تحقیق انواع سوختها و بیوگاز
دسته بندي :
فنی و مهندسی »
مهندسی شیمی
این تحقیق در مورد انواع سوختها و بیوگاز در 142 صفحه و در قالب ورد و شامل انواع سوختها و بیوگاز،انرژیهای نوین،بیوگاز،سوخت،نفت،گاز،زغال سنگ،بیو انرژی،سوخت فسیلی،سوخت ها و انواع آن ،ترکيبات گاز طبيعي،انواع انرژيهاي تجديدپذیر،انرژي خورشيدي و ساختار آن،انرژی بادی،انرژی آبی،انرژی امواج، و غیره می باشد.
فهرست
1-سوخت : 8
سوخت ها و انواع آن در جهان: 8
-انرژي هاي فسيلي: 8
نفت خام و تاريخچه آن: 8
ترکيبات نفت.. 11
تاريخچه پيدايش و حفاري چاه هاي نفت در ايران. 11
منابع نفتي جهان. 12
نگاهي اجمالي به منابع نفتي چند کشور 13
-گاز طبيعي.. 15
تاريخچه گاز طبيعي.. 15
ترکيبات گاز طبيعي. 15
چرخه توليد و استخراج گاز طبيعي.. 16
ذخاير گاز طبيعي جهان. 18
گاز طبيعي در ايران. 19
-زغال سنگ.. 20
تاريخچه پيدايش ذغال سنگ.. 20
ذغال سنگ در جهان. 22
ذغال سنگ در ايران. 24
-سوختهاي فسيلي و اثرات زيست محيطي آن. 24
-ضرورت استفاده از انرژي هاي نوين: 32
انواع انرژيهاي تجديدپذیر و ميزان بهره برداري از آنها در جهان : 33
معرفي اجمالي انواع انرژي هاي نوين: 34
انرژي خورشيدي و ساختار آن 34
کاربردهاي انرژي خورشيد. 36
استفاده از انرژي حرارتي خورشيد. 36
کاربردهاي نيروگاهي 36
نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع سهموي خطي 37
نيروگاههاي حرارتي از نوع دريافت کننده مرکزي 38
نيروگاههاي حرارتي از نوع بشقابي 38
دودکش‌هاي خورشيدي 38
کاربردهاي غير نيروگاهي 40
انرژي فتوولتائيک و ساختار آن. 42
مصارف و کاربردهاي انرژي فتوولتائيک به طور مختصر از اين قرارند: 44
انرژي باد. 44
تاريخچه 45
برق بادي در مقياس‌هاي کوچک.. 48
استفاده از زمين براي ساخت توربين 49
بزرگترين توربين بادي جهان. 49
انرژي زمين‌گرمايي.. 50
انواع فناوريهاي تبديل. 51
نيروگاههاي بخار خشک 51
نيروگاههاي تبديل به بخار سيال (Flash Steam) 51
نيروگاه چرخه دوگانه 51
مزاياي انرژي زمين گرمايي.. 51
معايب انرژي زمين گرمايي.. 52
نيروگاه زمين گرمايي در ايران. 52
انرژي جزر و مد. 53
انرژي امواج دريا 56
طبقه بندي امواج دريا 56
نيروي برق‌آبي.. 57
زيست‌توده 60
ساختار شيميايي زيست توده 61
محدوديتهاي انرژيهاي تجديد پذير 61
-معرفي بيوگاز. 63
تاريخچه توليد بيوگاز 65
منابع زيست توده جهت توليد بيوگاز 67
مهمترين منابع زيست توده که در توليد بيوگاز نقش دارند: 68
