انجام پایان نامه

درخواست همکاری انجام پایان نامه  بانک مقالات رایگان انجام پایان نامه

سفارش پایان نامه

|

انجام پایان نامه ارشد

 پایان نامه 

انجام پایان نامه|بررسی کمی و کیفی مطالعه تصفیه پذیری و ارائه روش مناسب جهت دفن لجن اسیدی حاصل از فرآوری بازیافت روغن


 مقدمه
امروزه تولید ضایعات سمی خطرناک ناشی از فعالیت های مختلف بشر، رشد چشمگیری یافته است. این ضایعات در بخش های مختلف صنعتی، کشاورزی، خدمات و تجارت وحتی در منازل ممکن است تولید شود. ورود این ضایعات به محیط باعث آلودگی آب، خاک و هوا شده و سلامت انسان و دیگر موجودات زنده به خطر می اندازد. با گذشت زمان و مشخص شدن اثرات سوء ناشی از دفع غیراصولی این مواد در محیط و عوارض نامطلوب و مخاطره آمیز آن بر موجودات زنده عوامل محیطی کشورهای صنعتی را بر آن داشت تا قوانین مبسوطی را جهت کنترل این مواد تدوین و به مرحله اجرا گذارند. حتی معاهده های بین المللی مثل معاهده بازل، در این رابطه مورد توافق اکثر کشورها قرار گرفته است.
در کشور عزیز ما ایران، نیز با رشد سریع جمعیت و همچنین توسعه صنعتی و کشاورزی، در سالیان اخیر، ورود آلاینده ها به شکل گاز، مایع و جامد به محیط اجتناب ناپذیر بوده است. ولی خوشبختانه با توجه به مسائل محیط زیست در سیاستگذاری های کلان، چه در بعد علمی و دانشگاهی و چه در بعد اجرائی نوید آینده نوید بخشی در جهت حفاظت از محیط زیست وجود دارد.
از جمله ترکیبات و موادی که در تمام جوامع و همچنین در کشور ما، مصارف زیاد داشته و بعد از مصرف به محیط دفع می گردد، روغن های با منشاء نفتی می باشد که به عنوان روغن موتور و روغن صنعتی و برای مصارف روان کاری مورد استفاده قرار می گیرد. روغن به علت دارا بودن ترکیبات آلی و معدنی مختلف که بخش عمده ای از این ترکیبات شامل هیدروکربورهای چند قطعه ای آروماتیک (pAHs)، هیدروکربورهای کلره، بعضی فلزات سنگینی و همچنین اضافه شده بعضی از ترکیبات آلاینده در حین استفاده، یک ماده زائد خطرناک تلقی می گردد. این ماده زائد باید طبق ضوابط و مقررات خاصی در محیط دفع گردد. یکی از روش های مناسب که می تواند باعث کاهش حجم روغن های زائد برای دفع گردد، بازیافت وتصفیه دوم  روغن های زائد میباشد، به شرطی که این عمل تحت کنترل و با تکنولوژی مناسب انجام شود.
روش های مختلفی جهت پالایش و بازیافت روغن وجود دارد که در کشور ما نیز از بعضی از این روش ها استفاده می شود. در کشور ما عمدتاً روش اسید – خاک رنگبر مورد استفاده قرار می گیرد.
در کشور طبق آمار وزارت صنایع حدود 120 کارخانه فعال و درحال توسعه وجود دارند که اکثر آنها فعال بوده و پالایش و تصفیه مجدد را انجام می دهند این کارخانجات حدود 1208740 تن گریس، 109974090 لیتر روغن و 89514 مترمکعب روغن سنگین در سال تولید می نمایند. در فرآیند اسید – خاک رنگبر، یکی از مهمترین مشکلات زیست محیطی، تولید لجن بسیار اسیدی می باشد که ناخالصیهای آلی و معدنی مثل فلزات سنگین دارد. این لجن سیاه، دارای لزجت زیاد، بسیار بدبو و بسیار تحریک کننده می باشد. بطور متوسط میزان لجن اسیدی تولیدی در این کارخانجات حدود 10% میزان روغن مورد پالایش می باشد که میزان نسبتاٌ بالایی می باشد. دفع این لجن اسیدی به محیط بیرون کنترل آلاینده های آن بخصوص شرایط اسیدی آن اثرات شدید زیست محیطی و ؟؟؟؟؟؟ در پی خواهد داشت. بطوریکه با مراجعه به منابع این لجن و مواد زائد خطرناک و در طبقه بندی مواد زائد خطرناک UNEP در گروه A، بخاطر اسیدی بودن، و در فهرست بندی چهارگانه سازمان حفاظت محیط زیست در فهرست F، و با کد خطر C و کد خطر T قرار می گیرد.
در این بررسی، با مطالعات روی نمونه های اسیدی در کارخانه و در آزمایشگاه جهت تعیین کیفیت و کمیت و همچنین مطالعه تصفیه پذیری و دفع این لجن اقدام گردید.
مطالعه تصفیه پذیری و سالم سازی لجن مثل از دفع بر اساس مطالعات و سوابق موجود در دنیا در رابطه با مدیریت مواد زائد خطرناک انجام شد. روش مناسب جهت دفع، پیش تصفیه، کاهش پتانسیل خطرات زیست محیطی و دفن بهداشتی بعنوان گزینه نسبتاً ایمن و اقتصادی انتخاب گردید و طرح مناسب بر اساس این روش ارائه گردید. امید است این مطالعه و مطالعات مشابه در آینده گامی سودمند در پاکسازی محیط زیست باشد.

2- خصوصیات روغن های زائد و روش های دفع آنها در جهان
روغن های زائد یا مواد زائد روغنی به مواد روغنی اطلاق
می شود که از چرخه استفاده خارج شده و باید به نحوی مورد بازیافت و استفاده مجدد قرار گرفته و یا دفع گردد. روغن ها معمولاً به عنوان مواد روان کننده در موتورها و در صنایع کاربرد دارند.
روغن پایه ماده ای است نفتی و یا سنتتیک که در حدود 95-90% روغن را بر حسب نوع روغن تمام شده تشکیل می دهد. و می توان نیازهای یک روغن را تا حدودی بر حسب عملکرد برطرف نماید. رکن اصلی هر روغن تمام شده، روغن پایه است که بعد از مخلوط شدن با مواد دیگر تبدیل به روغن محصول می گردد.
مواد افزودنی: تعداد مواد شیمیایی با ترکیبات مخصوص است که افزودن آنها به مقدار معین به روغن پایه خواص روغن را ترمیم و تصحیح نموده و علاوه بر آن تعدادی مشخصه مخصوص که در روغن پایه وجود ندارد و یا ضعیف می باشد را به آن میدهد.
در مرحله ساخت روغن موتور آنچه مهم است، تعیین هیدروکربورهای موجود در روغن پایه آن می باشد. اصولا اکثر ترکیباتی که در مواد نفتی وجود دارد ترکیباتی از هیدروژن وکربن هستند، علاوه بر این ترکیبات که به نام هیدروکربور نامیده می شوند، ترکیبات دیگری نیز که شامل مقادیر جذئی گوگرد، اکسیژن، نیتروژن هستند نیز وجود دارد. مقداری ترکیبات فلزی نیزدر حد چند قسمت در میلیون به صورت ترکیبات آلی وجود دارند. هیدروکربورهای اصلی که از نفت خام حاصل می شوند در سه گروه اصلی طبقه بندی شده و مشخصات هر روغن پایه بر حسب اینکه چه درصدی از آنها در روغن وجود دارد تغییر می نماید.
این سه شامل گروه پارافینیک، نفتیک و آرومتیک می باشد. در حال حاضر برای تهیه این ماده سه راه وجود دارد که عبارت است از: برش مواد نفتی، تهیه مصنوعی و تصفیه روغن های مصرف شده.
بعد از اینکه روغن مورد استفاده قرار گرفت و از سیکل مصرف خارج شد به نحوی باید دفع گردد. به علت مواد و ترکیبات موجود در روغن دفع مستقیم آن به محیط باعث مشکلات زیست محیطی و بهاشتی خواهد شد. جدول 1 فهرست ومیزان برخی از ترکیبات بالقوه خطرناک را در روغن های زائد نشان می دهد. برخی از این ترکیبات به ویژه مولکول های با ساختارهای 4 و 5 و 6 حلقه ای، جهش زا و سرطان زا می باشند. از مثال های بارز آن هیدروکربورهای پلی سیکلیک آروماتیک بخصوص بنزوآلفاپیرین می باشد. از طرفی ترکیب مواد هالوژنه با هیدروکربورهای موجود در روغن منجر به ایجاد ترکیبات آلی هالوژن دار در مواد زائد روغنی می گردد. این ترکیبات بویژه از ترکیب کلر موجود در مواد افزودنی با هیدروکربورها ناشی می گردد.
جدول 1- آلاینده های خطرناک موجود در روغن های زائد
آلاینده های آلی    منابع احتمالی    گسترده تقریبی غلظت µg/Lit
هیدروکربورهای آروماتیک
ترکیبات حلقوی (PNA)
بنزو – آلفا – پیرین
بنزو – آلفا – آنتراسن
پیرین
مونوآروماتیک
الکیل بنزنها
دی آروماتیک
نفتالین ها
هیدروکربورهای کلره
تری کلرواتان
تری کلرواتیلن
پرکلرواتیلن
فلزات
باریم
روی
آلومینیوم
کروم
سرب    مواد نفتی




مواد نفتی



احتمالاً در طی استفاده از روغن های آلوده شده به طور شیمیایی ایجاد می گردد


مواد افزودنی

پوششهای فلزی و موتور

احتمالاً از بنزین سرب دار
    

62000-360
300000-870


900000

440000

1800-18
2600-18
1300-3

690-60
2500-630
40-4
24-5
14000-3700

معمولاً روغن ها قبل از استفاده عمدتاً حاوی کمتر از 100 میلی گرم در کیلوگرم از ترکیبات مزبور می باشند. ولی مقادیر زیادتر در اثر کاربرد این روغن ها و همچنین اختلاط آنها با مواد زائد کلره بوجود خواهد آمد. تجزیه شیمیایی روغن های زائد نشان داده است ک این مواد آلی هالوژنه در روغن های زائد عمدتاً تری کلرواتان، تری کلرواتیلن و پرکلرواتیلن هستند. گرچه فلزات سنگین در روغن به عنوان یک ماده افزودنی کاربرد دارد ولی مقادیر زیاد فلزات سنگین موجود در زوائد روغن از تماس آن در موتور و در کاربردهای صنعتی مختلف ناشی می شود. سرب که اغلب در غلظت های بالاتر از 2000 میلی گرم در کیلوگرم در زوائد روغن وجود دارد ناشی از تماس با بنزین سرب دار است. با اینکه غلظت سرب در روغن تازه چیزی در حدود 10 میلی گرم در کیلوگرم می باشد.
امروزه در تمام دنیا استفاده از روغن، کاربردهای زیادی پیدا نموده است. بطوریکه سالیانه بیلیون ها لیتر روغن مورد استفاده قرار می گیرد. که بالطبع بعد از استفاده، این روغن ها به محیط برگشت داده خواهد شد. در کشور ما روزانه میلیون ها لیتر روغن استفاده شده واز چرخه مصرف خارج می گردد. در بسیاری از کشورها از جمله کشور ما متأسفانه کنترل دقیقی در رابطه با دفع صحیح روغن های زائد به محیط وجود ندارد. بنابرای دفع نامناسب این روغن ها، باعث آلودگی منافع خاک و آب می گردد. در کشور ما تمام منابع دفع کننده روغن های زائد به محیط شناخته شده نبوده و بخشی از روغن های زائد بدون در نظر گرفتن شرایط محیطی، به محیط دفع می گردد.
با بررسی منابع مختلف روشهائی جهت دفع روغن های زائد در کشورهای مختلف مورد استفاده می باشد که اهم آن عبارتند از:
1-    فرآیند سوزاندن در زباله سوزهای خاص با در نظر گرفتن تمام جوانب زیست محیطی
2-    فرآیند سوزاندن به عنوان سوخت و منبع انرژی در کوره های سیمان، کوره های صنایع، کارگاه ها و ... (با کنترل و بدون کنترل)
3-    استفاده از روغن های زائد در بعضی از کشورها به عنوان فرو نشاندن گرد و خاک در جاده های خاکی
4-    دفع در دریاها و اقیانوس ها (کنترل شده و غیر کنترل شده)
5-    دفع در چاه های عمیق (کنترل شده و غیرکنترل شده)
6-    دفع در زمین (در محل های دفن) (کنترل شده و غیرکنترل شده)
7-    استفاده از فرایند Bioremidation در زمین جهت تصفیه بیولوژیکی و ...
8-    کاربردهای روشهای پیش تصفیه  و دفع نهایی (چون سوزاندن، دفن در زمین، دفع در چاه های عمیق و ...)
9-    تصفیه، بازیابی و استفاده مجدد از روغن های زائد
از چند روش فوق چندین روش مثل سوزاندن کنترل شده، فرایند Bioremidation، کاربرد روشهای پیش تصفیه و بعد دفع نهایی می توانند بعنوان روشهایی که تاحدودی سازگاری با محیط زیست دارند مورد توجه قرار می گیرند.
بنظر می رسد تصفیه و بازیابی و استفاده مجدد از روغن های زائد به عنوان روشی اقتصادی و مناسب از نظر زیست محیطی (اگر روش تصفیه و بازیابی مناسب باشد) تلقی گردد. با این روش میزان روغن های زائد دفعی به محیط در اجتماع کاهش پیدا می نماید.
بهر حال آنچه مسلم است نه تنها در ایران بلکه در تمام دنیا مدیریت کنترل و دفع مناسب روغن های زائد پیچیده و مشکل می باشد. و احتیاج به قوانین مناسب، پایش های مداوم و از همه مهمتر همکاری تولید کنندگان روغن های زائد می باشد.
با مراجعه به منابع، بعضی از روش ها در کشورهای مختلف  جهت دفع روغن های زائد به شرح زیر می باشد:
قانون اتحادیه اروپا برای روغن های زائد در قانون زائدات تحت شماره 442/75 می باشد. روشهای مهم دفع شامل بازیابی و بعد از آن کاربرد فرایندهای احتراق و حرارتی جهت سوزاندن کنترل شده می باشد.
در بلژیک اکثر روغن های استفاده شده مجدداً برای سوخت در کوره های سیمان، زباله سوزهای خاص مواد زائد خطرناک و ... سوزانده می شود.
در سال 1999 دولت کلمبیا محدودیت هایی را برای استفاده از روغن های زائد برقرار نمود. این قانون اجازه می دهد که روغن های استفاده شده برای فرونشاندن گرد و غبار، همچنین بعنوان سوخت در شرایط خاص مورد استفاده قرار گیرد.
در استرالیا، در رابطه با مدیریت روغن های مصرف شده بر پالایش و استفاده مجدد از روغن تأکید شده است. گرچه ایلات های محلی بطور جداگانه کنترل های خاص خود را بر استفاده از روغن های استفاده شده اعمال می نمایند.
در آمریکا سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (USEPA) قوانینی را جهت استقرار استانداردهایی به منظور مدیریت روغن های استفاده شده برقرار نموده است. در این قوانین، سوزاندن روغن های مصرف شده تحت فرایندهای کنترل شده خاص، توصیه شده است. مگر آنکه روشهای دیگر ایمنی توصیه
می شود. در سال 1995 انجمن ملی بازیافت کننده های روغن در آمریکا (NORA) بر اساس ویژگی های پذیرفته شده از طرف انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) برای روغن بعنوان سوخت، جهت بازیابی روغن اقدام می نمایند. قوانین و روشها ممکن است در ایالت های مختلف متفاوت باشد.
در زلاندنو، قوانین مختلف و پیچیده ای در رابطه با روغن های مصرف شده وجود دارد و اختصاصاً این قوانین بر اساس استانداردهای زیست محیطی نمی باشد. و شامل سوزاندن روغن های زائد بعنوان سوخت و استفاده مجدد از این روغن ها می باشد.
در طبقه بندی دفتر زیست محیطی سازمان ملل UNEP در رابطه با مواد زائد خطرناک، مواد زائد روغنی در گروه B طبقه بندی شده اند. در این طبقه بندی روغن های روانکاری، روغن های هیدرولیک و لجن های مخازن نگه داری روغن و همچنین ماشین تراش و برش قرار می گیرند.

3- روش های تصفیه  واستفاده مجدد از روغن های زائد:
در حال حاضر برای تهیه روغن پایه، 3 راه وجود دارد، که عبارتند از برش مواد نفتی، تهیه مصنوعی و تصفیه روغن های مصرف شده.
ساخت روغن پایه از برش نفتی از نفت خام و طبق مراحل زیر حاصل می گردد:
تقطیر، تصفیه و پالایش شیمیایی، آسفالت گیری و موم گیری.
روغن های سنتتیک یا مصنوعی با اینکه غالب دارای پایه نفتی هستند ولی این روغن ها از راه متصل کردن یک یا چند ترکیب آلی با وزن مولکولی کم ساخته و یا سنتز می شوند و محصول نهایی شامل یک یا تعداد محدودی ترکیب شیمیایی با مشخصات فیزیکی و شیمیایی معین وخصوصیات مناسب و مطلوب برای روغنکاری می باشد، که در شرایط سخت و غیرمتعارف که در آن روغن های نفتی قادر به عملکرد مطلوب نیستند از این روغن های سنتتیک استفاده می شود.
تولید روغن از طریق تصفیه دوم
یکی دیگر از راه های تولید روغن، از روغن های مصرف شده می باشد. برخلاف اکثر فرآورده های نفتی که تنها یکبار قابل استفاده هستند و از بین می روند، چنانچه روغن مصرف شده به طور صحیحی بازیابی گردد قابل استفاده مجدد می باشد. علت این امر را می توان به خاطر عدم تغییر در مواد تشکیل دهنده اصلی روغن دانست که در اثر کارکرد روغن مواد افزودنی خاصیت خود را از دست داده ومختصر تغییری در درصد هیدروکربورهای تشکیل دهنده روغن بوجود می آید.
منبع اصلی آلودگی روغن نیز مواد تولید شده از احتراق سوخت موتور می باشد. بنابراین نوع  و کیفیت سوخت، طرز احتراق آن، شرایط عمل و وضع مکانیکی موتور در آلودگی روغن موتور مؤثر می باشند. روغن های مصرف شده اغلب شامل ناخالصیهای جامدی چون گرد و خاک، شن و ماسه، ذرات فلزی، باقیمانده مواد سربی، کربن و غیره است که برای موتور زیان آور می باشد. در شرایط حرارت بالا و مجاورت با اکسیژن ذرات فلزی موجود در روغن همچون یک کاتالیزور عمل نموده موجب ایجاد مواد آسفالتی و لجنی می گردند که تا حدی گرانروی روغن را نیز افزایش می دهند. گرچه اصولاً این مواد به مقدار کم زیان عمده ای برای عملکرد موتور ندارند ولی این ناخالصیهای باید از روغن جدا گردد. احیاء روغن های مصرف شده بسته به کیفیت روغن موتور مورد نیاز و کمیت و کیفیت روغن های جمع آوری شده می تواند به روشهای مختلفی انجام شود.
تاریخچه صنعت بازیافت روغن
صنعت بازیافت روغن از اوایل قرن بیستم در اروپا بوجود آمد. در ایالات متحده آمریکا نیز از اوایل جنگ جهانی اول که تجربه استفاده از روغن موتور بازیافتی در وسایل حمل و نقل ارتشی تجربه موفقی از کار درآمد، این صنعت شروع به رشد کرده و با شروع جنگ جهانی دوم در طی سالهای 1950-1940 رشد بیشتری پیدا کرد. و در آن زمان، روغن کارکرده در طی فرآیندهای شامل گرم کردن، ته نشینی و سانتریوفوژ و سپس فعال کردن مواد روان کننده آن مورد استفاده مجدد قرار
می گرفت. تعداد این کارخانجات امروزه در آمریکا کم است، و کمتر از 63 میلیون گالن در سال تولید دارند.
تصفیه مجدد روغن در کشور ما از حدود 30 سال پیش با ایجاد کارخانه ایران گریس آغاز گردید.
در سطح دیگری از چند سال قبل کارخانجات پوه و پترولیوم و ... به این کار اشتغال دارند. در هر صورت تصفیه و استفاده مجدد روغن در وسایل مختلف بخصوص با جنگ تحمیلی و شرایط محاصره اقتصادی بیشتر مطرح گردید. طبق آمار وزارت صنایع در کشور حدود 120 کارخانه فعال و در حال توسعه وجود دارد و متأسفانه تعدادی نیز بدون مجوز و مخفیانه کار می نمایند.
بر خلاف اکثر فرآورده های نفتی که تنها یکبار قابل استفاده هستند، روغن مصرف شده اگر بطور صحیحی بازیابی گردد به خاطر عدم تغییر عمده در مواد تشکیل دهنده آن،  قابل استفاده مجدد می باشد.
روشهای معمول احیاء روغن های مصرف شده
احیاء روغن های مصرف شده بسته به کیفیت روغن مورد نیاز و کمیت و کیفیت روغن های جمع آوری شده به روشهای متفاوتی می تواند انجام شود. البته روغن های جدید جمع آوری شده سادگی روغن های قدیمی تر را نداشته و به پیچیدگی کار انواع موتورها و نیز استفاده مکرر از یک روغن و تصفیه آن و برگشت مجدد آن به سیستمهای روغنکاری و تکرار این سیکل، روغن های مصرفی جمع آوری شده در فرآیندهای سنتی تر جوابگویی سابق را نداشته و روشهای جدیدتری را جهت فرآوری مجدد احتیاج دارد. به عبارت دیگر تولید روغن موتورهای مختلف و متعدد که درصد بالائی مواد افزودنی به آنها اضافه شده است، به شدت کارآیی تصفیه مجدد روغن های سوخته را پایین آورده است. به همین ترتیب در طی عملیات تصفیه، مصرف مواد شیمیایی بالا رفته است. همچنین مسائل زیست محیطی، از مهمترین چالشهای موجوددر این گونه صنایع می باشد. بخصوص امروزه چون قوانین محیط زیست و جلوگیری از آلودگی سخت تر شده است، در نتیجه میزان آلاینده های حاصل از تصفیه مجدد بایستی به شدت تقلیل یابد.
تعدادی از فرآیندهای متداول در جهان جهت تصفیه و بازیافت روغن در زیر به طور مختصر توضیح داده می شود.

فرآیند اسید – خاک رنگبر
    



بازده فرآیند: 75-45% بسته شرایط عملیاتی وترکیب مواد خوراک ورودی
انرژی مورد نیاز فرآیند: حداقل محصول 12000 BTU/gal
میزان پیچیدگی فرآیند: ساده با ظرفیت قابل انعطاف
مسائل زیست محیطی: تولید مقدار زیاد لجن اسیدی خورنده و خاک رنگبر مصرفی زیاد
کیفیت محصول: خوب
روند کار: در مرحله تجاری است.
-    فرآیند (prop) phillip


بازده فرآیند: بیشتر از 90%
میزان پیچیدگی فرآیند: تقریباً پیچیده و غیرقابل انعطاف
مسائل زیست محیطی: کیک فیلتر فسفات خنثی به آسانی در زمین فرو
می رود.
کیفیت محصول: عالی
روند کار: در مرحله تجاری است.
-    فرآیند استخراج پروپان
آب و برش های سبک        پروپان



مواد ته نشینی
راندمان فرآیند: 70-82%
انرژی مورد نیاز BTU/gal 32000
پیچیدگی فرآیند: نسبتاً پیچیده، مناسب برای عملیات مقادیر بالا
مسائل زیست محیطی: لجن اسیدی تولید می نماید، ضایعات آلوده به روغن مربوط به آب و خاک رنگبر آز کمتر از فرآیند اسید – خاک رنگبر می باشد.


 

انجام پایان نامه 

 

پایان نامه

برای دیدن ادامه مطلب از لینک زیر استفاده نمایید

سفارش پایان نامه