توجهی انرژی در اختیار ما می گذارد ، و بر خلاف سایر مواد سوختنی ، هوا را بسیار کمتر آلوده می سازد . گاز طبیعی می تواند حرارت و انرژی را به میزان دلخواه در اختیار ما بگذارد و به همین دلیل است که امروزه به مقدار زیاد در سراسر جهان مصرف می شود . گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده است ولی می تواند ، پروپان ، اتان ، بوتان و اکسیژن نیز همراه داشته باشد .
اهداف مورد نظر در اکتشافات گاز طبیعی
اگر سوال کنند که چرا باید در جستجوی گاز طبیعی باشیم و آن را اکتشاف و استخراج کنیم باید گفت که برای انجام این کار دلایل متعددی وجود دارد که مهمترین آن ها عبارتند از :
۱- ما برای گرم کردن خانه ها ، مدارس ، موسسات و بیمارستانها به انرژی گرمایی نیاز داریم و این را می توانیم با سوزاندن گاز طبیعی بدست آوریم .
۲- خوشبختانه مخازن زیر زمینی عظیمی از گاز طبیعی در بسیاری از نقاط جهان از جمله کشور عزیزمان ایران وجود دارد و بنابراین می توان به راحتی به این ماده سوختنی پر ارزش دسترسی داشت .
۳- استخراج گاز طبیعی ، تقریباً شبیه به استخراج نفت می باشد ، و به همین دلیل تجربیات انسان در زمینه ی استخراج نفت می تواند او را در استخراج گاز نیز یاری دهد و همین امر او را به استخراج و تولید گاز طبیهی تشویق می کند .
۴- گاز طبیعی سالمترین و مطمئن ترین ماده ی سوختنی موجود بر روی زمین است و از سایر سوختهای فسیلی بسیار کمتر محیط زیست را آلوده می کند .
۵- از بعضی موادی که پس از استخراج همراه با گاز طبیعی بدست می آیند ، در صنایع شیمیایی برای تولید موادی مانند نایلون و سایر مواد پتروشیمی استفاده
می شود و این چشم انداز بزرگتری را برای انسان بوجود می آورد ، تا استفاده های بیشتری از گاز طبیعی به عمل آورد .
۶- گاز طبیعی ارزانتر از نفت می باشد .
۷- نفت و ذغال سنگ وقتی می سوزند ، دوده و مواد مضر دیگری بوجود می آورند که فضا را آلوده می سازند . استفاده از گاز طبیعی است سمی نمی باشد. سهم گاز در تمدن فعلی بشر
گاز و نفت از پر ارزش ترین منابع انرژی روی زمین هستند . این انرژی در اصل ا خورشید بدست می آید که در داخل بدن گیاهان و موجودات زنده ای ذخیره گردیده که میلیونها سال پیش زیر زمین دفن گردیده اند . تمدن فعلی که بر روی کره ی زمین وجود دارد و بخصوص پیشرفتهای جدید همگی بخاطر وجود سه ماده ی ارزنده ی گاز ، نفت و ذغال سنگ بوده است . برای مثال برقی که خانه ما را روشن می کند می تواند از یکی از مواد فوق مثلاً ذغال سنگ حاصل گردد . دستگاه خوراک پزی که امروزه در آشپزخانه ها وجود دارد ، با نیروی گاز کار می کند ، و بنزین حاصل از نفت اتومبیل ها ، کشتی ها و هواپیماها را به حرکت در می آورد با توجه به آنکه امروزه از گاز طبیعی مایع به عنوان سوخت اتومبیل هانیز استفاده می کنند ، روز به روز بر اهمیت نقش گاز در زندگی ما افزوده می گردد .
جایگاه گاز طبیعی در دنیای امروز و آینده
امروزه گاز طبیعی به خاطر پاکیزگی و تمیز بودن آن و اینکه به میزان بسیار کمتری محیط زیست را آلوده می کند ، مورد توجه قرار گرفته ، به مقدار زیاد استفاده می شود . با این کار ، هم انرژی مورد نیاز جهت تامین گرما و حرارت برای خانه ها و موسسات فراهم می شود ، و هم از آلودگی هوا و محیط زیست به میزان زیاد کاسته می گردد و در بسیاری از موارد نیز جهت روشنایی به کار می رود . مواد سوختی دیگر نیز مانند نفت و گازوئیل ، دوده و دی اکسید سولفور تولید می کنند که این دو ماده نیز هوا را آلوده نموده و برای سلامتی انسان بسیار خطرناک هستند . با استفاده از گاز طبیعی در آینده نیز مورد استفاده قرار گیرد . حتی دانشمندان به دنبال این هستند که از گاز متان که ماده اصلی گاز طبیعی در آینده موارد استفاده بیشتری خواهد داشت . این یکی از نکاتی است که می بایست مورد توه قرار گرفته و ما را از مصرف بی رویه آن بر حذر دارد .

فهرست
عنوان صفحه
مقدمه ( تاریخچه گاز ) ۳
انواع گازهای طبیعی ۱۰
فصل اول : کلیات شیرین سازی ۱۶
انواع روشهای تصفیه گاز ۱۷
عوامل موثر در انتخاب فرآیند شیرین سازی ۲۱
فصل دوم : تصفیه و فرآورش گاز طبیعی با استفاده از مواد نانو ساختار ۲۵
فناوری های غشایی بر پایه نانو ۲۵
جداسازی گاز توسط تکنولوژی غشایی ۲۶
غشاهای نانو متخلخل ۳۰
توزیع نانو ذرات در داخل شبکه های پلیمری غشا ۳۲
نانو سیالات ، تصفیه و جداسازی گاز طبیعی ۳۸
غشاهای فلزی بر پایه نانو سیال ۴۱
فناوری نانو غیر درجا ۴۲
نانو غشاهای پلیمری در تصفیه گاز طبیعی ۴۳
فصل سوم : بررسی نانو تکنولوژی ، نتیجه گیری و پیشنهادات ۴۵
مضرات نانو تکنولوژی ۴۹
تحقیقات نانو تکنولوژی ۵۵
نتیجه گیری و پیشنهادات ۵۶
منابع ۵۹