فضولات دامپروري : 68
ضايعات کشاورزي : 69
ضايعات صنايع غذايي : 71
پتانسيل توليد بيوگاز از مواد مختلف از اين قرار است: 72
چكيده پتانسيل توليد بيوگاز از زائدات كشاورزي در 35 درجه 72
جدول مقايسه خواص برخي گازهاي رايج با بيوگاز 73
جدول مقايسه بيوگاز با ساير مواد سوختي 73
انواع واکنشها براي حذف مواد آلي: 76
مراحل و واکنش هاي توليد بيوگاز: 80
دلايل ارجحيت بيوگاز به ساير انرژيهاي تجديد پذير: 84
معايب سيستم بيوگاز: 94
پارامترهاي مؤثر بر فرآيند هضم بي هوازي و توليد بيوگاز: 94
بيوگاز و کود حاصله از آن: 105
برخي از خصوصيات کود بيوگازي: 107
مراحل ساخت واحد بيوگاز با تمام جزئيات آن: 113
روش هاي انجام آزمايش: 114
آيتمهايي که بايد در طول زمان آزمايش اندازه گيري و بررسي شوند؟ 115
مرداب هاي مصنوعي.. 120
توليد انرژي.. 121
بيوگاز و برق حاصل از آن: 122
مزاياي بيوگاز: 125
امنيت انرژي 126
بيوگاز همچنين داراي منافع عمومي زير مي باشد: 126
1-سوخت :
سوخت ماده‌اي است که در اثر تغييرات (معمولاً شيميائي) توليد انرژي مفيد مي‌کند که بعداً مي‌تواند تبديل به انرژي مکانيکي شود. اين تغييرات معمولاً با سوختن (يعني ترکيب با اکسيژن) همراه است. فرايندهاي مورد استفاده براي تبديل سوخت به انرژي عبارتند از: واکنش هاي شيميايي مختلف و گرمازا و واکنش هاي هسته اي مانند شکافت هسته اي يا گداخت هسته اي. هم اکنون هيدروکربن ها (سوخت هاي فسيلي) شايع ترين منابع سوخت مورد استفاده توسط انسان هستند، اما در بسياري از موارد فلزات راديو اکتيو نيز به عنوان سوخت استفاده مي شوند.
سوخت ها و انواع آن در جهان:
منابع انرژي از ديدگاه هاي مختلف به صورتهاي گوناگون تقسم بندي شدهاند و در مطالعات مختلف تحت عناوين زير شناخته مي شوند:
1- منابع انرژي هاي سنتي (فسيلي): همچون نفت، زغال سنگ و گاز طبيعي که منابع تمام شدني (منابع فسيلي) به حساب مي آيند .
2- منابع انرژيهاي هستهاي: داراي تکنولوژي پيچيده و خاص بوده و داراي عوارض محيط زيستي مي باشند .
3- منابع انرژيهاي نوين (تجديد پذير): همچون انرژي خورشيدي، انرژي باد، آب هاي جاري، انرژي گرمايي درون زمين و انرژي امواج جزر و مد، انرژي هايي هستند که تا مدت ها در اختيار بشريت خواهند بود و به اين زودي ها تمام نخواهند شد. از اين رو به اين منابع انرژي، انرژي هاي تجديد پذير و يا انرژي هاي نوين مي گويند.
