اولین های صنعت نفت ایران

اولین های صنعت نفت ایران

اولین آموزشگاه عالی صنعت نفت

اولین واحد آموزشی وابسته به شرکت ملی نفت – و یکی از قدیم ترین واحدهای آموزشی کشور – در سال 1318 با نام "آموزشگاه فنی آبادان" شروع به کار نمود که در سال 1341 به "دانشکده مهندسی نفت آبادان" تغییر نام یافت .
اولین پژوهشگاه در کشور

در سال 1337 ، نخستین سنگ بنای یک سازمان پژوهشی در شرکت ملی نفت ایران با نام امور پژوهش و آزمایشگاهها گذاشته شد که مدتی بعد به مرکز پژوهش و خدمات علمی وزارت نفت تغییر نام داد ، و بالاخره در سال 1368 به عنوان اولین پژوهشگاه در کشور ، از طرف وزارت فرهنگ و آموزش عالی به رسمیت شناخته شد.

اولین خط لوله نفت / اولین پالایشگاه

در سال 1909 م. مسئولیت احداث اولین خط لوله نفت در ایران از سوی شرکت نفت ایران و انگلیس به نام " چارلز ریش " داده شد.
برای احداث خط لوله اولیه در ایران ، لوله ها را به یکدیگر پیچ می کردند و آنها را در گودالی که در زمین حفر شده بود گذاشته و برای اینکه زنگ به لوله تأثیر نکند اطراف لوله را با پارچه یا نمد و یا چیز دیگری که آ لوده به قیر باشد و از سرایت آب و نم جلوگیری کند ، می پوشاندند و بعد با خاک ، روی گودال را مستور می کردند. لوله های مورد نیاز به قطر 6-8 اینچ با کشتی "آناتونگا" به اسکله آبادان آورده شد. اسکله را با غرق کردن یک کشتی قدیمی به نام دنیا درست کرده بودند. وقتی که کشتی حامل لوله ها یک هفته بعد از آماده شدن اسکله به آبادان رسید و حامل 2300 قطعه لوله بود، همه آن لوله ها ظرف ده روز به کمک نیروی انسانی در ساحل آبادان تخلیه شد. از آنجا که قرار بود خط لوله به موازات رودخانه کارون احداث گردد، برای نصب خط لوله از دوبه استفاده می گردید.

لوله ها با استفاده از دوبه و از طریق رودخانه تا آب گنجی در نزدیکی در خزینه بین شوشتر و مسجد سلیمان حمل می گردید. از آن نقطه به بعد خط باید از ستیغ کوه و ارتفاعات تپه ها با شیبهای تند کشیده شود. قهرمانان این عملیات قاطرهایی بودند که از مناطق مختلف مانند : اصفهان، بغداد و حتی قبرس خریداری شده بودند و بر گردن آنها زنگوله هایی آویزان شده بود. قاطرها را دو به دو می کردند و به تناسب طول لوله که بر روی پشت آنها قرار داده می شد فاصله قاطرها از یکدیگر تنظیم و بدین ترتیب لوله ها حمل می گردید. در کل بیش از 6000 هزار قاطر مورد استفاده قرار گرفت .
وقتی که بالاخره خط لوله احداث شد با مشکل حمل و عبور آن از روی عرض رودخانه بهمنشیر در جزیره آبادان مواجه شدند. عرض رودخانه حدود 25 متر بود. برای این کار همه مسیر رودخانه را از بشکه های خالی قیر که به وسیله سیم به یکدیگر وصل و بر روی آب شتاور می شدند و از دو طرف ساحل رودخانه توسط جراثقالی که خود ساخته بودند پر کردند. بدین ترتیب اقدام به احداث یک پل شناور شد. از آنجا که ارسال نفت به بالای تپه ها نیاز به فشار داشت لذا به نصب پمپهایی در منطقه تمبی در مسجد سلیمان شد که بتواند نفت را در دو بخش از ارتفاعات بین راه تلمبه کند. سپس به فاصله هر 50 کیلومتر در دشت تلمبه هایی نصب گردید به نحوی که ارسال نفت به آبادان به سهولت انجام پذیرد.

در اواسط سال 1911م. " چارلز ریش " آزمایشات اولیه را بر روی خط لوله به پایان رساند و اعلام کرد که خط لوله به طول 130 کیلومتر آماده بهره برداری است.

این خط لوله قادر بود سالیانه 400000 تن نفت خام را از مسجد سلیمان به پالاییشگاه آبادان ( اولین پالایشگاه در ایران ) که تا آن زمان هنوز آماده نشده بود حمل کند.

عملیات ساختمانی پالایشگاه آبادان از سال 1909 آغاز و در سال 1912 آماده بهره برداری شد .

اولین چاه نفت در جنوب (مسجد سلیمان)

در سال 1904 با تشویق دریا سالار " لرد فیشر " فرمانده نیروی دریایی انگلستان، کمیته بررسی منابع نفت جهت سوخت ناوگان نظامی بریتانیا با " دارسی " (دارنده امتیاز اکتشاف، استخراج، حمل و نقل و فروش نفت ایران) تماس گرفت تا او را به واگذاری امتیاز نفت ایران راضی کند. پس از مذاکراتی سرانجام توافق کردند شرکت جدیدی به نام سندیکای امتیازات تشکیل دهند. صاحبان شرکت جدید عبارت بودند از : دارسی، لرد استراتکونا و شرکت نفت برمه.

شرکت سندیکای امتیازات، کاوش نفت در ایران را از منطقه چاه سرخ به میدان نفتون منتقل کرد و پس از سه سال تلاش و پیگیری و حفاری و عملیات بالاخره در تاریخ 26 مه 1908 ( 5 خرداد ماه 1287 ه. ش. ) نفت از چاه حفاری شده در مسجد سلیمان فوران کرد. " رینولدز "، فرمانده عملیات به انگلستان چنین گزارش کرد: " مفتخرم گزارش کنم که امروز صبح در ساعت چهار به وقت ایران نفت در عمق 1180 پا از چاه شماره یک فوران کرد. جزئیات دیگر شامل غلظت و مقدار نفت متعاقبأ اعلام خواهد شد" .

تخمین زده می شد که استخراج نفت در این منطقه به حد کافی باشد و روزانه بیست هزار گالن استخراج شود.

اولین پتروشیمی در ایران

فکر و اندیشه ایجاد صنایع پتروشیمی در ایران قدمت حدود یک ربع قرن دارد. برای به ثمر رسیدن این هدف سازمانهای متعددی در وزارتخانه های مختلف به وجود آمد و اولین سازمان نسبتأ متشکل برای این منظور بنگاه شیمیایی وابسته به وزارت اقتصاد بود. عمده ترین فعالیت این بنگاه ایجاد کارخانه کود شیمیایی مرودشت (فارس) در سال 1338 بود، تا اینکه در سال 1343 کلیه فعالیتهایی که برای ایجاد یا توسعه صنایع پتروشیمی توسط واحدهای تابعه وزارتخانه و سازمانهای مختلف دولتی انجام می شد، در شرکت ملی نفت ایران متمرکز گردید و این شرکت برای تأمین منظور نهایی، شرکتی فرعی به نام شرکت ملی صنایع پتروشیمی تأسیس کرد.

مچتمع پتروشیمی شیراز که اولین مجتمع پتروشیمی در ایران است در سال 1342 جهت تولید کود شیمیایی در مرودشت فارس احداث شد. سرمایه اولیه این مجتمع 8/1 میلیون ریال بوده است. این مجتمع در سال 1345 بر اساس قانون به شرکت ملی صنایع پتروشیمی واگذار شد.
محصولات تولیدی این مجتمع عبارتند از :
آمونیاک، اوره، نیترات آمونیم، سودای سبک و سنگین، بیکربنات سدیم، اسید نیتریک، دی آمونیم فسفات، متانول، پرکلرین، آرگون.
موارد مصرف:
تولید کود شیمیایی، صنایع بلور و شیشه، نانوایی، شیرینی پزی، داروسازی، صنایع نظامی، مکمل سوخت بنزین، رنگ و تینر و چسب.

واحدهای بهره برداری نفت

واحدهای بهره برداری نفت

 

نفت شامل واحدهای پروسس مختلفی است که در ذیل به توضیح مختصر هر یک از موارد می‌پردازیم:

• واحد نمک زدایی(Desalter Unit) (طی عملیات شستشو قبل از آنکه نفت خام به واحد جداسازی اتمسفریک منتقل گردد نمک از نفت جدا می‌گردد.).
• واحد جداسازی اتمسفریک (Atmospheric Distillation Unit) (نفت خام به برش‌های مختلف تقطیر می‌شود).
• واحد جداسازی خلا (Vacuum Distillation Unit) (باقیمانده مواد از واحد جداسازی اتمسفریک بیشتر از هم جدا می‌گردند).
• واحد بهبود هیدروتریتور نفتا (Naphta Hydrotreator Unit) (با استفاده از هیدروژن از نفتای حاصل از برج تقطیر گوگردزدایی می‌شود).
• واحد اصلاح کاتالیستی (Catalytic Reformer Unit) (این واحد دارای کاتالیست می‌باشد که برای تبدیل رنج تبخیر نفتا به محصولات بهینه با اکتان بالا استفاده می‌گردد. یکی از تولیدات جانبی واحد اصلاح کاتالیستی هیدروژن می‌باشد که در هیدروتریتور و هیدروکراکر استفاده می‌گردد).
• واحد هیدروتریتور چگالشی (Distillate Hydrotreator) (سوخت دیزل چگالیده را پس از برج جداکننده گوگردزدایی می‌کند).
• واحد شکافت کاتالیستی سیالی (Fluid Catalytic Cracking Unit) (برش‌های سنگین تر برج تقطیر را به برش‌های سبک تر و با ارزش تر ارتقا می‌دهد).
• واحد شکافت هیدروکراکر (Hydrocracker Unit) (با استفاده از هیدروژن برش‌های سنگین تر را به برش‌های سبک تر با ارزش بیشتر تبدیل می‌کند).
• واحد اصلاح مرکس (Merox Treater) (در برخی موارد ویژه همانند اصلاح سوخت جت یا یک پروسه مرکس برای اکسیداسیون مرکاپتان‌ها به مواد آلی استفاده می‌گردد).
• فرآیند کک سازی (Caking Process) (طی این پروسه آسفالت به بنزین و سوخت دیزل تبدیل می‌شود و کک به عنوان باقیمانده می‌ماند).
• واحد آلکالیشن (Alkylation Unit) (برای پروسه ترکیب و اختلاط اجزایی با عدد اکتان بالا تولید می‌کند).
• واحد دیمرزاسیون (Dimerization Unit)
• وحد ایزومریزاسیون (Isomeration Unit) (مولکول‌های خطی را به مولکول‌های حلقوی که دارای اکتان بالاتری می‌باشند تبدیل می‌کند و محصول جهت اختلاط به درون واحد الکالیشن و یا بنزین هدایت می‌گردد).
• واحد تغییر بخار (Steam Reforming Unit) (هیدروژن مورد نیاز برای واحدهای هیدروکراکر و هیدروتریتور را تامین می‌کند).
• واحدهای گاز مایع شده پروپان و سوخت‌های گازی مشابه (این واحدها به صورت مدور می‌باشند تا توانایی تامین سوخت‌های مزبور را به صورت مایع داشته باشند).
• مخازن ذخیره نفت خام و فرآورده‌های پالایش شده.
• واحدهای یوتیلیتی همانند برج‌های خنک کن، واحد آب، واحد بخار، واحد جمع آوری و تصفیه فاضلاب.

