"سمینار" رشته شیمی – فرآیند: بررسي انجام واكنش هاي شيميايي در رآكتورهاي پلاسماي همراه پالس

متن کامل پایان نامه مقطع ارشد مهندسی شیمی گرایش فرآیند

با عنوان :بررسي انجام واكنش هاي شيميايي در رآكتورهاي پلاسماي همراه پالس 

در ادامه مطلب می توانید صفحات ابتدایی این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان :

بررسي انجام واكنش هاي شيميايي در رآكتورهاي پلاسماي همراه پالس

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکيده

رآکتورهاي پلاسما يک روش مناسب براي دستيابي به بازدهي و نتايج مناسب در شرايط عملياتي ساده و در نتيجه ارزان تر- نسبت به روشهاي حرارتي مرسوم-  مي باشند. در اين ميان رآکتورهاي کرونا پالسي با شرايط عملياتي سهل الوصول مانند دماي اتاق  و فشار اتمسفريک و بازدهي انرژي بالا(در شرايطي خاص بالاتر از رآکتورهاي ديگر) و گستره ي متنوع کاربرد جايگاه ويژه اي دارند. چه در بيشتر فرآيندهاي موجود يعني تبديل مواد و توليد مواد ارزشمندتر، فعاليت هاي زيست محيطي مانند حذف آلاينده هاي آب و هوا مي توان اين رآکتورها را به کار گرفت.

افزايش فرکانس پالس نتيجه اي مثبت در بهبود بازدهي اين رآکتورها دارد. در کنار آن تنظيم ساير پارامترهاي سيستم مانند شدت جريان، ولتاژ و استفاده از گاز همراه مناسب در داخل رآکتور بسته به نوع عمليات، از عواملي هستند که در طراحي اين رآکتورهاي بايد در نظر گرفته شود.

با توجه به نتايج موجود، استفاده از دي اکسيد کربن به همراه متان در رفرمينگ متان، اکسيژن و اوزون براي حذف فنول و ساير ترکيبات ارگانيک در فرآيندهاي حذف آلاينده ها و نيتروژن براي حذف اکسيدهاي نيتروژن NOX  در داخل رآکتور پلاسماي پالسي مناسب مي باشد.

حرکت اين دسته از رآکتورها به سمت صنعتي شدن آغاز شده و با توجه به ويژه گي هاي بارز و منحصر به فرد آن شتاب قابل توجهي نيز گرفته است. در حال حاضر بيشتر طرح هاي پايلوت و صنعتي پلاسماي پالسي مربوط به حذف آلاينده ها مي باشد.

مقدمه:

واژه پلاسما که تا ديروز معرف حالت چهارم ماده بود، خيلي زود توانست مبدل به نامي فراگير در صنايع درگير با فرزندان علوم پايه يعني رشته هاي مهندسي و پزشکي شود. به طوري که امروزه حتا بيشتر تحقيقات فيزيکدانان پلاسما نه درباره  ماهيت آن که در جهت گسترش روشهايي است که نتيجه ي آن در حوزه هاي کاربردي اين علم کارساز مي شود. به اين ترتيب امروزه کمتر شاخه اي از مهندسي را ميتوان پيدا نمود که فرآيندهاي پلاسمايي در آن کاربرد نداشته باشند.

در اين ميان مهندسي شيمي با شاخه هاي گسترده و انشعاب هـاي فـراوانش کـه تـاميانه ي ساير رشته ها پيش رفته است، شايد به نوعي بيشتر از باقي علوم مهندسـيبا انواع کاربردي پلاسما سروکار داشته باشد.

سنتز و توليد مواد مورد نياز از مواد اوليه، حذف آلاينده هـا و کوشـش بـراي حفـظمحيط زيست و اکوسيستم، پليمريزاسيون، پوشـش دهـي سـطوح و حتـا فرآينـدهايانجام شونده  در مقياس نانوتکنولوژي که بعـضا در ايـن رشـته انجـام و بررسـي مـيشوند، به کار بستن متدهاي نوين عملياتي با کيفيـت کـار و بـازدهي بـالاتر، هزينـه تمام شده مناسب تر و ايجاد محصولات واسط کمتر و در نتيجـه جلـوگيري از آلـودهگي و ضايعات کمتر را ايجاب مي کند.