-انرژي هاي فسيلي:
نفت خام و تاريخچه آن:
در بين انرژي هاي فسيلي (سوخت هاي جامد، مايع و گاز) و غير فسيلي (تجديد پذير)، مهمترین انرژي « نفت خام » مي باشد. نفت پس از آب فراوان ترين مايع در بخش هاي بالايي پوسته زمين است. زندگي در جهان امروز بدون نفت ناممکن خواهد بود؛ دست کم در حال حاضر نفت نقش پر اهميتي را در زندگي بشر بازي مي کند. بخش بزرگي از نيازهاي ما به انرژي با سوزاندن و سوختن نفت تأمين مي شود؛ نفت يک منبع غني از مواد شيميايي است موادي که ميتوان از آنها رنگ، دارو، انواع پلاستيک، پارچه، پروتئين هاي ساختگي (مصنوعي) و مواد گوناگون ديگر ساخت؛ همچنین کليد حمل و نقل ـ که پاي روان انسانها و بال تيز پرواز بشر است ـ در دست نفت مي باشد. از نفت هم براي سوختن و هم براي ساختن استفاده مي شود. براساس مطالعات آماري از هر بشکه نفت خام حدود ۸۷% آن براي سوختن و سوزاندن و توليد انرژي و ۱۳% آن براي ساختن ـ آنچه از نفت ميسازند- مورد استفاده واقع مي شود. مندليف دانشمند معروف روسي دهها سال پيش هشدار داد که: سوزاندن نفت براي توليد انرژي مانند آن است که اجاق آشپزخانه را با سوزاندن اسکناس با پشتوانه، روشن نگه داريم. فراواني ظاهري، سهولت انبارداري و حمل و نقل، کاربرد آسان و بهاي ارزان نفت موجب شده است که به توصيه مندليف توجه نکنيم؛ مشکل ديگري هم که از سوختن نفت زاييده شده، مشکلات زيست محيطي است که با سوختن نفت به دلايل مختلف انواع مواد سمي و خفه کننده را در طبيعت رها ميکنيم، تا آنجا که حجم زياد گاز منوکسيد ناشي از سوزاندن نفت و مشتقات آن موجب شده دماي زمين به تدريج افزايش يابد و لايه ازون آسيب ببيند و اشعه هاي خطرناک فرا کيهاني بشريت و طبيعت را تهديد نمايد. از آن جهت که «نفت» تاريخي بس بلند و پر سابقه دارد لازم است به صورت خيلي خلاصه سابقه آن را باز گو کنيم :
قدما نفت را مي شناخته و بعضي از موارد استعمال آن را مي دانستند. در کشورهاي خاورميانه که جنگل هاي انبوه کم بود و تراوش نفت روي زمين از کشورهاي مناطق ديگر بيشتر نمودار مي گشت مردم آن نواحي زودتر از ديگران به کشف نفت و فوايد آن پي بردند.
شکل 2‑1- شماتيک يک چاه نفت
بر عکس در يونان و روم و کشورهاي اروپايي که مردم در سرزميني پر جنگل و مستور از بوته و چمن مي زيستند سوخت خود را با هيزم و زغال چوب تأمين مي کردند و صمغ هاي درختي به جاي نفت و قير حوائج آنها را مرتفع مي ساخت از اين رو در کتابهاي تاريخي آسيا و شمال آفريقا نام نفت و موارد استعمال آن بسيار ديده مي شود ولي از رواج و شيوع نفت در اروپاي آنروز خبري نيست. در کتابهاي عهد عتيق از جمله تورات باب ششم خطاب به نوح پيغمبر مي نويسد: «پس براي خود کشتي از چوب کوفر بساز و حجرات در کشتي بنا کن و بيرونش را با قير اندود کن»
-کوفر: نام درختي باچوبهاي مستحکم وزمخت است و احتمالاً منظور سدر يا کنار مي باشد.
هم چنين در همين کتاب باب دوم مي نويسد: چون مادر موسي نتوانست او را از ديگران پنهان دارد تابوتي از ني برايش گرفت و آن را به قير و زفت اندود و طفل را در آن نهاد و آن را در نيزار به کنار نهر گذاشت. آنچه در اين دو بند بالا آمد فقط منظور چک نمودن سابقه تاريخي قير و نفت مي باشد
- زفت: صمغ دارويي و چسپنده که براي مداوا به سرافراد مي ماليدند . هم چنين صمغ وزفت طبيعي که از شکاف برخي سنگها بدست مي آيد ماده ايست مرکب از هيدروکربن هاي جامد و خميري شکل.
کاوشهاي باستان شناسان در کشور عراق نشان داده که از چهار هزار سال پيش از ميلاد مسيح ، ملات قير در عمارات و ابنيه به کار مي رفته است .« هرودوت معروف به پدر تاريخ ـ قرن پنجم پيش از ميلاد مي نوسيد:
سنگ فرش کف باغهاي معلق بخت النصر با « قير معدني » بند کشي شده بود و مردم بابل استخرها و راههاي آب و سدهاي خود را با قير بند کشي مي کردند. هم چنين بنا به گفته مورخين در بابل جاده ها را آجر فرش ميکردند و با قير بند کشي مي نمودند تا تحمل ارابه هاي سنگين را داشته باشد. منظور از بند کشي، پر کردن درز آجرها و سنگها با ملات مي باشد. مصريان از آسفالت و قير ايران و فلسطين براي موميائي کردن اجساد استفاده مي نموده اند و بعضي از ملل خاورميانه فراورده هاي نفتي را (به خصوص قير معدني) در سحر و جادو به کار مي برده اند و گاهي هم بتهاي کوچک و بزرگ از آن مي ساختند.