روش های استخراج نفت

روش های استخراج نفت

پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دلیل فشار زیاد موجود در مخزن، جریان نفت به سوی دهانه خروجی چاه سرازیر می شود. این مرحله از استخراج که عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازیافت اولیه نفت موسوم است. در برداشت اولیه نفت ، از انرژی خود مخزن برای تولید نفت استفاده می شود.البته این بدان معنا نیست که اگر نفت خود به خود به سطح زمین نیاید، برداشت اولیه وجود نخواهد داشت،بلکه وقتی از پمپ برای بالا آوردن نفت استفاده میکنیم،در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفـــــــت قرار داریم.در این مرحله انرژی خاصی وارد مخزن نمی شود.با افزایش تولید و کاهش فشار، سرعت تولید نیز کاهش می یابد تا اینکه فشار به حدی میرسد که دیگر نفت خارج نمی شود. در این مرحله ممکن است ار ۳۰ تا ۵۰ درصد کل نفت مخزن استخراج شود. علاوه بر فشار مخزن عوامل دیگری منند خواص سنگ مخزن و میزان تخلخل آنها و همچنین دمای مخازن نیز در میزان تولید مؤثرند.

به عنوان مثال، کل نفت مخازن آمریکا حدود۱۰۹*۴۰۰ بشکه بوده است که تا سال ۱۹۷۰ حدود ۱۰۹*۱۰۰ بشکه آن توسط روشهای اولیه استخراج شده اند.البته هر چه میزان گاز آزاد در مخزن بیشتر باشد مقدار تولید نفت توسط این روش بیشتر است، زیرا تغییرات حجم گاز در مقابل تغییر فشار بسیار زیاد است. به عنوان مثال در ایالت پنسیلوانیای آمریکا به دلیل پایین بودن نفوذپذیری (کمتر از ۵۰ میلی دارسی) و انرژی کم مخزن که ناشی از پایین بودن مقدار گاز طبیعی آزاد است، میزان نفت استخراج شده با روشهای اولیه بین ۵ تا ۲۵ درصد کل نفت بوده است و به همین دلیل در این ایالت روشهای مرحله دوم از سال ۱۹۰۰ شروع شده است.
وقتی مخزن تخلیه شد و ما نتوانستیم نفت را حتی با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه به سطح زمین انتقال دهیم،در این صورت استفاده از روش EOR از نوع بازیافت ثانویه شروع میشود که برای استفاده از این روش، امروزه در دنیا روش تزریق آب مرسوم است. در این روش از چاه تزریقی،آب به مخزن تزریق میشود و از چاه بهره برداری،نفت مورد بهره برداری قرار می گیرد.در این روش،ما با تزریق سیال در سیستم مداخله میکنیم و سیال تزریقی،نفت را به طرف چاه تولیدی هدایت میکند. البته به جای آب،میتوان گاز نیز تزریق کرد که به آن فرایند تزریق گاز می گویند. باید توجه داشت که استفاده از این دو روش تزریقی با تزریق آب یا گازی که به منظور حفظ و نگهداری فشار مخزن انجام میگیرد متفاوت است. چرا که در تزریق آب و گاز برای حفظ فشار مخزن، سیال تزریقی باعث حرکت نفت نمی شود،بلکه از افت سریع فشار مخزن در اثر بهره برداری جلوگیری می کند.
در حالت ثانویه برداشت زمانی فرا میرسد که، ما ضمن تزریق آب به مخزن،در چاه تولیدی با تولید آب مواجه می شویم. در این حالت، چون نسبت آب به نفت زیاد میشود و تولید در این صورت بازده اقتصادی ندارد،باید از روش دیگر برای افزایش برداشت بهره بگیریم.اگر تزریق آب را متوقف کنیم و از فرایند های دیگری نظیر تزریق گاز CO2 استفاده کنیم. از روشهای مؤثر در مرحله دوم یکی سیلابزنی آبی و دیگری سیلابزنی گازی یا تزریق گاز است.
در روش سیلابزنی آبی، آب با فشار زیاد در چاههای اطراف چاه تولید نفت وارد مخزن شده و نیروی محرکه لازم رای استخراج نفت را به وجود می آورد.معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه برای تزریق آب وجود دارد. در روش سیلابزنی گازی، گاز (مانند گاز طبیعی ) با فشار زیاد به جای آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجی به جریان می اندازد. در کشور ونزوئلا حدود ۵۰% گاز طبیعی تولید شده دوباره به چاههای نفت برای استخراج در مرحله دوم برگردانده می شود. نحوه تزریق گاز شبیه تزریق آب به صورت چاههای پنجگانه است. در مواردی که گرانروی نفت خیلی بالا باشد از تزریق بخار آب برای استخراج مرحله دوم استفاده میشود. تزریق بخار آب، دما را افزایش و گرانروی را کاهش میدهد. در این روش که از بخار آب به جای آب استفاده میشود، با کاهش گرانروی نفت، جریان آن راحت تر صورت گرفته و سرعت تولید بالا می رود.
پس از استخراج به کمک روشهای مرحله دوم هنوز هم حدود ۳۰ الی ۵۰ درصد نفت میتواند به صورت اسنخراج نشده در مخزن باقی بماند. در اینجاست که استخراج نفت به کمک روش مرحله سوم صورت گیرد. یکی از روشهای مرحله سوم، تزریق محلول مایسلار (micellar solution) است که پس از تزریق آن، محلولهای پلیمری به عنوان محلولهای بافر به چاه تزریق می شود. در آمریکا ممکن است روشهای استفاده از محلولهای مایسلار تا ۵۰ درصد کل روشهای مرحله سوم را شامل شود. محلول مایسلار مخلوطی از آب، مواد فعال سطحی، نفت و نمک است. در روشهای جدید تهیه محلول مایسلار ، نفت، نمک و مواد کمکی فعال سطحی حذف گردیده اند. محلولهای مایسلار نیروی تنش سطحی بین آب و نفت را تا حدود dyne/cm 001/0 یا کمتر از آن کاهش میدهد.
گرانروی محلول پلیمری حدود ۲ تا ۵ برابر گرانروی نفـــــــــــت است. غلظت پلیمر حدود ppm1000 می باشد. در حال حاضر از پلی اکریمید ها و زیست پلیمر ها به عنوان پلیمر در محلول بافر استفاده می شود. مواد فعال سطحی معمولا سولفوناتهای نفتی سدیم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شیمیایی شبیه شوینده ها می باشند. از الکلها برای مواد کمکی فعال سطحی استفاده می شود.هزینه تهیه محلولهای مایسلار برای تولید هر بشکه نفت در سال ۱۹۷۵ حدود ۵/۱ دلار آمریکا بوده است.
یکی دیگر از روشهای مرحله سوم، روش احتراق زیر زمینی است. طی این روش اکسیژن موجود در هوا در زیر زمین با هیدروکربنها می سوزد و مقداری انری و گاز تولید شده، فشار مخزن بالا میرود.گرما همچنین گرانروی را کاهش داده و جریان نفت راحتتر صورت میگیرد. یک روش دیگر مرحله سوم که اخیرا مورد توجه قرار گرفته است، روش تزریق گاز کربن دی اکسید می باشد که جزئی از روش جابجایی امتزاج پذیر است. گاز کربن دی اکسید بسیار ارزان بوده، در نفت نیز حل میشودو گرانروی ان را کاهش می دهد.از روشهای دیگر مررحله سوم انفجار های هسته ای در زیر زمین است که این انفجار ها شکاف مصنوعی در سنگها به وجود می آورد و جریان نفت را ساده تر میکند. به این گونه فراینـــــد ها، مرحله سوم برداشت نف‍ــت (Tertiary Oil Recovery) می گویند.
گفتنی است که مراحل برداشت نفت را به گونه ای دیگر میتوان تقسیم بندی کرد، یعنی به جای اینکه بگوئیم مرحله اول،دوم یا سوم، می توانیم بگوییم Primary Recovery ، مرحـله Improved Oil Recovery یا IOR و مرحله EOR یا Enhanced Oil Recovery.
برداشت بهبود یافته یا IOR فرایندی است که برای تعدیل کردن تکنولوژی های مورد استفاده برای افزایش برداشت بکار میرود. حال این فرایند می تواند در مرحله اول تولید انجام شود یا در مراحل دوم و سوم. تکنولوژی هایی چون حفاری افقی یا مشبک کاری انتخابی و یا تزریق ژل در جا (Insitu gelation) از نوع IOR میباشند.
بنابراین در IOR فرایند تولیـد عوض نمیشود، بلکه تکنولوژی به گونه ای تعدیل می شود که با همان فرایند قبلی،نفت بیشتری از مخزن تولید می گردد. در حالی که ازدیاد برداشت یا EOR به فرایندی اطلاق می شود که در آن سعی میشود تا میزان درصد اشباع نفت باقیمانده تا آنجا که ممکن است پایین بیاید و نفت باقیمانده در مخزن به حداقل ممکن برسد. فرایند هایی چون سیلابزنی شیمیایی، تزریق CO2 و احتراق درجا از این قبیل میباشند. بعد از عملیات تزریق آب میتوان فرایند را تغییر داد. روش دیگری این است که عملیات تزریق آب را تعدیل کنیم. بدین منظور در لایه های با خاصیت گذر دهی متفاوت، آب وارد لایه های با خاصیت گذردهی بالا شده و به سمت چاه تولیدی هدایت میگردد، لذا باید کاری کرد که این لایه ها بسته شوند. این کار با تزریق ژل در لایه های مورد نظر صورت می گیرد.فرایند جابه جایی امتزاجی (Miscible Displacement) به معنی بازیافت نفت به وسیله تزریق ماده ای است که با نفت قابل امتزاج باشد. در جابه جایی مذکور سطح تماس نفت و ماده تزریق شده از بین می رود و جابه جایی بصورت حرکت تک فازی انجام میشود. در صورتی که شرایط از هر لحاظ برای امتزاج ماده تزریق شده و نفت فراهم باشدبازیافت چنین فرایندی در مناطق جاروب شده ۱۰۰% میباشد.
گاز تزریقی دارای ویسکوزیته کمتر نسبت به نفت مخزن است و در نتیجه تحرک بیشتری نسبت به آن دارد.این خاصیت گاز تزریقی،یکی از دلایل امکان امتزاج آن با نفت مخزن است، زیرا تحرک زیاد گاز نسبت به نفت باعث می شود که گاز در مراحل مختلفی با نفت تماس پیدا کرده و در نهایت حالت امتـزاج بین نفت مخزن و گاز تزریقی حاصل آید.
مسئله ای که از تحرک زیــاد گاز ناشی می شود این است که گاز تمایل به Fingering و Channeling پیدا میکند و در نتیجه مناطقی از مخزن به وسیله گاز جاروب نمی گردد و لذا این امر باعث پایین آمدن Recovery Factor در جابه جایی امتزاجی میشود.

متانول

ریشه لغوی
واژه متیل الکل ریشه یونانی دارد. Methuبه معنی شراب و hyel به معنی چوب است. متیل در سال 1840 از کلمه متیلن مشتق شد و برای نامیدن متیل الکل استفاده شد. درسال 1892 از طرف انجمن بین المللی نامگذاری ترکیبات شیمیایی ، متیل الکل به متانول تغییر نام یافت.

نگاه کلی

متانول به نام متیل الکل و الکل چوب هم شناخته می‌شود. متانول یک ترکیب شیمیایی با فرمول CH3OH بوده و ساده‌ترین نوع الکل است. متانول مایعی سبک ، فرار ، بدون رنگ و قابل اشتعال است. در اثر سوختن در هوا دی‌اکسید کربن و آب تولید می‌کند. متانول با شعله‌ای تقریبا بی‌رنگ می‌سوزد. این ترکیب از متابولیسم غیر هوازی گونه‌های زیادی از باکتریها تولید می‌شود. در نتیجه مقدار اندکی از بخار متانول در جو وجود دارد.
متانول موجود در اتمسفر بعد از گذشت چند روز توسط اکسیژن و نور خورشید به CO2 اکسید می‌شود.

تاریخچه
در فرآیند مومیایی کردن در مصر باستان ، از ماده‌ای استفاده می‌شد که حاوی متانول بود و از تجزیه حرارتی چوب بدست می‌آمد. متانول خالص اولین بار در سال 1661 توسط رابرت بویل از چوب استخراج شد. در سال 1834 شیمیدانهای فرانسوی انجمن Jean-Babtist ، ترکیب عناصر آن را بدست آوردند و همچنین کلمه متیلن را به شیمی آلی معرفی کردند.

در سال 1923 شیمیدان آلمانی ، "ماتیاس" پیر ، متانول را از گاز سنتز (مخلوطی از CO و H2 که از کک بدست می‌آید) تولید کرد. در این فرآیند ، از کرومات روی به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شد و واکنش در شرایط سختی مانند فشار 1000-300 اتمسفر و دمای حدود 400 درجه سانتی‌گراد انجام می‌گرفت. در شیوه مدرن تولید متانول ، از کاتالیزورهایی استفاده می‌شود که در فشارهای پائین عمل می‌کنند و کارایی موثرتری دارند.

تولید امروزه گاز سنتز مورد نظر برای تولید متانول مانند گذشته از زغال بدست نمی‌آید، بلکه از واکنش متان موجود در گازهای طبیعی تحت فشار ملایم 10-20 اتمسفر و دمای 850 درجه سانتی‌گراد با بخار آب و در مجاورت کاتالیزور نیکل تولید می‌شود. CO و H2 تولید شده ، تحت تاثیر کاتالیزوری که مخلوطی از مس و اکسید روی و آلومینیوم است، واکنش داده و متانول ایجاد می‌کنند. این کاتالیزور اولین بار درسال 1966 توسط ICI استفاده شد. این واکنش در فشار 50-100 اتمسفر و دمای 250 درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد.
روش دیگر تولید متانول ، واکنش دی‌اکسیدکربن با هیدروژن اضافی است که تولید متانول و آب می‌کند.

کاربرد متانول به صورت محدود به عنوان سوخت در موتورهایی با سیستم احتراق داخلی استفاده می‌شود. متانول تولید شده از چوب و سایر ترکیبات آلی را متانول آلی یا بیو الکل می‌نامند که یک منبع تجدید شدنی برای سوخت است و می‌تواند جایگزین مشتقات نفت خام شود. با این همه ، از بیو الکل 100 درصد نمی‌توان در ماشینهای دیزلی بدون ایجاد تغییر در موتور ماشین استفاده کرد. متانول به عنوان حلال ، ضدیخ و در تهیه سایر ترکیبات شیمیایی استفاده می‌شود.

40 درصد از متانول تولیدی برای تهیه فرمالدئید استفاده می‌شود که آن هم در تهیه پلاستیک ، تخته سه لایی ، رنگ و مواد منفجره استفاده می‌شود. برای تغییر ماهیت اتانول صنعتی و جلوگیری از کاربرد آن به عنوان نوشیدنی ، مقداری متانول به آن اضافه می‌کنند. دی متیل اتر از مشتقات متانول است که به جای CFC ها در افشانه‌های آتروسل به عنوان پیشرانه استفاده می‌شود.

نکات ایمنی متانول ترکیبی سمی است. محصول متابولیت آن ، اسید فرمیک و فرمالدئید ، سبب نابینایی و مرگ می‌شود. متانول از طریق نوشیده شدن ، تنفس و جذب از راه پوست وارد بدن می‌شود. بطور مداوم در معرض آن بودن و استفاده از آن بدون محافظ (ماسک و دستکش) خطرناک است. در صورت نوشیدن آن بلافاصله باید با پزشک تماس گرفته شود. اثرات سمی متانول چند ساعت بعد از مصرف شروع می‌شود.

بنابراین استفاده سریع از پاد زهر مناسب می‌تواند از بروز آسیبهای دائمی جلوگیری کند. دوز کشنده متانول ، 100-125 میلی لیتر است. یکی از پاد زهرهای متانول ، استفاده از تزریق اتانول می‌باشد که به آهستگی آن را در کبد تجزیه می‌کند، بطوریکه این مواد ، متابولیزه شده نمی‌توانند دوباره ترکیب شوند. نشانه‌های نوشیدن متانول شامل سردرد ، سرگیجه ، تهوع ، عدم تعادل ، پریشانی ، خواب آلودگی و سرانجام بیهوشی و مرگ است.

 

چگونگی پیدایش رشته صنایع شیمیایی

1-چگونگي پيدايش مهندسي صنايع

دورهٔ مهندسی صنایع از اواخر قرن نوزدهم میلادی در بسیاری از دانشگاه‌های دنیا ارائه می‌شود. اولین مرکز مهندسی صنایع در سال ۱۹۰۸ میلادی در دانشگاه پنسیلوانیا در کشور آمریکا ایجاد شد. اولین دکترای مهندسی صنایع در سال ۱۹۳۰ توسط دانشگاه کورنل (Cornell University) اعطا گردید. پدر علم مهندسی صنایع فردریک تیلور است.

تعریف وزارت علوم، تحقیقات و فن‌آوری ایران از مهندسی صنایع به صورت زیر می‌باشد:

با پیشرفت سریع علم، تکنولوژی و پیچیدگی‌های روز افزون آن، بالطبع سیستم‌های تولیدی و خدماتی نیز گسترش یافته‌است. ادارهٔ صحیح و مناسب و سامانمند این گونه واحدها نیازمند استفاده از تکنیک‌های علمی و پیشرفته است. مباحث تولید و خدمات چنان گسترش یافته است که رشته‌های مهندسی سنتی از قبیل شیمی، راه و ساختمان، مکانیک و غیره پاسخگوی همه مسائل نیست. برای جبران چنین کمبودهایی در قرن حاضر به ویژه طی چند دههٔ اخیر از پیوند رشته‌های گوناگون علوم مدیریت، اقتصاد و روش‌های مهندسی، رشتهٔ جدیدی به نام مهندسی صنایع به‌وجود آمده‌است.

توسعه روزافزون جامعه صنعتی و اجبار انکار ناپذیر برای حرکت همگام با فناوری و اقتصاد جهانی، نیازمندی‌های جدیدی را پیش روی دانشگاه‌ها و واحدهای صنعتی ایران قرار داده‌است. برای گذر از این مرحله مهم و حساس گروهی از اساتید دانشگاه علم و صنعت هیئت موسس انجمن مهندسی صنایع ایران را در سال ۱۳۷۷ تشکیل دادند. در تیر ۱۳۷۸، انجمن مهندسی صنایع ایران که طبق اساسنامه آن، موسسه‌ای است علمی، پژوهشی، آموزشی و غیر انتفاعی، در سال ۱۳۷۸ از وزارت علوم، تحقیقات و فناوری مجوز دریافت نمود. مهندسی صنایع رشته‌ای است که با طراحی، بهبود، و پیاده سازی سیستمای یکپارچه از افراد، مواد ،اطلاعات ،تجهیزات و انرژی مرتبط می‌باشد. این رشته بر پایه دانش تخصصی و تبحر در رشته ریاضی و طبیعی، اجتماعی و طراحی بنا شده است تا به کمک این علوم و قوانین به تعیین، پیش بینی و ارزیابی نتایج حاصل از سیستمهای یکپارچه بپردازد.

 

2-چگونگي پيدايش مهندسي صنايع شيميايي

اولین درس در زمینه مهندسی شیمی نخستین بار توسط پروفسورنورتون در سال ۱۸۸۱ در دانشگاه MIT و در دانشکده مکانیک تدریس شد.نورتون شیمی صنعتی تدریس می کرد.در آن زمان صنایع شیمیایی رو به توسعه گذاشته بودند و لازم بود ساخت و بهره برداری از فر آیندهای شیمیایی توسط افراد متخصص صورت بگیرد. در آن زمان طراحی ونظارت بر ساخت فرآیندهای شیمیایی و صنایع شیمیایی به دو شکل صورت می گرفت: ۱)به وسیله شیمی دان هایی که از تئوری‌های شیمیایی و علوم آزمایشگاهی آگاهی داشته ولی اطلاعات فنی و تجارب کافی از طراحی صنعتی نداشتند. ۲)به وسیله مهندسان مکانیکی که تجربه طراحی صنعتی داشتند ولی اطلاعات کافی از فرآیندهای شیمیایی نداشتند. این موضوع باعث شدکه تا مدتی برای طراحی واحدهای شیمیایی از شیمیدانان و مهندسان مکانیک به صورت مشترک استفاده شود. اما برای هماهنگ کردن کار این دو گروه به افرادی نیاز بود که هم از فرآیندهای شیمیایی و هم از طراحی صنعتی مطلع باشند وهم از تجربه‌های آزمایشگاهی لازم بهره برده باشند.ازاین رو رشته ای جدید در دانشگاه‌ها با نام (شیمی صنعتی)یا(صنایع شیمیایی)به وجود آمد. به تدریج که صنایع شیمیایی توسعه یافت به چنین متخصصانی که هم در زمینه طراحی صنعتی و هم در زمینه فرآیندهای شیمیایی تخصص داشتند بیشتر احساس نیاز شد.به این ترتیب دوره هایی با نام (مهندسی شیمی مدرن)در دانشگاه‌ها شروع به کار کرد. توسعه صنایع شیمیایی باعث شد که دانشگاه‌ها اقدام به تاسیس دانشکده مهندسی شیمی به صورت مجزا کنندو آن را رشته ای جدا از رشته‌های شیمی و مکانیک تدریس کنند. ^[۳]

• مهندسی شیمی در ایران :

مهندسی شیمی در ایران نخستین بار در مدرسه صنعتی ایران و آلمان تدریس شد.این مرکز آموزشی که پس از جنگ جهانی اول به عنوان غرامت جنگی به ایران واگذار شده بود در هر کدام از رشته‌های مهندسی شیمی، برق و ماشین حدود بیست دانشجو می پذیرفت.دانش آموختگان مدرسه صنعتی ایران پس از یک دوره تحصیلی دو ساله (مهندس شیمی) نامیده می شدند. اما در برنامه درسی آنها دروسی چون شیمی تجزیه و آزمایشگاه بود که دروس مربوط به رشته شیمی است.در سال 1313 دانشگاه تهران تاسیس شد و رشته مهندسی شیمی یکی از رشته‌های ارائه شده در دانشکده فنی بود. در این میان رقابت‌های ناسالم میان دانش آموختگان دانشکده فنی و مدرسه صنعتی موجب شد تا مدرسه عالی صنعتی منحل شود. در سال 1336دانشگاه صنعتی پلی تکنیک تاسیس شد و در رشته مهندسی شیمی و برای یک دوره چهار ساله به پذیرش دانشجو پرداخت.اما برنامه درسی آن زمان دانشگاه تهران و پلی تکنیک هنوز با برنامه واقعی مهندسی شیمی تفاوت بسیار داشت.درسهایی مانند انتقال حرارت ، انتقال جرم و طراحی راکتور در سر فصل دروس گنجانده نشده بود و تنها درسهایی که ویژه مهندسی شیمی بود می توان از: تقطیر ، جذب وترمودینامیک نام برد. پس ازاین دو دانشگاه ، دانشگاه شیراز و پس از آن در سال 1345 دانشگاه صنعتی شریف (صنعتی آریا مهر سابق)این رشته را راه اندازی کردند که برنامه درسی آنها تفاوت چندانی با برنامه درسی که امروز در رشته مهندسی شیمی ارائه می‌شود نداشت. در سالهای بعد دوره کارشناسی ارشد و در برخی دانشگاه‌ها دوره دکتری نیز راه اندازی شد.

10 دانشمندی که جانشان را فدای علم کردند !!

هر کدام از ابزارها و دستگاه هایی که ما در زندگی عادی خود از آنها استفاده می کنیم، ثمره تلاش های بی وقفه دانشمندان و افراد زیادی بوده اند. اگر فداکاری، ریسک پذیری، شهامت و ماجراجویی این افراد نبود، ما هیچ کدام از این فناوری ها و ابزارها را نداشتیم.

۱) الیزابت اسکیم: مدت کوتاهی بعد از مرگ مادر، الیزابت اسکیم با پزشک مادرش دکتر وولف ازدواج کرد. از آن زمان، او شیفته اختراع تازه آن هنگام، یعنی اشعه ایکس شد. وی کار قبلی اش را که کتابداری بود رها کرد تا در آزمایشات شوهرش شرکت کند. آنها یک ماشین اشعه ایکس خریدند و نخستین آزمایشگاه اشعه ایکس را در سانفرانسیکو احداث کردند. متأسفانه آنها از عوارض اشعه ایکس آگاه نبودند و خودشان را در آزمایشات در معرض اشعه قرار می دادند و موضوع آزمایشات می شدند. سرانجام الیزابت اسکیم در نتیجه سرطان درگذشت.

۲) لوییس اسلوتین: وی در پروژه منهتن که هدفش درست کردن نخستین بمب هسته ای بود شرکت داشت. در یکی از آزمایشات او به صورت تصادفی ظرفی محتوی بریلیوم را در درون محفظه دیگری رها کرد که باعث یک واکنش خطرناک شد. بقیه دانشمندانی که در اتاق بودند، هاله آبی یونیزاسیون را مشاهده کردند و موجی از گرما را حس کردند. میزان اشعه ای که او دریافت کرد، تقریبا به اندازه اشعه ای است که در صورت فاصله ۱۵۰۰ متری از یک اتفجار اتمی، نصیب آدم می شود. اسلوتین را بالافاصله به بیمارستان بردند، اما او نه روز بعد درگذشت.

۳) اتو لیلینتال: او را پادشاه گلایدر می شناختند. لیلینتال، یکی از پیشگامان هوانوردی بود و نخستین انسانی بود که چندین پرواز موفق با گلایدر داشت. عکس های او در همه روزنامه ها و مجلات چاپ می شدند و منجر به این عقیده عمومی می شدند که هوانوردی، امری ممکن خواهد شد. اما در جریان پروازی در سال ۱۸۹۶، ستون مهره او بعد از سقوط از ارتفاع ۱۷ متری شکست. آخرین حرف او این بود: فداکاری های کوچک باید انجام شوند.

۴) ماری کوری: ماری کوری، نیازی به معرفی ندارد، او و شوهرش پییر، در سال ۱۸۹۸ رادیوم را کشف کردند و در پی این شکف، مشغول خواص این عنصر بودند. متأسفانه، مشخص شد که تماس مداوم با اشعه می تواند منتهی به بیماری شود. ماری کوری در سال ۱۹۳۴ در نتیجه ابتلا به لوسمی درگذشت.

۵) جان گادفری پاری توماس: او یک مهندس و اتوموبیل ران ولزی بود. آرزوی زندگی او شکستن رکورد سرعت مالکوم کمپل بود. به همین منظور او اتوموبیلی به نام «بابز» ساخت. اما در جریان تلاش برای شکست رکورد، یکی از زنجیرهای اتوموبیل او پاره شدن و به گردنش برخورد کرد و منجر به مرگ فوری او شد.

۶) الکساندر بوگدانف: در تلاش برای جوانی همیشگی، او شروع به آزمایشاتی روی انتقال خون شد. او تزریق خون را روی خودش امتحان کرد و ادعا کرد که طاس شدنش متوقف شده و دید چشمش بهتر شده است. اما او اصلا خون های اهداکننده ها را آزمایش نمی کرد و در یکی از آزمایشان خون فردی مبتلا به مالاریا و سل را به خودش تزریق کرد و در نتیجه عوارض این تزریق درگذشت!

۷) جان فرانسیس دو روزیه: او معلم فیزیک و شیمی بود. وی یکی از کسانی بود که نخستین پرواز بالون را نظاره کرده بود و همین مطلب شوق پرواز را در او ایجاد کرده بود. او نخستین کسی بود که با بالون به ارتفاع ۹۰۰ متری رسید. او کارش را در این مرحله متوقف نکرد و در تلاش بعدی در نظر داشت از فراز کانال لنگلیس، از انگلیس به فرانسه برود. متأسفانه بعد از اینکه او ۴۵۰ متر اوج گرفت، بالونش منفجر شد و منجر به مرگ او شد.

۸) کارل اسکیل: او یک داروساز بود و شخصی بود که عناصر شیمیایی زیادی مثل اکسپژن، کلورین، تنگستن، منگنز و مولیبیدن را کشف کرده بود. اما او عادت عجیبی داشت: چشیدن کشفیاتش! او گرچه در یک نوبت، بعد از چشیدن سیانید هیدروژن، نمرد! اما دفعه بعد از چشیدن جیوه درگشت!

۹) هنری وینستنلی: او فانوس دریایی معروفی را در ادیستون در بریتانیا احداث کره بود. وی که از استحکام سازه اش مطمئن بود، ترجیح داد که در حین یک طوفان در درون آن بماند. متأسفانه فانوس دریایی او در هم شکست و وینستنلی و ۵ نفر دیگر در این میان کشته شدند.

۱۰) کارل سوسِک: او کپسولی اختراع کرده بود که طبق ادعای او می توانست شخصی را به سلامت از آبشار نیاگارا بگذراند! در سال ۱۹۸۵، یک شرکت سرمایه گذاری حاضر شد که به او برای آزمایش کپسول ویژه اش کمک کند. به همین منظور در یکی از مناطق تگزاس آبشاری ۵۵ متری ساخته شد. کپسول او می بایست بعد از فرود درون چاله پایین آبشار مصنوعی می افتاد. اما متأسفانه کپسول به لبه این چاله برخورد کرد و سوسک روز بعد درگذشت!

یه روز یه فیزیکدان، یه زیست شناس و یه شیمی دان که شنا بلد نبودن برای اولین بار میرن به اقیانوس.

فیزیک دان میگه: "من میخوام درباره فیزیک امواج تحقیق کنم." و میپره تو آب و دیگه برنمی گرده.

زیست شناس میگه: " من میرم درباره گیاهان کف اقیانوس تحقیق کنم." و اونم به سرنوشت فیزیک دان دچار میشه.

شیمی دان چند ساعتی منتظر میشه و بعد توی دفترچه گزارشش مینویسه: " 1- آب دریا فیزیکدان ها و زیست شناس ها را در خود حل می کند. ..."

---

- اگه گفتین اون کدوم عنصره که حاضره از جدول تناوبی پاک بشه، ولی با کربن هم خونه نشه؟

-جواب: تنگستن(W)

---

-میدونید با عنصرهای آهن، نیکل و پتاسیم چه سلاحی می شه ساخت؟

-چاقو (KNiFe)

---

-یه شیمی دان میره به یه داروخانه و میگه: ببخشید. میشه یه بسته " استیل سالیسیلیک اسید " بهم بدین؟ 

داروفروش میگه: منظورتون آسپیرینه؟  

شیمی دان میگه: اوه، بله بله، این اسم لعنتی هیچ وقت یادم نمیمونه.

---

-میدونید فرق یه آشپز و یه شیمی دان چیه؟

-یه شیمی دان هیچ وقت جرات نمی کنه قاشقشو لیس بزنه.

1- دانشجوی رشته شیمی از استادش پرسید : ببخشید اولین عنصری که توسط بشر کشف شد چی بود ؟

استاد گفت : معلوم نیست شاید هم بنده نمی دونم

دانشجویی دیگر بلافاصله گفت :استاد من می دونم اولین عنصر طلا بوده که توسط حضرت آدم  کشف شده

استاد با تعجب پرسید :  تو کتاب تاریخ علم نوشته ؟

دانشجو با خونسردی گفت :نخیر خودم فهمیدم چون اگه طلا نبود حضرت آدم هرگز نمی تونست با حوا ازدواج کنه !!!

2- یه روز در کلاس آزمايشگاه شیمی استاد شیمی درباره  خواص اسیدها توضیح می داد و گفت: خوب حالا من این سکه نقره  رو  میندازم توی این محلول اسیدی . بچه ها آیا حل خواهد شد؟یکی از بچه ها: نه آقا!

 استاد: می تونی توضیح بدی چرا نقره در این اسید حل نمیشه

دانشجو:چون اگه حل می شد شما نمی انداختینش توی اسید!!!!!!

3- یک شیمیدان كه از شاخه علوم تجربي درس خونده در طول هفته چند بشر می شوره؟

-هیچی؟؟!!!

کاملا درسته ، چون این کار بچه هاي صنايع شيمياييه!

4- چرا عاقل کند کاري که بعداً خود به خود گويد خودم کردم که لعنت بر خودم بادا بادا مبارک بادا !!!

5- ميازار موري که دانه کش است که جان دارد و جانم به قربانت ولي حالا چرا عاقل کند کاري که باز آيد به کنعان غم مخور کلبه احزان شود روزي ز سر سنگ عقابي به هوا خواستن توانستن است

6- این پیغام کاملا جدیه. باور کنید. منم اول قبول نداشتم مشقامو خوب نوشتم بابام بهم عیدی داد یه توپ قلقلی داد

شیمی و خنده 2

تعریف شاخه های مختلف شیمی:

 

شیمی فیزیک: تلاش مذبوحانه برای به کار بردن عبارت y=mx+b در مورد هر پدیده ای در جهان

 

شیمی آلی: تلاش برای تبدیل ترکیبات بدبو به مقاله های تروتمیز در مجله ها

 

شیمی معدنی: تلاش برای مفید نشون دادن چیزهایی که بعد از استفاده ی شیمی دانان آلی و تجزیه از جدول تناوبی باقی می مونه

 

مهندسی شیمی: تلاش برای پول درآوردن از کارهایی که شیمی دانان آلی، معدنی و تجزیه صرفا برای تفریح انجام میدن.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

شیمی آلی عبارتست از مطالعه ترکیبات کربن دار

بیوشیمی عبارتست از مطالعه ترکیبات کربن داری که وول میخورند.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 
یه روز هایزنبرگ در حال رانندگی بوده که پلیس متوقفش می کنه.

پلیس: هیچ می دونی سرعتت چقدره؟

هایزنبرگ: نه، ولی می دونم کجا هستم!
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

میدونید چرا شیمی دان ها همه مسایل رو می تونن حل کنن؟

-چون همه حلال ها رو دارن!

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

شیمی و خنده 1

مغز ما اکسید گشت و سوختیم                 بس که شیمی تجزیه اموختیم
هی اسید و باز دعوا می کنند                        خاک عالم بر سر ما می کنند
چون که شیمی با فیزیک همراه شد                     چاله گود انرژی چاه شد
این شرودینگر مرا دیوانه کرد                             تابع موجی مرا بیچاره کرد
درس دیگر درس شیمی معدنی است              پر ز اسرار عجیب و دیدنی است
هر اتم باشد مثال یک پیاز                                 می زند هی چرخ با آهنگ جاز
کمپلکس این فلز با آن لیگند                             فهم آن مشکلتراز فتح سهند
شیمی آلی یکی درس حجیم                          خواندنش هم مشکلی باشد عظیم
واکنشهایش همی پر رمز و سر                           از دیلز- آلدر گرفته تا فیشر
بس که دیدم طیفهایی پر ز پیک                       می کند مغزم چو ساعت تیک و تیک

جوهر طبعم بشد اینجا تمام                               پس خداحافظ بود ختم کلام

بررسی سوخت های موجود در جهان

بررسی سوخت های موجود در جهان

امروزه جهان در زمینه انرژی با دو بحران محدود بودن منابع سوخت‌های فسیلی و آلودگی محیط‌زیست روبه‌رو می‌باشد. در این میان بخش حمل و نقل، سهم عمده‌ای را در مصرف انرژی و آلودگی محیط‌زیست به خود اختصاص داده است لذا در طول نیم قرن گذشته تحقیقات زیادی برای جایگزینی انواع انرژی در بخش حمل و نقل انجام شده و هنوز هم در حال انجام است.

این تحقیقات بیشتر در زمینه خودروهای برقی، پیل سوختی، هیدروژنی، گازسوز (LPG, NG) و همچنین خودروهایی با سوخت DME، اتانول و انرژی خورشیدی می‌باشد.

 

به لحاظ مواردی چون راندمان حرارتی، شتاب، حداكثر سرعت و برد (پیمایش) خودرو، آلایندگی، مصرف انرژی از چاه تا چرخ، هزینه‌های تعمیر و نگهداری، در دسترس بودن سوخت (انرژی)، ذخیره‌سازی سوخت در خودرو و هزینه‌های مربوط به ایستگاه‌های سوخت‌گیری هر كدام از سوخت (انرژی‌)های مذكور دارای محاسن و معایبی است كه در بحث جایگزینی سوخت تواماً مد نظر قرار می‌گیرند. برای مثال خودروهای برقی با وجود مزایای آلایندگی پایین (در حد صفر) كاركرد آرام و بی‌سروصدا، راه‌اندازی سریع و آسان، رانندگی راحت و قابل اطمینان و عدم نیاز به كلاچ و جعبه‌دنده دارای معایبی نظیر بالا بودن هزینه اولیه خودرو، محدود بودن سرعت خودرو (حدود 130 كیلومتر بر ساعت)، پایین بودن شتاب حركت، طولانی بودن زمان شارژ باطری و عدم امكان شارژ مجدد در جاده می‌باشند.

بنابراین باید با توجه به سطح فناوری، نوع سوخت در دسترس، نیازهای روز جامعه و موارد متعدد دیگر سوختی را انتخاب كرد كه نسبت به دیگر سوخت‌ها امتیازات بیشتری داشته باشد.

1. تعریف اصطلاحات

پیش از هر چیز لازم است به‌طور خلاصه تعریف چند اصطلاح مهم كه در بحث تشریح و مقایسه سوخت‌ها از اهمیت فراوان برخوردارند، ذكر شود.

چاه تا چرخ: درك نادرست عمومی موجب شده تا در بحث سوخت و آلاینده‌های ناشی از آن بیشتر توجه مردم معطوف به زمانی باشد كه آن سوخت سوزانده یا در موتور خودروها استفاده می‌شود. در مورد هزینه و ایمنی سوخت نیز چنین درك نادرستی وجود دارد. این امر موجب شده است تا توجه اندكی به فناوری‌ها و زیرساخت‌هایی كه در تولید سوخت و رساندن آن به باك خودروها نقش دارند، معطوف شود.

در یك مقایسه دقیق و مناسب میان سوخت‌های مورد استفاده در خودرو باید تاریخچه و میسر گذر هر سوخت از مرحله استخراج مواد اولیه تا مرحله تولید انرژی مدنظر قرار گیرد. برای مثال سوخت‌هایی كه هنگام مصرف در خودرو آلاینده‌های بسیار كمی تولید می‌كنند ممكن است در مراحل تولید دارای انتشار بسیار زیادی باشند؛ یا سوخت‌هایی كه برای موتورهای احتراقی مناسبند ممكن است حمل و نقل دشوار و پرهزینه‌ای داشته باشند. در حقیقت تاریخچه هر سوخت در زنجیره كامل چاه تا چرخ (مصرف در خودرو) آن نهفته است. این زنجیره دارای 5 مرحله ذیل است:

استحصال و استخراج مواد خام (مواد اولیه)

حمل و نقل مواد خام

تولید سوخت

توزیع سوخت

استفاده در خودرو

در بررسی یك سوخت باید با نگرشی یكسان تمامی مراحل این زنجیره، همه جنبه‌های تولید و مصرف شامل استحصال مواد اولیه، مصرف انرژی، انتشار آلاینده‌ها، ایمنی، فناوری، هزینه‌ها و زیرساخت‌ها مورد توجه قرار گیرد.

محتوای انرژی: محتوای انرژی عبارت است از ارزش گرمازایی یا گرمایی پایین كه مبین انرژی حاصل از احتراق یك سوخت بوده و به عنوان مبنایی برای محاسبه بازده حرارتی موتوری كه این سوخت را مصرف می‌كند می‌باشد. معمولاً محتوای انرژی بر حسب مگاژول بر كیلوگرم (MJ/Kg) یا مگاژول بر لیتر (MJ/Lit) بیان می‌شود.

عدد اكتان: عدد اكتان از جمله ویژگی‌های مهم سوخت‌هایی است كه در موتورهای اشتعال جرقه‌ای به كار می‌روند و نشان‌دهنده مقاومت آن در برابر كوبش می‌باشد. استفاده از یك سوخت با عدد اكتان خیلی پایین موجب می‌شود كه موتور در شرایط بار زیاد دچار كوبش شود. لازم به ذكر است كه پدیده كوبش موتور همان اشتعال خودبه‌خود و كنترل نشده مخلوط هوا و سوخت می‌باشد كه منجر به ایجاد امواج پرفشار و در نتیجه صدمات شدید به موتور می‌شود. عدد اكتان معمولاً به‌صورت عدد اكتان تحقیقی ((RON و یا عدد اكتان حقیقی MON)) بیان می‌شود.

عدد ستان: از جمله ویژگی‌های مهم سوخت‌هایی است كه در موتورهای اشتعال تراكمی (CI) به كار می‌روند و عبارت است از میزان آمادگی سوخت برای اشتعال خودبخود تحت شرایط دما و فشار داخل محفظه احتراق موتور.

سوخت تزریق شده به درون سیلندر باید درست پیش از رسیدن به حداكثر تراكم و در محدوده زمانی چند هزارم ثانیه‌ای مشتعل شود. در واقع عدد ستان بیانگر تمایل طبیعی سوخت به اشتعال است. به این معنی كه عدد ستان بالاتر موجب روشن شدن (استارت) بهتر و زمان (مرحله)، تأخیر اشتعال كوتاه‌تر (فاصله زمانی میان تزریق و اشتعال) و در نهایت احتراق یكنواخت و آرام‌تر می‌شود.

2. سوخت‌های متعارف و جایگزین و ویژگی‌های آنها

سوخت‌های متعارف و جایگزینی كه در این نوشتار به آنها اشاره شده است عبارتند از:

1. بنزین 2. سوخت دیزل (گازوئیل) 3. گاز مایع نفتی4. گاز طبیعی(LPG) 5.متانولNG 6. اتانول 7. بیودیزل 8. هیدروژن 9 . DME

لازم به ذكر است كه بنزین، گازوئیل و LPG همگی از پالایش نفت خام به دست می‌آیند.

بنزین

در طول یك قرن گذشته بنزین با دارا بودن بیشترین میزان تولید و زیرساخت‌های توزیع، بزرگ‌ترین سهم مصرف را در میان سوخت‌های بخش حمل و نقل جاده‌ای داشته است. استفاده گسترده از این سوخت، موجب پایین آمدن هزینه و توسعه و پیشرفت تجهیزات اختصاصی آن مانند پالایشگاه‌ها، موتورهای اشتعال جرقه‌ای، كاتالیست‌ها و زیرساخت‌های خدمات رسانی شده است. میزان نسبتاً بالای محتوی انرژی بنزین، این سوخت را برای موتورهای SI بسیار مناسب كرده، اما پایین‌تر بودن عدد اكتان آن نسبت به دیگر سوخت‌های مورد مصرف در موتورهای SI موجب شده است تا به ناچار نسبت‌های تراكم پائین‌تری مورد استفاده قرار گیرد.

بنزین در مقایسه با دیگر سوخت‌ها از لحاظ میزان مصرف انرژی از چاه تا چرخ برای خودروهای سبك (LDV) در وضعیت متوسط قرار دارد. میزان انتشار NOX خودروهای بنزینی در مرحله چاه تا چرخ نسبتاً پایین بوده در حالی كه میزان انتشار خروجی آنها نسبتاً بالا می‌باشد.

كاهش میزان انتشارات خروجی و تبخیری انگیزه مهمی برای بهینه‌سازی بنزین و تولید بنزین با فرمولاسیون جدید بوده است. معمولاً فرایند فرمولاسیون جدید حداقل همراه با اضافه نمودن تركیبات اكسیژنه مانند( MTBE) و (ETBE)، كاهش مواد آروماتیك بنزین و اولفین و نیز پایین آوردن دماهای تبخیر می‌باشد.

به لحاظ ایمنی می‌توان بنزین و گازوئیل را سوخت‌هایی ایمن (البته نه بدون خطر) در نظر گرفت. از جمله معایب این دو سوخت می‌توان به مواردی چون سخت تجزیه شدن آنها در محیط (عدم زیست تجزیه‌پذیر بودن) و نفوذ در آب و خاك و بالطبع آلوده كردن آنها اشاره كرد.

خودروهای سواری بنزینی در صورتی می‌توانند از مخازن سوخت (باك) فلزی یا پلاستیكی استفاده كنند به مواد تشكیل‌دهنده آن با بنزین سازگاری داشته باشد. بنزین می‌تواند بعضی از مواد پلاستیكی و فلزی را در خود حل كرده یا موجب زنگ‌زدگی آن شود. به خصوص وقتی كه در آن الكل وجود داشته باشد.

سوخت دیزل (گازوئیل)

سوخت دیزل پس از بنزین، دومین سوخت پرمصرف در حمل و نقل جاده‌ای به‌خصوص در خودروهای سنگین است. از آنجا كه خودروهای سنگین (HDV)دارای موتورهایی با وزن زیاد می‌باشند لذا باید سوختی را مصرف كنند كه دارای بازدهی انرژی بیشتری بوده و به این دلیل سوخت دیزل مناسب‌ترین گزینه برای آنهاست. مخزن سوخت گازوئیل در مقایسه با بنزین به دلیل داشتن محتوای انرژی بیشتر درهر لیتر و بازدهی موتور بالاتر می‌تواند اندكی كوچك‌تر باشد. گازوئیل علاوه‌بر آنكه همانند بنزین ارزان است دارای همان مزایای استفاده گسترده بوده و حتی دارای انرژی بیشتری نیز می‌باشد.

گازوئیل در مقایسه با دیگر سوخت‌های قابل استفاده در موتورهای اشتعال تراكمی دارای عدد ستان پایین‌تر، مصرف انرژی چاه تا چرخ كمتر و میزان انتشارات CO و HC نسبتاً پایینی می‌باشد، اما میزان انتشار NOX و ذرات معلق (PM) چاه تا چرخ آن بالاست كه این معایب نیز قابل رفع هستند. برای مثال كاهش میزان گوگرد گازوئیل نه تنها موجب كاهش SO2 منتشره از خودرو می‌شود، بلكه میزان ذرات معلق منتشره را نیز كاهش می‌دهد.

گاز مایع نفتی (LPG)

LPG یا همان گاز مایع نفتی سوختی جایگزین برای موتورهای SI می‌باشد كه تاكنون نقش اندكی در تأمین انرژی حمل و نقل جاده‌ای دنیا ایفا كرده است، اما در بعضی كشورها این سوخت، سهم قابل ملاحظه‌ای در بخش حمل و نقل دارد. برای مثال در كشور هلند 12 درصد از سهم انرژی مورد مصرف در خودروهای سواری را سوخت LPG تشكیل می‌دهد. عدد اكتان بالای LPG (به‌خصوص نوع پروپان آن)، موجب شده است تا موتورهای LPGسوز دارای نسبت تراكم بالاتری در مقایسه با موتورهای بنزین‌سوز بوده و در نتیجه از راندمان حرارتی بالاتری نیز برخوردار باشند. از آنجا كه اغلب خودروهای سبك LPGسوز، خودروهای بنزینی مجهز به سیستم گازسوز هستند از این مزیت برخوردار نبوده و دارای بازدهی پائین‌تری از حد بهینه‌ای كه می‌توانند داشته باشند می‌باشد. نسبت تراكم موتورهای سنگین LPGسوز پایین‌تر از موتورهای دیزل سنگین می‌باشند.

میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ LPG كمتر از بنزین و بیشتر از گازوئیل است. همچنین در خودروهای سبك میزان انتشارات NOX چاه تا چرخ LPG تقریباً معادل بنزین بوده، اما دیگر مواد آلاینده و منتشره پایین‌تر می‌باشند. در خودروهای سنگین LPGسوز میزان انتشار پایین ذرات معلق قابل توجه است.

LPG در فشار و دمای محیط به شكل گاز بوده و در مخزن سوخت تحت فشار متوسط 6 تا 8 بار به صورت مایع ذخیره می‌شود. با در نظر گرفتن میزانی از انرژی یكسان، مخزن سوخت LPG در مقایسه با مخزن بنزین دارای حجمی معادل دو برابر و وزنی بیش از 5/1 برابر می‌باشد.

شیر اطمینان فشار مخزن LPG در فشار بالاتر از 20 بار عمل می‌كند. این در حالی است كه انفجار مخزن در فشارهای بالاتر از 100 بار امكان‌پذیر خواهد بود.

مخزن سوخت خودرو را نباید بیشتر از 80 تا 85 درصد گنجایش پر كرد تا فضای كافی برای انبساط سوخت وجود داشته باشد.

گاز LPG سنگین‌تر از هوا بوده و در صورت ریزش یا نشت بخارات آن در سطح زمین باقی مانده و ممكن است توسط یك عامل اشتعال‌زا منفجر شود. به این دلیل باید از پارك كردن این خودروها در پاركینگ‌های زیرزمینی پیشگیری كرد.

LPG در هوا بسیار سهل‌تر از بنزین و گازوئیل مشتعل می‌شود، اما از آنجا كه سعی می‌شود مخازن سوخت LPG به‌گونه‌ای ساخته شوند كه ایمنی و استحكام لازم را داشته باشند لذا احتمال نشت سوخت در هنگام تصادفات و خطرات احتمالی آن نسبت به مخازن بنزین و گازوئیل كمتر است. در مجموع LPG را می‌توان سوختی ایمن در نظر گرفت.

گاز طبیعی(NG)

گاز طبیعی (CH4) كه از پوسته زمین استخراج می‌شود، تنها سوختی است كه تقریباً نیازمند انجام هیچ فرایندی برای قابل استفاده شدن در خودرو نیست و تنها لازم است تا خشك شده و سولفید هیدروژن (H2S) آن (از گاز ترش) جدا شود. گاز طبیعی تبدیل شده به گاز تركیبی به عنوان منبع تولید متانول، DME و هیدروژن به كار گرفته می‌شود.

در كشورهایی همچون ایتالیا، آرژانتین، روسیه و امریكا، خودروهای NGسوز فراوانی وجود دارد در كشور ایران نیز به‌تازگی استفاده از گاز طبیعی فشرده (CNG) مورد توجه قرار گرفته و سعی شده است تا در بخش نتیجه‌گیری به آن پرداخته شود. در حال حاضر این سوخت به عنوان سوختی مهم برای استفاده در خودروهای سراسر دنیا مطرح نمی‌باشد و تنها كشورهایی كه دارای شبكه توزیع كافی گاز طبیعی باشند می‌توانند این سوخت را به عنوان سوخت خودروهای خود برگزینند و كشورهای فاقد چنین زیرساخت‌هایی قطعاًَ چنین كاری را پرهزینه خواهند یافت. سوخت NG همانند LPG دارای عدد اكتان بالا بوده و در نتیجه با استفاده از آن می‌توان به نسبت‌های تراكم بالاتری دست یافت. به این لحاظ است كه بازدهی حرارتی یك موتور صد در صد NGسوز در حدود 10 درصد بیشتر از موتورهای بنزینی است. البته باید توجه داشت كه بازدهی موتور NGسوز در حدود 15 تا 20 درصد كمتر از موتورهای سنگین گازوئیل‌سوز است.

میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ آن قابل قیاس با LPG است (یعنی كمتر از بنزین و گازوئیل). همچنین گاز طبیعی به غیر از هیدروكربن‌ها دارای انتشارات چاه تا چرخ كمتری می‌باشد.

گاز طبیعی كه سبك‌تر از هوا بوده و دمای اشتعال بالایی دارد، در مقایسه با LPG دارای خصوصیات و ویژگی‌های ایمنی مناسب‌تری است.

NG در شرایط محیطی دارای محتوای انرژی پایینی می‌باشد، اما زمانی كه به شكل مایع تبدیل گردد قابل مقایسه با LPG خواهد بود. مخازن سوخت نصب شده بر روی خودرو معمولاً دارای فشار بالا بوده (مانند مخازن CNG) و گاهی اوقات دارای دماهای پایین می‌باشند (مانند گاز طبیعی مایع LNG). معمولاً گاز CNG درون مخازن فولادی، كامپوزیتی و یا آلومینیمی تحت فشار 240-200 بار قرار دارد. این مخازن برای دست یافتن به همان برد رانندگی خودروهای بنزینی به وزنی معادل پنج برابر و حجمی معادل 4 برابر نیاز دارند. مخازن سوخت كامپوزیتی یا آلومینیمی دارای وزنی معادل 50 درصد مخازن فولادی هستند، اما بهای آنها نسبتاً گران است.

گاز LNG در مخازن نصب شده روی خودرو تحت فشار 2 تا 6 بار و دمای 161- درجه سلسیوس قرار دارد. یك مخزن LNG با در نظرگیری محتوای انرژی یكسان با مخزن گازوئیل دارای فضایی معادل دو برابر و وزنی معادل 40 درصد بیشتر خواهد بود.

روش گاز طبیعی جذب شده روش دیگر استفاده از این سوخت است كه همچنان در مرحله تحقیق می‌باشد. در این روش گاز متان در یك ساختار كربنی متخلخل جذب مولكول‌های كربن شده و 12 درصد از حجم موجود را در برمی‌گیرد. با توجه به فشار آزمایشی 35 باری كه برای این سوخت در نظر گرفته شده، جرم سوخت و مخزن آن در شرایط بینابینی سوخت‌های بنزین، گازوئیل و CNG قرار گرفته است. مخزن ANG نسبتاً ارزان و ایمن بوده و به خاطر فشار پایین آن و در نتیجه عدم نیاز به استفاده از كمپرسورهای گران‌قیمت، برای ایستگاه‌های سوخت‌گیری خانگی بسیار مناسب است.

متانول

سوخت مایع متانول (CH3OH) الكلی است كه معمولاً از گاز طبیعی ساخته می‌شود. به این صورت كه ابتدا با استفاده از بخار آب، گاز طبیعی به گاز تركیبی تبدیل شده و سپس با تغییر نسبت CO/H2 بر روی این گاز تغییراتی انجام می‌شود.

CO + H2O= CO2 + H2 و CH4 + H2O = CO + 3H2

در مرحله بعد پس از خروج ناخالصی‌ها، اكسیدهای كربن و هیدروژن با یكدیگر واكنش داده و متانول ایجاد می‌شود.

CO2 + 2H2 = CH3OH و CO2 + 3H2= CH3OH + H2O

همچنین تولید متانول از بیومس (مواد سلولزی، نشاسته‌ای و چوب) به لحاظ فنی امكان‌پذیر بوده، اما هنوز از دید اقتصادی مقرون به صرفه نیست. در این فرایند ابتدا بیومس به گاز تركیبی تبدیل و سپس متانول تولید می‌شود.

متانول نسبت به بنزین، دارای چگالی انرژی كمتر و عدد اكتان بیشتر می‌باشد. همچنین بهای آن از بنزین گران‌تر است. كاربرد متداول متانول در موتورهای احتراق جرقه‌ای اغلب به صورت مخلوط با بنزین می‌باشد، اما می‌توان از آن در موتورهای احتراق تراكمی به صورت خالص استفاده كرد. البته با توجه به پایین بودن عدد ستان آن باید جهت ایجاد تطابق از تجهیزات كمك اشتعال یا افزودنی‌ها استفاده كرد.

با توجه به پایین بودن چگالی انرژی متانول نسبت به بنزین باید برای دستیابی به برد یكسان از مخزن سوختی با گنجایش 75 درصد بزرگ‌تر و تقریباً دو برابر وزن بیشتر استفاده كرد. از طرفی سیستم سوخت‌رسانی این نوع خودروها باید از موادی ساخته شود كه در مقابل خوردگی و اثرات شیمیایی الكل مقاوم باشد.

متانول به عنوان متداول‌ترین سوخت مورد مصرف برای خودروهای پیل‌سوختی به‌كار می‌رود به این صورت كه متانول به هیدروژن تبدیل شده و هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می‌شود. از جمله كاربردهای دیگر متانول، تركیب آن با ایزوبوتان و تولید MTBE است كه به عنوان ماده افزودنی ضدكوبش به بنزین افزوده می‌شود و جایگزین افزودنی‌های سرب‌دار است.

میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ متانول به‌خصوص زمانی كه از بیومس تهیه می‌شود بسیار بالا می‌باشد. همچنین میزان انتشار هیدروكربنی چاه تا چرخ این سوخت به‌خصوص در مورد متانول به دست آمده از گاز طبیعی بالا بوده و میزان انتشار دی‌اكسید كربن زمانی كه این سوخت از بیومس تهیه می‌شود بسیار اندك می‌باشد. سرعت تبخیر متانول پایین است در نتیجه دارای انتشارات تبخیری كمتری نسبت به بنزین خواهد بود.

اتانول

این سوخت به لحاظ خصوصیات و ویژگی‌ها بسیار شبیه متانول است، اما تنها از بیومس تهیه می‌شود. برای تهیه اتانول ابتدا محصولات گیاهی كوبیده و فشرده می‌شوند سپس به كمك مخمرها و انجام عمل هیدرولیز اتانول استخراج می‌شود. بسته به نوع گیاه از روش‌های هیدرولیز گوناگون استفاده می‌شود. اگر گیاه حاوی مواد قندی زیاد باشد هیدرولیز ضعیف بر روی آن انجام می‌شود. در صورتی كه گیاه دارای نشاسته زیاد باشد از روش هیدرولیز آنزیمی و اگر مواد سلولزی وجود داشته باشد از شیوه هیدرولیز اسیدی استفاده می‌شود. هزینه تهیه اتانول 3 تا 5 برابر بنزین است و عمدتاً مربوط به هزینه‌های مواد اولیه آن دارد. هر دو نوع موتور CI و SI قابلیت استفاده از این سوخت را داشته و همانند متانول می‌توان از این سوخت به صورت مخلوط با بنزین و یا پس از تبدیل آن به ETBE به عنوان ماده افزودنی ضدكوبش استفاده كرد. امروزه با توجه به تجزیه‌پذیر بودن ماده اولیه اتانول (بیومس)، جایگزینی ETBE به جای MTBE مورد توجه قرار گرفته است. مخزن سوخت اتانول بر روی خودرو مانند متانول است.

این سوخت برای به دست آوردن انرژی معادل با بنزین نیاز به مخزنی دارد كه 50درصد سنگین‌تر از مخزن بنزین داشته باشد. اگرچه چگالی انرژی اتانول از متانول بیشتر است، اما هنوز قابل مقایسه با بنزین و گازوئیل نیست. از آنجا كه عدد اكتان اتانول نسبت به متانول كمتر است بازده انرژی كمتری نیز نسبت به آن دارد. میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ اتانول به‌خصوص وقتی كه از مواد سلولزی تهیه می‌شود زیاد است، اما میزان انتشارات CO2 چاه تا چرخ آن با توجه به تهیه آن از بیومس، در مقایسه با بنزین و گازوئیل پایین‌تر می‌باشد. اتانول در مقایسه با خودروهای سبك بنزینی انتشارات CO و HC كمتر و در مقایسه با خودروهای سنگین گازوئیلی انتشارات CO و HC بیشتری دارد.

به لحاظ ایمنی چون سوخت‌های الكلی سرعت تبخیر پایینی دارند لذا در هنگام تصادفات خطر كمتری نسبت به بنزین خواهند داشت. متانول در صورت مصرف شدن یا تنفس ایجاد مسمومیت می‌كند، اما اتانول این‌گونه نیست. باید توجه داشت كه متانول و اتانول هر دو قابل تجزیه بیولوژیك هستند.

بیودیزل

به گروهی از روغن‌های گیاهی استری شده گفته می‌شود كه از محصولات حاوی روغن به دست می‌آید. این محصولات دامنه وسیعی از گیاهان را شامل می‌شود و مهم‌ترین آنها عبارتند از: دانه‌های روغنی، سویا، آفتاب‌گردان و درخت نخل. برای تولید سوخت بیودیزل ابتدا گیاه مورد نظر تحت فشار قرار گرفته و مایع روغنی آن جدا می‌شود.

در این مرحله محصولی فرعی به نام كیك روغنی تولید می‌شود كه در دامداری‌ها مصرف دارد. سپس بعد از صاف نمودن مایع روغنی، به كمك عمل استریفیكاسیون ساختار مولكولی پرانشعاب و پیچیده روغن‌ها به انشعابات كوچك‌تر با ساختار مولكولی راست زنجیره تبدیل می‌شود. در طول فرایند استریفیكاسیون الكل تك ظرفیتی (معمولاً متانول) جایگزین گلیسیرین الكل سه ظرفیتی شده و متیل استر تولید و گلیسیرین به عنوان دومین محصول فرعی آزاد می‌شود كه از آن می‌توان در صنایع آرایشی و دارویی استفاده كرد. میزان مصرف انرژی چاه تا چرخ بیودیزل بیشتر از گازوئیل (دیزل فسیلی) و كمتر از بنزین است. میزان انتشارات چاه تا چرخ بیودیزل بسیار نزدیك به انتشارات گازوئیل، میزان انتشارات NOX­ و ذرات معلق آن بیشتر اما CO و هیدروكربن‌های آن كمتر می‌باشد. میزان CO2 بیودیزل همچنان پایین است زیرا این سوخت از بیودیزل تهیه می‌شود. برای كسب برد رانندگی یكسان با گازوئیل، خودرویی با سوخت بیودیزل به 15 درصد وزن سوخت بیشتر و مخزنی با 9 درصد حجم بیشتر نیاز دارد.

بیودیزل در مقایسه با گازوئیل خطر بهداشتی كمتری برای انسان و حیوانات داشته و به خاطر تجزیه‌پذیر بودن آن به محیط‌زیست، آسیب كمتری می‌رساند.

هیدروژن

هیدروژن، سوختی است كه می‌توان آن را از هر ماده اولیه دارای هیدروژن به دست آورد. روش‌های عمده تهیه آن عبارتند از: 1. الكترولیز آب 2. تبدیل به گاز مواد خام حاوی هیدروژن. همچنین هیدروژنی كه به عنوان محصول فرعی در صنایع شیمیایی حاصل می‌شود نیز به عنوان منبع سوم تأمین هیدروژن مطرح می‌باشد. با انجام فرایند تبدیل توسط بخار بر روی گاز طبیعی (به عنوان مهم‌ترین ماده اولیه)، LPG و یا نفتا می‌توان هیدروژن تولید كرد.

با توجه به آنكه فرایند الكترولیز توسط جریان برق انجام می‌شود بنابراین در این روش باید هزینه‌های استفاده از جریان برق و جنبه‌های زیست‌محیطی آن مدنظر قرار گیرند. استفاده از انرژی الكتریكی تولید شده توسط انرژی‌های قابل تجدیدی مانند باد و نیروی آب برای الكترولیز آب منتج به انتشار آلاینده‌های كمتر می‌شود، اما انرژی الكتریكی تولیدی توسط نیروگاهی با سوخت زغال منتج به انتشار آلاینده‌های بیشتر می‌شود. هیدروژن در مقایسه با دیگر سوخت‌ها دارای بالاترین مصرف انرژی چاه تا چرخ بویژه در مرحله تولید می‌باشد. میزان انتشارات چاه تا چرخ این سوخت به شدت بسته به فرایند تولید آن است و انتشارات ناشی از خودرو به جز در مورد NOX منتشره از موتورهای احتراقی، قابل چشم‌پوشی است. محتوای انرژی هیدروژن (برمبنای حجمی) نسبتاً پایین است بنابراین به استفاده از منبع سوخت بزرگی بر روی خودرو نیاز خواهد بود، اما به هر جهت از آنجا كه هیدروژن دارای محتوای انرژی بالا در واحد جرمی بوده (تقریباً 3 برابر بنزین) و عدد اكتان بالا دارد لذا موتورهای هیدروژن‌سوز دارای بازده حرارتی بهتر نسبت به همتاهای بنزینی خود می‌باشد. موتورهای SI و پیل‌های سوختی می‌توانند از هیدروژن استفاده كنند، اما این نوع خودروها و سوخت‌ها نسبت به انواع متعارف خود بسیار گران‌قیمت هستند. ذخیره‌سازی هیدروژن به شكل هیدرید و هیدروژن مایع انجام می‌شود. در شیوه ذخیره‌سازی به صورت هیدرید وزن مخزن سوخت 20 برابر وزن مخزن بنزین می‌باشد و در شیوه ذخیره‌سازی به روش هیدروژن مایع وزنی معادل 5/1 برابر و حجمی معادل چهار برابر مخزن بنزین را خواهد داشت.

هیدروژن نیازمند انرژی اشتعال بسیار پایینی است لذا مسئله ایمنی آن به‌خصوص در فضای بسته و ذخیره‌سازی آن روی خودرو بسیار مورد توجه می‌باشد. از آنجا كه این گاز در تركیب با هوا دارای قابلیت اشتعال در دامنه مخلوط خیلی رقیق تا مخلوط خیلی غلیظ می‌باشد لذا حتی كوچك‌ترین جرقه‌ای (مانند زدن یك كلید برق) می‌تواند آغازگر حادثه باشد.

DME (دی متیل اتر)

دیر زمانی نیست كه DME به عنوان سوخت مطرح شده است. نحوه تولید این سوخت بسیار شبیه به متانول است كه در آن گاز طبیعی یا بیومس به گاز تركیبی تبدیل شده و سپس در فرایند سنتز اكسیژنه، DME تولید می‌گردد. حمل و نقل و اقدامات احتیاطی این سوخت مشابه LPG می‌باشد.

DME در شرایط محیطی به صورت گاز بوده و در فشاری متوسط (6 بار) می‌توان آن را به صورت مایع ذخیره كرد.

DME در مقایسه با بنزین بسیار گران‌قیمت‌تر است و احتمالاً تا مدت‌ها به این صورت باقی خواهد ماند. این سوخت دارای چگالی انرژی معادل 50 درصد گازوئیل است لذا به مخازن سوخت بزرگ بر روی خودرو نیاز دارد. عدد ستان بالای DME نسبت به گازوئیل آن را برای موتورهای CI بسیار مناسب ساخته و بازده موتور را قابل رقابت با موتورهای CI گازوئیل‌سوز كرده است. میزان مصرف انرژی مربوط به خودرو این سوخت (خودروهای سبك) كمتر از بنزین است. به‌طوری كلی داده‌های مربوط به انتشار آلاینده‌های خودروهای با سوخت DME نشانگر مقادیر بسیار پایین آنها نسبت به دیگر سوخت‌ها می‌باشد. میزان انتشار CO و HC آن معادل گازوئیل و میزان NOX و ذرات معلق آن معادل بنزین است. ذخیره DME در خودرو مانند LPG و در فشار 9 بار می‌باشد. مخزن این سوخت دارای حجمی حدود 66 درصد و وزنی حدود 47 درصد بیشتر از مخزن سوخت بنزین است.

DME هیچ‌گونه مسمومیتی برای انسان ایجاد نمی‌كند، اما می‌تواند موجب تحریك چشم‌ها و سیستم تنفسی شود.

البته باید توجه داشت كه خودروهای با سوخت DME با باك حجیم و سنگینی نیاز دارند.

بحث و نتیجه‌گیری

ضرورت انجام اقداماتی حساب شده در جهت كاهش میزان آلودگی ناشی از بخش حمل و نقل و هماهنگ شدن با فناوری‌های روز دنیا بر كسی پوشیده نیست. توجه به مسائل اقتصادی، فنی و زیست محیطی در كنار لزوم استفاده از تجربه كشورهای موفق و ناموفق در این زمینه باید جزء لاینفك این اقدامات باشد.

امروزه در كشورهای صنعتی بدون ایجاد محدودیت‌های تغییر نوع سوخت نظیر تغییر و توسعه زیرساخت‌های سوخت‌رسانی، تغییر سیستم احتراق موتور، ضرورت رفع مشكلات فنی ایجاد شده در موتور، ضرورت آموزش عمومی در استفاده و تعمیر و نگهداری این سیستم‌ها؛ عوامل اصلی كاهش آلاینده‌ها مواردی چون طراحی بهینه موتورها و كاربرد سیستم‌های كاهش آلاینده اگزوز با راندمان بالا می‌باشد.

اما در كشور ما به دلیل عدم دسترسی به دانش فنی لازم و فناوری‌های خاص صنعت خودرو به دلایل اقتصادی و فنی ذكر شده در متن مقاله به نظر می‌رسد تنها گزینه منطقی در راستای این هدف استفاده از گاز طبیعی به طرق مختلف در خودروهاست؛ همچنان كه در كشور برزیل یا برخورداری از مزارع وسیع نیشكر، بهترین انتخاب سوخت اتانول بوده است.

گاز طبیعی می‌تواند برای خودروهایی كه فاقد سیستم‌های پیچیده تصفیه خروجی اگزوز هستند، سوخت مناسبی تلقی شود. تا آنجا كه آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)در اجلاس 1995 توكیو رسماً گاز طبیعی را به عنوان سوخت جایگزین در صنعت حمل و نقل معرفی و اعلام كرد كه از سال 2020، گاز طبیعی بهترین جایگزین برای صنعت حمل و نقل زمینی در كشورهای دارای این ذخایر است. البته همان‌طور كه در متن مقاله اشاره شد استفاده از گاز طبیعی تنها به روش CNG ختم نمی‌شود بلكه به صورت‌های ANG، LNG، تبدیل گاز طبیعی به سوخت‌های متعارف مایع اما با فرمولاسیون بهینه (تكنولوژی GTL) و یا تبدیل به هیدروژن و متانول استفاده می‌شود. در پایان باید گفت در بحث ورود گاز طبیعی به بخش حمل و نقل نباید كوچك‌ترین شكی به خود راه داد، اما باید در این جایگزینی تمامی جوانب كار مدنظر قرار گرفته و به دور از هیجان در این راه قدم برداریم.

حلال های شیمیایی اعتیاد آورند!!!

سوءمصرف حلال‌ها وابستگی فیزیکی کمی ایجاد می‌کند اما کسانی که آن‌ها را از روی عادت مصرف می‌کنند، ممکن است به آن‌ها وابستگی روانی پیدا کنند. جوانانی که مشکلات خانوادگی و شخصیتی دارند تمایل بیشتری برای عادت به حلال‌های شیمیایی دارند. روش مصرف هم به این گونه است که یک کیسه پلاستیکی، پارچه یا یک دستمال آغشته به حلال‌ را روی بینی یا دهان می‌گذارند و آن را نفس می‌کشند.
البته حلال‌ها در فرآورده‌های صنعتی و آرایشی به کار می‌روند. آن‌ها به عنوان زمینه رنگ‌های افشانه‌ای، واکس مو، سوخت، در مواد خوشبوکننده، چسب‌ها، رنگ‌ها، مایعات پاک‌کننده و نفت و بنزین (Benzine) کاربرد دارند. خرید بیشتر فرآورده‌هایی که دارای حلال هستند، برای زیر 18 ساله‌ها ممنوع است.
تاثیرات کوتاه‌مدت حلال‌ها عبارتند از: حواس‌پرتی، سرگیجه، خواب‌آلودگی و تشخیص ندادن جهت که در پی مصرف زیاد حلال‌ها پدید می‌آید. مصرف زیاد حلال‌ها می‌تواند به توهم، از دست دادن هشیاری، سردرد و تهوع بینجامد.
تاثیرات بلندمدت: مصرف بلندمدت حلال‌ها می‌تواند سبب رنگ‌پریدگی، خستگی، فراموشی، کاهش وزن، افسردگی و آسیب‌دیدگی اندام‌های حیاتی بشود.
برخی فرآورده‌ها به ویژه گازهای آیروسل (Aerosol)، گاز بوتان (butane) و مایعات پاک‌کننده می‌توانند ضربان قلب را مختل کنند و موجب نارسایی قلبی و مرگ بشوند. گازهای آیروسل و گاز بوتان اگر به درون دهان پاشیده شوند، می‌توانند با سرد کردن ناگهانی مجاری تنفسی موجب خفگی بشوند. مواد خوشبوکننده و رنگ‌ها با پوشاندن سطح شش‌ها ممکن است خفگی ایجاد کنند. سوءمصرف بلندمدت مایعات پاک‌کننده محتوی حلال‌ها می‌تواند به کبد یا کلیه‌ها آسیب برساند. بنزن (Benzene) موجود در چسب‌های پلاستیکی، جلادهنده‌ها و رنگ‌پاک‌کن‌ها ممکن است اختلال‌های خونی و کبدی در پی داشته باشد. چسب‌های محتوی هگزان (Hexane) می‌توانند به اعصاب آسیب برسانند و منجر به کرختی و لرز بشوند. همچنین، بو کشیدن بنزین سرب‌دار مسمومیت به دنبال دارد