استفاده از يک محيط پلاسمايي در داخل رآکتورها بـه جـاي عمليـات و فرآينـدهايکلاسيک همچون استفاده از مبدل، بويلرها و ساير روشهايي کـه بـا توليـد و انتقـالانرژي، دستيابي به انرژي اکتيواسيون مورد نياز بـراي حرکـت سيـستم شـيميايي رافرآهم مي آورد، ايده ايست که نه تنها ديگر نو نمي باشد کـه انـدک انـدک بـه يـکروش مهم و قابل قبول تبديل شده است و حتا شـگفت آور نيـست اگـر روزي  جـايروشهاي قديمي را گرفته و يا در کنار آن ها به کار گرفته شود.

ايجاد پلاسما به کمک يک حالتي از جريان که به صـورت پـالس هـايي از انـرژي درکسري از ثانيه به سيستم داده شـود، پيـشرفت ديگـري اسـت کـه امـروزه بـه دليـلسودمندي هاي فراوان مورد توجه قرار گرفته است و توا نسته با اتکا بـه نتـايج بهتـرخود گوي برتري را در بيشتر زمينه ها از پلاسماهاي پيوسته بربايد.

در  اين جا رآکتورها و شبه رآکتورهايي(سيستم هايي که اگرچـه رآکتـور بـه معنـايکلاسيک نيستند ولي در آن ها واکنش رخ مي دهـد.) را کـه بـا اسـتفاده از تکنيـکپالس در آن ها حالت پلاسما ايجاد شده و با استفاده از آن واکنش انجـام و هـدايتخواهد شد ، بررسي نمـوده و ضـمن مقايـسه ي انـواع آن بـا يکـديگر، شـرايط کـار ومزاياي هريک را مشخص کرده و کاربرد هرکدام را با توجه به نقاط ضعف و قـوت آنبيان و انتخاب نماييم.

رآکتورهايي را که به صورت پلاسماي پالسي عمل مي کنند را مي توان در انواع زيـرطبقه بندي نمود:

  • رآکتورهاي با تخليه کرونا:

يکي از ساده ترين روش هاي تخليه که يک رسانا در نقش الکترود با حضور در يـکميدان الکتريکي با يونيزه نمودن اتـم هـا و ايجـاد ذرات فعـال سـبب ايجـاد تخليـهالکتريکي مي شود تخليه کرونا مي باشد.

تخليه کرونا يک روش ساده و کم هزينه و در عين حال مفيد و با بـازدهي بـالا مـيباشد که مورد توجه محققان مي باشد.الکترودهاي به کار رفته براي ايجاد پلاسـمايکرونا مي تواند اشکال مختلفي داشته باشد که تعيـين کننـده ي شـکل رآکتـور مـيباشد مثلا:نقطه- صفحه ، نقطه- نقطه و يا سيم- لوله[۳].

  • رآکتورهاي با تخليه تابشي:

در اين روش با اعمال يک اختلاف پتانسيل التريکـي بـين دو الکتـرود رسـانا درحالت وکيوم، تخليه الکتريکي رخ مي دهد[۴].

  • رآکتور با تخليه مانع دي الکتريکي:

Dielectric Barrier Discharge (DBD)  در اين روش تخليه الکتريکي ميان دو الکترود که با يک مانع دي الکتريکـي از هـمجدا شده اند صورت مي گيرد و به آن تخليه توليد اوزون نيز گفته مي شود.

طريقه عمل اين تخليه به اين صورت است که يک ولتاژ (اخـتلاف پتانـسيل) بـالا ازنوع متناوب به سيستم داده مي شود. در اين جا انواعي از الکترودها را مي تـوان بـهکار گرفت مثلا دو صفحه مسطح موازي که ميان آن ها مانع دي الکتريک قرار گرفته است.يا يک استوانه کواکسيال که يک تيوب دي الکتريـک در ميـان دو اسـتوانه هـممحور وجود دارد[۴].

در اين سمينار اين نوع تخليه را گاه به اختصار تخليه دي الکتريکي نيز گفته ايم.

  • رآکتور با تخليه به کمک فرکانس هاي راديويي:

امواج راديويي سرعتي ميـان ۳ هرتـز تـا ۳۰ گيگـاهرتز دارنـد. ايـن  مقـدار برابـر بـافرکانس سيگنال هاي جريان متناوب است که براي توليد امواج راديويي به کار مـيرود.