بحر الميت فلسطين يکي از نقاطي بود که از آن قير به دست مي آمد و به قرار معلوم از کف درياچه مزبور تکه هاي بزرگ قير روي آب مي آمد و مردم آن را جمع نموده و از آن استفاده مي نمودند.
يونانيها فقط در قرن هفتم ميلادي نفت را در ميدانهاي جنگ به کار مي بردند و اسلحه اي داشتند که آن را « آتش مديها » مي خواندند. اين اسلــــحه در زمان هراکليوس امپراتور بيزانس اختراع شد به قسمي که نفت پس از تماس با رطوبت مشتعل مي گشت.
مسلمانان (عربها) دو بار قسطنطنيه را محاصره کردند و هر دو مرتبه حمله آنان بوسيله آتش اندازهاي نفتي دفع شد در سال ۹۴۱ ميلادي هنگاميکه ناوگان روسي مرکب از هزار کشتي به محاصره قسطنطنيه آمد روميها نفت روي آب دريا ريختند و آتش زدند و کشتيهاي روسي را سوزانده و بدينوسيله آنان را مغلوب ساختند. از گذشته تا به امروز روشهاي متفاوتي براي اکتشاف نفت بکار برده شده است. در آمريکا براي کشف نفت به گورهاي سرخ پوستان نقب مي‌زدند. بعد از آن حفاران براي کشف نفت در بستر رودخانه‌ها به کندوکاو پرداختند. سپس جستجو براي تاقديسها يکي از راههاي معتبر کشف نفت در طول تاريخ شد.
در اوايل قرن بيستم اکتشاف نفت بر مبناي نقشه برداري سطحي تاقديسها بود. در ميانه دهه ۱۹۲۰، بکارگيري روشهاي ژئوفيزيکي اکتشاف نفت را وارد مرحله تازه‌اي نمود. روشهاي لرزه‌اي و گرانشي در يافتن ذخایر نفتی گنبدهاي نمکي سواحل خليج مکزيکو ايالات متحده بسيار کارآمد بوده است. در سالهاي بعد روشهاي چاه نگاري الکتريکي، صوتي و پرتوزايي مورد استفاده وسيعي قرار گرفتند. سپس استفاده از عکسهاي هوايي بخصوص در مناطق فاقد پوشش گياهي بسيار کارآمد بودند. امروزه با وجود کامپيوتر روشهاي چند بعدي سنجش از دور و ژئوفيزيکي و ژئوشيميايي سطحي ابزارهاي جديد مهمي مي‌باشند.
ترکيبات نفت
نفت خام، ترکيبي از هزاران ماده شيميايي مختلف است که از گازهاي بسيار سبک تا مواد نيمه جامدي مانند قير يا موم پارافين در آن يافت مي شود. تقريبا ۸ درصد نفت موجود در سنگهاي دوران اول زمين شناسي و ۶۳ درصد آن در سنگهاي دوران سوم زمين شناسي و ۲۹ درصد در سنگهاي اول دوران چهارم تا عصر يخچالها يافت مي شود.
در نفت، اتمهاي کربن و هيدروژن به طور حيرت آوري مي‌توانند ضمن ترکيب شدن با يکديگر، تعداد فوق‌العاده زيادي از ترکيبات هيدروکربني زنجيري و حلقوي آروماتيکي را به وجود آورند، به طوري که تا کنون هيدروکربني که در ساختار مولکولي آن ۶۰ اتم کربن شرکت داشته باشد، رديابي شده است. از طرفي با افزايش تعداد اتمهاي کربن بر تعداد ايزومرهاي هيدروکربني نيز افزوده مي‌شود. به طور مثال هيدروکربني که ۳۰ اتم کربن داشته باشد، مي‌تواند بيش از چهار ميليارد ترکيب هيدروکربني ايزومر تشکيل دهد. علاوه بر اين، با توجه به اينکه درنفت خام، ترکيبات هيدروکربني سير شده نيز فراوانند، تعداد ترکيبهاي موجود در آن، فوق‌العاده زياد و گوناگون است. اين گوناگوني با شرکت اتمهاي ديگر مانند گوگرد، نيتروژن و اکسيژن در زنجير هيدروکربنها به مراتب بيشتر مي‌شود. ترکيبات عمده موجود در نفت خام عبارتند از: هيدروکربنهاي سير شده زنجيري، هيدروکربنهاي سير شده حلقوي به فرمول عمومي که اصطلاحا آن را نفتن گويند و هيدروکربنهاي سير نشده زنجيري اتيلن و استيلن. هر چه درصد تشکيل دهنده‌هاي نفت در دماهاي پايين بيشتر باشد، مرغوبيت آن بيشتر است. گازهاي طبيعي، بخش گازي شکل مواد نفتي است که همراه با نفت خام در مخازن زيرزميني وجود دارد و يا از تقطير نفت خام در پايين‌تر از C200 بدست مي‌آيد. گازهاي طبيعي، مخلوطي طبيعي از گازهاي متان (قسمت عمده حدود ۸۵ درصد) پروپان، بوتان، منو اکسيد کربن و هيدروژن (گاز سنتز) همراه با مقداري دوده است. مصارف عمده نفت در کشورهاي غير صنعتي به عنوان يک ماده سوختي است؛ ولي در کشورهاي صنعتي از آن در تهيه بسياري از فرآورده‌هاي شيميايي و صنعتي بسيار مفيد و ضروري استفاده مي‌کنند.
تاريخچه پيدايش و حفاري چاه هاي نفت در ايران
روز پنجم خرداد ماه 1287 مطابق با 26 مه 1908 ميلادي، دو روز مانده به هفتمين سال اعطاي امتياز نفت چاه شماره يک مسجد سليمان در دل کوه هاي جنوب شرقي ايران با صداي مهيبي فوران کرد.
چاه شماره يک مسجد سليمان در عمق 1180فوتي (352 متري) به نفت رسيد و 22 روز بعد چاه شماره دو و پس از آن چاه شماره سه و سپس چاه هاي ديگر فوران کردند.
شکل 2‑2- یک نمونه چاه نفت
اگرچه فعاليت حفاري ابتدا در چياسرخ کرمانشاه و ماماتين بين هفتگل و نفت سفيد آغاز شد، اما عاقبت در مسجد سليمان به نفت رسيد و سپس به مناطق هفتگل، گچساران، پازنان و آغاجاري گسترش يافت. ليکن مسجد سليمان مرکز تمامي نواحي نفت خيز خوزستان شناخته شد.
در مسجد سليمان اولين چاه نفت، اولين چاه گاز، اولين چاه گاز ترش و عميق ترين چاه نفت خام حفر شد. در مسجد سليمان تعداد 316 چاه گازي و نفتي حفر شده و تاکنون بيش از 1200 ميليون بشکه نفت و 4000 ميليارد فوت مکعب گاز از اين ميدان توليد شده است. براي شروع و استمرار فعاليت هاي حفاري و توليد، کليه وسايل تکنولوژي، ارتباطي، رفاهي، تفريحي و خدماتي را در مسجد سليمان نصب و راه اندازي کردند و بدين ترتيب مسجد سليمان شهر اولين ها لقب گرفت. امروز حدود يکصد سال است که حيات سياسي، اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي کشور ايران تحت الشعاع پيدايش نفت قرار گرفته است. در طول اين يکصد سال ظهور نفت در صنعت نفت ايران تاکنون رخداد هاي زيادي به وقوع پيوسته که هر يک از آنها در جاي خود قابل بررسي است.