مفهوم گازهای هیدروکربنی چندجزئی
گازهای هیدروکربنی از ترکیب اتم‌های کربن و هیدروژن تشکیل می‌شوند و اساس بسیاری از فرآیندهای شیمیایی و صنعتی را در جهان مدرن تشکیل می‌دهند. این ترکیبات می‌توانند به صورت ساده، مانند متان (CH₄)، یا پیچیده‌تر با بیش از ده جزء گازی شامل پروپان، بوتان، پنتان، هگزان و ترکیبات آروماتیک وجود داشته باشند. در ترکیبات بالای ده جزئی، هدف تنها تولید گاز برای احتراق یا سوخت نیست، بلکه دستیابی به پروفایل دقیق ترکیب گازی برای استفاده در آزمایشگاه‌ها، صنایع پتروشیمی، پالایشگاه‌ها، و پژوهش‌های مربوط به استانداردسازی و کالیبراسیون است. در شهر کرج، به‌دلیل موقعیت صنعتی و وجود شرکت‌های تخصصی در زمینه اختلاط گاز و تولید گازهای مرجع، تولید گازهای هیدروکربنی چندجزئی به یکی از بخش‌های پیشرفته صنعت گاز تبدیل شده است.
ترکیبات پیچیده و ضرورت کنترل دقیق اجزاء
زمانی که گاز شامل بیش از ۱۰ جزء مختلف از هیدروکربن‌ها باشد، کوچک‌ترین خطا در نسبت‌های اختلاط می‌تواند بر ویژگی‌های فیزیکی، گرمایی و حتی ایمنی مخلوط تأثیر بگذارد. برای مثال، اگر درصد هگزان یا تولوئن اندکی از مقدار استاندارد انحراف پیدا کند، عدد اکتان یا توان احتراقی تغییر می‌کند. به همین دلیل تولید چنین گازهایی نیازمند دستگاه‌های دقیق اختلاط با دقت ppm (قسمت در میلیون) است.
در واحدهای صنعتی کرج، به‌ویژه در شهرک‌های صنعتی مانند سپهر نظرآباد، فرایندهای کنترل کیفیت با تجهیزات پیشرفته مانند کروماتوگرافی گازی (GC) و آنالایزرهای آنلاین انجام می‌شود تا نسبت دقیق ترکیباتی مانند متان، اتان، پروپان، بوتان، پنتان، هگزان، هپتان، اکتان، نونان، دکان و ترکیبات سنگین‌تر کنترل گردد.
نقش تجهیزات دقیق در تولید گازهای چندجزئی
تولید گازهای بالای ۱۰ جزئی بدون بهره‌گیری از تجهیزات خاص ممکن نیست. سیستم‌های مدرن Gas Mixing Manifold و Mass Flow Controller (MFC) به‌طور همزمان جریان چند گاز مختلف را کنترل و ترکیب می‌کنند. هر گاز با توجه به جرم مولکولی و فشار جزئی وارد مسیر اختلاط می‌شود. فشار کل معمولاً بین 100 تا 200 بار تنظیم می‌گردد تا ترکیب یکنواخت به دست آید.
در کرج، بسیاری از تولیدکنندگان از سیلندرهای فولادی مخصوص گازهای هیدروکربنی با پوشش ضد خوردگی استفاده می‌کنند، زیرا ترکیبات سنگین‌تر مانند دکان یا هپتان می‌توانند بر سطوح داخلی سیلندر تأثیر بگذارند. علاوه بر این، تمامی سیستم‌ها باید در محیط‌های ایمن و دارای تهویه مناسب نصب شوند تا از خطرات احتراق جلوگیری شود.
کنترل خلوص و ایمنی در تولید گازهای بالای ده جزئی
گازهای هیدروکربنی ذاتاً قابل اشتعال‌اند، به‌ویژه زمانی که در ترکیب چندجزئی مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین رعایت استانداردهای ایمنی در مراحل تولید و بسته‌بندی الزامی است. در فرآیند تولید، خلوص هر جزء معمولاً بالاتر از ۹۹٫۹ درصد بوده و برای گازهای پایه از خلوص ۵N (یعنی ۹۹٫۹۹۹٪) استفاده می‌شود. در مرحله بعدی، ترکیب دقیق با ابزارهای اتوماتیک انجام شده و گاز ترکیبی به صورت Homogenized در سیلندر تزریق می‌گردد.
در مراکز صنعتی کرج، علاوه بر رعایت اصول ایمنی، تست نشتی با گاز نیتروژن خشک و بررسی فشار کاری هر سیلندر پیش از تزریق نهایی انجام می‌شود. این اقدامات موجب افزایش پایداری و طول عمر گاز ترکیبی در سیلندر می‌گردد.
کاربردهای گازهای هیدروکربنی چندجزئی در صنعت
گازهای هیدروکربنی بالای ده جزئی کاربردهای گسترده‌ای در صنایع نفت، گاز، پالایش و تحقیقاتی دارند. از جمله مهم‌ترین کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
کالیبراسیون تجهیزات آنالیز نفت و گاز در آزمایشگاه‌های کروماتوگرافی گازی؛
مدل سازی رفتار ترکیبات طبیعی گاز طبیعی در مخازن و خطوط انتقال؛
تولید گازهای مرجع (Reference Gas Mixtures) برای تنظیم دتکتورها و آنالایزرهای صنعتی؛
تحقیقات سوخت و انرژی برای ارزیابی بازده احتراق و طراحی موتورهای احتراقی؛
آزمون‌های ایمنی و احتراق برای بررسی رفتار شعله در ترکیبات چندجزئی؛
در واحدهای صنعتی کرج، این گازها اغلب با هدف آزمایش سیستم‌های پایش نشت، اندازه‌گیری گازهای سبک در پالایشگاه‌ها و کالیبراسیون سیستم‌های GC تولید می‌شوند.
استانداردسازی و الزامات کیفی تولید در کرج
در فرآیند تولید گازهای چندجزئی، پایبندی به استانداردهای بین‌المللی ضروری است. از مهم‌ترین استانداردهایی که در کارخانه‌های تولید گاز در کرج رعایت می‌شوند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
ISO 6142-1: تعیین ترکیب دقیق گازهای مرجع توسط روش‌های وزنی؛
ISO 6143: مقایسه گازهای مرجع برای تعیین عدم قطعیت ترکیب؛
ISO 17025: تضمین کیفیت نتایج آزمایشگاهی و کالیبراسیون تجهیزات؛
در واحدهای پیشرفته، تمامی مراحل تولید از مرحله ورود گازهای پایه تا اختلاط نهایی و بسته‌بندی در محیطی با رطوبت و دمای کنترل‌شده انجام می‌شود تا هیچ آلودگی یا تغییر فاز در ترکیبات رخ ندهد.
فناوری‌های نوین در اختلاط و پایدارسازی گاز
در دهه اخیر، استفاده از فناوری‌های دیجیتال و سیستم‌های کنترل خودکار در تولید گازهای چندجزئی رشد چشمگیری داشته است. در کرج نیز برخی واحدهای صنعتی از سیستم‌های PLC و نرم‌افزارهای داده‌برداری برای کنترل نسبت‌های اختلاط استفاده می‌کنند. این سیستم‌ها به اپراتور اجازه می‌دهند تا ترکیب دقیق هر گاز را در زمان واقعی مشاهده و اصلاح کند.
برای پایداری بیشتر مخلوط، از تکنیک‌های فیزیکی مانند چرخش سیلندر در دمای کنترل‌شده و استفاده از diffuser rod در داخل سیلندر بهره گرفته می‌شود تا تمام اجزاء به‌طور کامل مخلوط شوند. در برخی موارد، گازهای حامل بی‌اثر مانند نیتروژن یا آرگون برای ایجاد تعادل و جلوگیری از پلیمریزاسیون ترکیبات سنگین به کار می‌روند.
چالش‌های فنی در تولید گازهای بالای ده جزئی هیدروکربنی
تولید گازهای با بیش از ده جزء چالش‌های متعددی دارد که شامل کنترل دما، فشار، و اثر متقابل ترکیبات می‌شود. برخی هیدروکربن‌ها مانند پنتان و هگزان در دماهای پایین ممکن است به مایع تبدیل شوند و باعث تغییر فشار جزئی در سیلندر گردند. بنابراین کنترل دمای تولید (معمولاً بین ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد) اهمیت زیادی دارد.
همچنین در گازهای چندجزئی، ناهمگنی (inhomogeneity) یکی از مسائل مهم است؛ یعنی احتمال توزیع غیریکنواخت اجزاء در بخش‌های مختلف سیلندر. برای رفع این مشکل، تولیدکنندگان از روش‌های همگن‌سازی مکانیکی استفاده می‌کنند. از سوی دیگر، ترکیبات سنگین‌تر مانند دکان ممکن است با دیواره فلزی سیلندر واکنش ضعیفی ایجاد کنند، بنابراین انتخاب جنس مناسب سیلندر (مانند فولاد زنگ‌نزن) الزامی است.
نقش کرج در توسعه صنعت گازهای ترکیبی هیدروکربنی ایران
شهر کرج با برخورداری از موقعیت صنعتی و نزدیکی به تهران، به یکی از قطب‌های اصلی تولید گازهای صنعتی و آزمایشگاهی در کشور تبدیل شده است. وجود شرکت‌های معتبر تولیدکننده مخلوط‌های گازی، آزمایشگاه‌های مجهز و دسترسی به نیروی متخصص باعث شده این منطقه سهم قابل‌توجهی در تأمین گازهای مرجع برای صنایع نفت، پتروشیمی و پژوهشگاه‌ها داشته باشد.
در حوزه گازهای هیدروکربنی بالای ۱۰ جزئی، این شهر توانایی تولید گازهایی با ترکیب دقیق و عدم قطعیت کمتر از ۲٪ را دارد. این سطح از دقت برای تست تجهیزات سنجش گاز، آنالایزرهای پالایشگاهی و سیستم‌های اندازه‌گیری خطوط انتقال ضروری است.
بدون دیدگاه