در رآکتورهاي اين گروه، الکترودها تحت تاثير جريان متناوب قرار دارند و بـا توجـهبه فرکانس راديويي به کار رفته، متناوبا آند و کاتد مي شوند ودر هر نيم دوره پيشاز يک پريود، ولتاژ از مقدار ولتاژ شکست بالاتر رفته و تخليه صورت مي گيرد.

همان گونه که ديده مي شود انرژي مورد نياز منبع جريان متناوب اسـت کـه پـالسهاي آن سبب پالسي شدن سيستم مي گردد.

فرکانس مورد استفاده رآکتورهاي راديو فرکانسي در اغلب فرآيندها ۵۶,۱۳مگـاهرتزمي باشد. در اين فرکانس مي توان بدون قرار دادن الکترود درون رآکتور انرژي را به پلاسما منتقل نمود. به همين دليل گاه اين رآکتورها را رآکتورهـاي بـدون الکتـرودمي گويند.

  • رآکتورهاي ميکروويو:

ميکروويو ها که از امواج الکترومغناطيسي هستند، روش عملي مشابه راديوفرکانـسيدر تول يد پلاسما دارند. تفاوت اين دو نوع پلاسما تنهـا در منبـع تغذيـه آن هـا مـيباشد. براي پلاسماي ميکروويو از فرکانسي حدود۵۴,۲ گيگاهرتز استفاده مـي شـود.

به همين دليـل دامنـه ي فرکـانس الکتـرون هـا کوچـک مـي شـود و پايـداري ايـنپلاسماها در مقايسه با راديو فرکانسي کاهش مي يابد.

  • تجزيه بخاري شيميايي بهبود يافته به کمک پلاسما:

 Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)

CVD يا تجزيه بخاري شيميايي، روشي سودمند براي عمليات سطحي مانند پوشش دهي است. در اين روش سوبسترا به چند ماده فرار بخار مي شود و اين بخارات در مرحله ي بعدي برروي سطح مورد نظر نشسته و پوشش مطلوب را ايجاد مي کنند.

حال مي توان اين روش را در يک محيط پلاسـمايي اجـرا کـرد بـه ايـن صـورت کـهپلاسما با ايجاد راديکال ها، يون ها و ساير ذرات فرار امکان تجزيه ي ويفر سوبسترا به کار رفته را ايجاد مي نمايند. در اين حالت ديگر نيازي بـه حـرارت و سـاير روشهاي مرسوم جهت تجزيه ي سوبسترا نيست بل که در يک درجه حرارت کم مي توانفرآيند را اجرا نمود[۵].

  • تزريق پالسي تجزيه ي بخاري متال ارگانيکي:

Pulsed Injection Metal Organic Chemical Vapor Deposition

 (PIMOCVD)

MOCVD   حالتي ازCVD  مي باشد که در آن عمل پوشش دهي به کمـک مـوادمتال ارگانيک صورت مي گيرد. مي توان اين فرآيند را با يک پلاسماي پالسي انجـامداد تا ضمن بهبود نتايج شرايط عملياتي نيز آسان شود.

  • تجزيه ي بخاري شيميايي به کمک ميکروويو:

Microwave Plasma Assisted-CVD در اين روش، فرآيندCVD  به کمک پلاسماي ميکروويو انجام مي پذيرد.

پلاسماي پالسي از آن جا که يک روش غيرتعادلي (يا غيرگرمايي ) مـي باشـدمشکلات پلاسماي تعادلي از قبيل انرژي بـالاي موردنيـاز، شـرايط ايمنـي و کنترلـيخاص و هزينه هاي بالاي انرژي را ندارد و در عين حال از بازدهي بـالايي برخـورداراست.

مطالعات فراواني در حال حاضر در مراکز تحقيقاتي دنيا در جريان است تا با بررسيجوانب اين روش پيشرفت به سوي کاربرد بهتر آن را ممکن سازد.

در ادامه مي خواهيم نگاهي به جزئيات اين بررسي ها بيندازيم.

تعداد صفحه :114

قیمت : یازده هزار تومان

***

—-

:        ****       info@elmyar.net

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

می خواهید در گفتگو ها شرکت کنید؟
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *