دانلود گزارش کارآموزی مجتمع پتروشیمی اراک

تاریخچه و انگیزه احداث

 مجتمع پتروشیمی اراک یکی از طرح های زیربنائی و مهم می باشد که در راستای سیاستهای کلی توسعه صنایع پتروشیمی و با اهداف تامین نیاز داخلی کشور و صادرات ایجاد و به بهره برداری رسیده است .

این طرح در سال 1363 به تصویب رسید و پس از طی مراحل طراحی و نصب و ساختمان در سال 1372 فاز اول مجتمع درمدار تولید قرار گرفت. در ادامه کاربه منظور بهبود مستمر و تولید بیشتر و متنوع تر ، واحدهای دیگر مجتمع تکمیل و واحد اتوکسیلات بعنوان آخرین واحد مجتمع در سال 82 راه اندازی و در مدار تولید قرار گرفت .

از سال 79 ، همزمان با تکمیل واحدها، طرح های توسعه ای مجتمع نیز با هدف افزایش ظرفیت مجتمع آغاز گردیده است .

 از سال 1378 با تصویب هیئت مدیره و پس از بازرسی های دقیق عملکرد مجتمع ، شرکت در بازار بورس پذیرفته شد و واگذاری سهام آن آغاز گردید .

 اهمیت تولیدات مجتمع

 از مشخصه های استثنایی مجتمع پتروشیمی اراک استفاده از دانش های فنی ، تکنولوژی و فرآیندهای پیشرفته می باشد . تولیدات مجتمع بسیار متنوع و عمدتا گریدهای مختلف را شامل می شوند . از لحاظ انتخاب خطوط تولید کمتر مجتمعی را می توان یافت که مانند مجتمع پتروشیمی اراک ترکیبی از تولیدات پلیمری و شیمیایی ارزشمند و حتی شاخه خاصی از تولیدات نظیر سموم علف کش ها را یکجا داشته باشد . مجتمع پتروشیمی اراک از لحاظ تنوع ، ارزش فرآورده ها و نقش حساس آن در تامین نیاز صنایع مهم کشور کم نظیر  می باشد .

خوراک مجتمع

خوراک اصلی مجتمع نفتای سبک و سنگین است که از پالایشگاه های اصفهان و اراک از طریق خط لوله تامین می شود. خوراک دیگر مجتمع گاز طبیعی است که از خط لوله سراسری مجاور مجتمع اخذ می گردد . ضمنا حدود 6000 تن آمونیاک و حدود 350 میلیون مترمکعب در سال مصرف گاز طبیعی مجتمع می باشد که از خط سوم سراسری تامین می گردد .

 نیروی انسانی

 کل نیروی انسانی شاغل در مجتمع بالغ بر1769 نفر می باشد که حدود 1213 نفر فنی و 556 نفرستادی می باشند . بر اساس سیاست کلی دولت جمهوری اسلامی ایران بخشی از کارها به بخش خصوصی واگذار گردید که در راستا چنیدن شرکت با بیش از 1000 نفر نیرو در بخشهای خدماتی – تعمیراتی وغیره در مجتمع فعالیت دارند .

 مصارف تولیدات مجتمع

 مصارف تولیدات مجتمع بسیار متنوع و دارای طیف گسترده است . در بخش تولیدات شیمیایی کلیه فرآورده ها شامل اکسیداتیلن/ اتیلن گلیکها – اسید استیک – وینیل استات – دواتیل هگزانل – بوتانلها – اتانل آمین ها و اتوکسیلاتها به اضافه سموم علف کش ها کاملا در کشور منحصر به فرد می باشتد و نیاز صنایع مهمی در کشور را تامین نمود و مازاد آنها به خارج صادر می شود . در بخش پلیمری نیز فرآورده های ارزشمند و استراتژیک انتخاب شده اند که بعنوان نمونه می توان گریدهای مخصوص تولید سرنگ یک بارمصرف –کیسه سرم – بدنه باطری –گونی آرد – الیاف و همچنین مواد اولیه ساخت بشکه های بزرگ به روش دورانی و نیز گرید مخصوص تولید لوله های آب – فاضلاب وگاز و لاستیک پی بی آر را نام برد .

 اولویت مصرف فرآورده های مجتمع برای تامین نیاز صنایع داخل کشور است در این ارتباط تولیدات مجتمع سهم به سزایی در تامین نیاز صنایع پایین دستی دارد به نحوی که نیاز بالغ بر 5000 واحد پایین دستی را تامین می نماید.

 موقعیت جغرافیایی

 مجتمع پتروشیمی اراک درجوار پالایشگاه اراک در کیلومتر 22 جاده اراک – بروجرد و در زمینی به وسعت 523 هکتار قرار دارد .

 واحدهای مجتمع

 الف – واحدهای فرآیندی

 واحدهای فرآیندی مجتمع شامل 19 واحد است که در نمودار منعکس می باشد .

 ب- واحدهای سرویس های جانبی

 آب بدون املاح : ظرفیت 450 مترمکعب در ساعت

 واحد تولید بخار : 500 تن در ساعت

 واحد نیروگاه: ظرفیت کل تولید ( در شرایط جغرافیایی محل) 125 مگاوات

برج های خنک کننده : شامل 7 برج

 واحد هوای فشرده یا هوایابزاردقیق : 5 کمپرسور هرکدام 26000 نرمال مترمکعب در ساعت به ظرفیت کل : 130000 نرمال مترمکعب .

 واحد تفکیک نیتروژن و اکسیژن از هوا به ظرفیت : اکسیژن 14500 نرمال مترمکعب و نیتروژن 6000 نرمال مترمکعب

 ج- واحدهای عمومی ( آفسایت) شامل:

 مخازن مواد شیمیایی، سیستم بازیافت کاندنس ها ، سیستم آب خام ، سیستم گاز ، سیستم سوخت مایع ، مخازن خوراک ، مخازن محصولات مایع ، سیستم آتش نشانی ، مخازن گاز هیدروژن ، سیستم مشعل مجتمع ، واحد تصفیه پساب صنعتی ، سیستم توزیع شبکه برق ، شبکه مخابرات ، اتصالات بین واحدها و سیستم جمع آوری و دفع آبهای زائد .

 دست آوردهای مهم مجتمع

 دارنده گواهینامه مدیریت کیفیت ISO 9001 (2000)

 دارنده گواهینامه مدیریت زیست محیطی ISO 14001

 دارنده جایزه تندیس طلایی بین المللی کیفیت محصول سال 2000

 دارنده جایزه کیفیت و مدیریت بازاریابی از شرکت GQM  سال 2001

 دارنده عنوان صنعت سبز نمونه کشور در سال 1378

 اخذ دو رتبه سوم تحقیقات از جشنواره بین المللی خوارزمی به خاطر اجرای طرح جایگزینی حلال بنزن با تولوئن درواحد PBR و تولید کلرو استیل کلراید به روش مستقیم پذیرفته شدن در بازار بورس بعنوان اولین مجتمع در سطح صنایع پتروشیمی ایران .

 دومین شرکت برجسته ازلحاظ نوآوری در سطح وزارت نفت در سال 81

 حفظ محیط زیست

 در طراحی مجتمع بالاترین استانداردها و معیارها جهت حفظ محیط زیست منظور شده است . بنحوی که تقریبا هیچ نوع مواد مضربه طبیعت تخلیه نمی شود. نمونه بارز اقدامات انجام شده جهت جلوگیری از آلودگی محیط زیست ، وجود واحد بسیار مجهز تصفیه پسابها و دفع مواد زائد در مجتمع است . دراین واحد با بکارگیری تکنولوژی پیشرفته کلیه آبهای آلوده به مواد شیمیایی و روغنی و پسابهای بهداشتی و غیرتصفیه می گردد . این واحد قادر است ماهیانه بالغ بر 250000 متر مکعب آب را تصفیه نموده و بعنوان آب جبرانی به سیستم آب خنک کننده مجتمع تزریق نماید .

 ضمنا کلیه مواد دورریز جامد و مایع نیز درکوره زباله سوز سوزانده شده و دفع می شوند ایجاد فضای سبز به اندازه کافی از اقدامات دیگر مجتمع در جهت حفظ محیط                 زیست می باشد .

 اسکان و امکانات رفاهی

 شرکت پتروشیمی اراک به منظور تامین مسکن مورد نیاز کارکنان، به موازات احداث مجتمع طرح عظیم خانه سازی را در شهر مهاجران و در شهر اراک اجرا نموده است .

 پروژه خانه سازی شهر مهاجران شامل 1521 واحد ویلایی و 984 واحد آپارتمانی است که در زمینی به مساحت 150 هکتار در مجاورت مجتمع اجرا گردید و هم اکنون مورد استفاده کارکنان و خانواده آنها می باشد .

کلیه امکانات رفاهی و فرهنگی نظیر مهمانسرا، بازار ، مدرسه ، مسجد ،دبیرستان ، درمانگاه، تاسیسات تفریحی ، ورزشی و سایر تاسیسات شهری در این شهر تاسیس شده است که نمونه بارز عمران و آبادی ناشی از اجرای طرح های زیربنایی در منطقه است . ضمنا دو مجتمع آپارتمانی کلا شامل 224واحد به اضافه چند واحد ویلایی در شهر اراک متعلق به شرکت است که همگی مورد استفاده کارکنان مجتمع می باشند .

تاریخچه گاز کروماتوگرافی

 از نظر تاریخی کشف کروماتوگرافی به یک دانشمند گیاه شناس روسی بنامTsweit نسبت داده شده که در سال1906موفق شد پیگمانهای گیاهی را با حرکت دادن آنها بوسیله نفت خام بر روی بستری از کربنات کلسیم جدا نموده و این عمل را کروماتوگرافی نامید. یک سال قبل ازsweit در سال1903 دانشمندی بنامRamseyبرای جداسازی مخلوطهایی از گازها و بخارها را با استفاده از جذب سطحی انتخابی روی یک جسم جاذب جامد مثل زغال اکتیو استفاده کرد. دراوایل سال1904 اساس تئوری گاز کروماتوگرافی و کرماتوگرافی مایعHPLC که مخفف High Performanle Liquid chromatographicتوسطMartin and synage توضیح داده شد و به دلیلHPLC در سال1952 جایزه نوبل گرفتند.پیشرفت واقعیHPLC در اواخر سال1960 با طراحی دتکتور ماوراء بنفش(UV)در 245nm توسطwatson حاصل شد این اختراع به حدی در آنالیز نمونه ها مفید بود که همه پیکانیهای آن زمان طول موج دتکتورهای خود را در این طول 245nm فیکس کردند امروزه علاوه بر دتکتورUV با طول موج قبلی طول موجهای زیادتردیگر هم کاربرد پیدا کرد همچنین دتکتورهای دیگری نیز نظیرRI(Refactive.Index) وفلورسانس نیز بنا به نیاز مورد استفاده قرار می گیرند.

حسیاست،سرعت آنالیز،صحت و سادگیGC برای جداسازی و شناسایی و تعیین ترکیبات فرار باعث رشد سریع و بسیار زیاد این روش شد.

حسياست،سرعت آناليز،صحت و سادگيGC براي جداسازي و شناسايي و تعيين تركيبات فرار باعث رشد سريع و بسيار زياد اين روش شد.

روش هاي تجزيه و جايگاه گاز كروماتوگرافي

آناليز دستگاهي اصولا به يكي از هدفهاي زير يا تركيبي از آنها انجام مي شود.

1-شناسايي كيفي 2-شناسايي كمي

الف)شناسايي كيفي:

هدف از اين نوع شناسايي پي بردن به ماهيت ساختمان مواد است و معمولا با خواص بنيادي تر تركيبات شيمياي سروكار دارد مانندN.M.R كه اسكلت ساختماني تركيبات آلي را از نظر موقعيت كربن ها و هيدورژن مشخص مي كند ياIR كه نوع پيوندها مثلاCOOHكربونيل را مشخص مي كند وUV كه گروههاي عاملي را شناسايي مي كند.

ب)شناسايي كمي:

هدف ازاين شناسايي بعد از مشخص شدن نوع تركيب درصد هريك از اجزاء را در آن مشخص مي نمايد. روشهايي مانند كولومتري و ميكروكولومتري،تيتراسيونها،آمپرومتري...تعيين كننده مقدار كمي اجزاء هستند.

گاهي مرز مشخص بين روشهاي فوق وجود ندارد و لازم است كه هر دو نوع تجزيه بررسي گردد مثلا درGC هر دو نوع شناسايي كيفي و كمي لازم است.

اصولGC :

مقدمه:

اساس جداسازي گازكروماتوگرافي بر پايه توزيع نمونه بين دو فاز استوار است يكي از اين فازها بستر ساكن(فاز ثابت) با ذراتي داراي سطح زيادو فاز ديگر(متحرك)گازي است كه از ميان بستر ساكن مي گذرد.

دو نوع كروماتوگرافي گازي داريم:

1-(Gas.Solid.chromatographic)GSC

2-(Gas.Liquid.chromatographic)GLC

GSC: در آن فاز ساكن جامد است و براساس خواص جذب سطحي مواد جامد موجود درستون(مثلSilica Gelآلومينا و مولكولارسيوM.S)براي جداسازي موادفرار بويژه گازي مناسب است. پس درGSCصرفا جذب سطحي روي سطح جامدي مثل سيليكاژل باعث جداسازي مي شود به اين صورت كه اجزاء نمونه ضمن حركت روي سطح جاذب جامد در منفذهاي سطح آن كه بسيار ريز و به تعداد بسيار زياد مي باشد حركت جذب ودفع داشته و اختلاف در ميزان اين برهم كنش باعث جداسازي مي شود.

يك نوع ديگرازGSC پليمرهاي متخلخل هستند كه به آنها پورآپك ParaPackمي گويند پورآپك ها پليمرهايي متخلخل متشكل از اتيل وينيل بنزن كه بادي وينيل بنزن پيونر عرضي ايجاد كرده وساختماني با منافذ معين و يكنواخت مي سازند. درآن مولكولهاي جسم حل شده همراه گاز حامل مستقيما به داخل منافذ پليمر نفوذ كرده و اجزاء آن بر اين اساس جدا مي شوند.

سيليكاژل و آلومينا گازها را براساس جذب سطحي جدا مي كنند ولي فعاليت آنها درGSC كمتر ازM.S مي باشد چون اين ستون ها توانايي جداسازيO2،N2،Coرا در شرايط معمولي ندارند اما براي هيدروكربن هاي سبك مناسب ترند درحالي كهM.S ويژگي هاي بيشتري دارد.

توضيحاتي در مورد مولكولارسيو:

انواع متعددي ازMS با قطر منافذ مختلف درGSC داريم كه دو نوع آن بيشتر كاربرد دارند:

1-(قطر منافذM.S.5A(5oA

2-(قطر منافذM.S 13X(10oA)

M.S ها براساس اندازه وشكل مولكولي تركيبات از هم جدا مي كند. توانايي جداسازي دو نوع M.S شبيه هم است فقط اختلاف آن ها در سايز ذرات است نوع5A به علت داشتن منفذهاي كوچكتر داراي پيك هاي متقارن تر است وزمان ماند گازها در آن طولاني است بهمين دليل بايد در استفاده از آن از ستون هايي با طول كمتر استفاده كرد چون M.S نسبت به رطوبت و2Co جاذب بوده و سريع غير فعال مي گردد بهمين جهت كارخانه هاي سازنده آن را تحت نيتروژن خشك بسته بندي مي كنند.

مهمترين ويژگي M.S 5A توانايي آن در جداسازيO2،N2،Co در دماي بالاتر از محيط وبايك ستون كمتر از6 فوت مي باشد درحالي كه ستون هاي ديگربايد طول بيشتر و دماي خيلي پايين باشد.

ساختمان M.S:

M.Sيا غربال مولكولي داراي منافذ خيلي ريز با قطر3-10Ao است كه مولكولهاي كوچك به راحتي از اين منافذ عبور مي كنند و مولكولهاي بزرگتر به سختي در نتيجه سرعت عبور آنها از ستون كمتر است يعني جداسازي در اثر غربال كردن رخ مي دهدو ترتيب شسته شدن اجزاء براساس اندازه مولكولي ميباشد مثلا مولكولهاي مثلnc4،Ic4در نمونه هاي گازي هيدروكربوهاي سبك به ترتيب زير از ستون خارج مي شوند چون مولكولnc4 ساختمان زنجيري و مستقيم دارد بعد از وارد شدن به منافذ چون طول زنجير آن بيشتر ازIc4 است درنتيجه طول آن بهنگام عبور يك مقاومتي در برابر حركت مولكول ايجاد كرده و باعث كندي حركت مي شودولي مولكولIc4 چون سطح زنجير بزرگ است نمي تواندوارد منفذ ها شده و از فواصل ذرات عبور مي كند در نتيجه خروج آن از ستون سريعتر است وطول زنجير كوچك به همين دليل در آناليز آنIc4 زودتر ازnc4 ازستون خارج مي شود.

GLC:كروماتوگرافي گازي از نوعPartition يا تفكيكي بوده وفاز متحرك آن يك گاز بي اثر(حامل)است و فاز ساكن يك مايع بوده كه بر روي يك جسم جامد بي اثر پوشانده شده و جداسازي براساس تقسيم نمونه به درون وبيرون فاز مايع است.

قطعات اصلي يك دستگاهGC و يك تصوير شمايي از آن:

اجزاء اصلي يك دستگاهGC عبارتست از:

1-سيلندر گاز حامل

2-كنترل كننده سرعت جريان گاز و تنظيم فشار آن

3-محل تزريق نمونه

4-ستون

5-دتكتور

6-تنظيم دماي محل تزريق نمونه،ستون و دتكتور

7-انتگراتور يا ثبات

ويژگي هاي كروماتوگرافي گازي:

1-روشهاي كروماتوگرافي تنوع بسيار زيادي داشته و محدوده وسيعي از آناليزهاي كيفي و كمي را در بر مي گردد.

2-از تركيبات بسيارساده اي مثل متان تا پيچيده ترين تركيبات بيولوژيكي و دارويي را مي توان با آن شناسايي كيفي و كمي كرد.

3-بيشترين كاربرد دستگاهي را در صنايع نفت بخصوص پتروشيمي و گاز دارد.

4-در زمان نسبتا كوتاهي اطلاعات زيادي از نمونه را به ما مي دهد.

5-تفكيك ودقت و حساسيت آن بسيار بالاست.

6-سادگي:بسيار ساده عمل كرده و تفسير داده هاي آن غالبا سريع و آسان است.

سيستمGC گاز كروماتوگرافي:

1-1گاز حامل(فاز متحرك): دركار باGC يك استوانه گاز با فشار زياد بعنوان منبع گاز حامل بكار برده مي شود براي آنكه فشار يكنواختي به سر ستون وارد شود و همچنين سرعت جريان گاز ثابت بماند بايد ازيك تنظيم كننده فشار(رگلاتور توام باguage)استفاده شود. در يك دماي معين اين سرعت جريان ثابت گاز،اجزاي موجود در نمونه را در مدت معيني(RT زمان ماند يا بازداري)از ستون مي شويد. چون سرعت جريان گاز ثابت است هر جزء حجم ويژه اي از گاز حامل خواهد داشت(حجم بازداري)،مهمترين گازهاي حامل:2H ،He ، 2N،Ar

RT(زمان بازداري يا زمان ماند):فاصله تزريق نمونه تا بدست آمدن ماكزيمم پيك راRT مي گويند.تعداد زيادي از تركيبات زمان بازداري يكسان يا خيلي نزديك هم دارند اما هر جزء در تركيب فقط داراي يكRT يازمان بازداري است.

خصوصيات گاز حامل:

1-بي اثر باشد(تا از هر گونه تاثير بر نمونه جلوگيري شود).

2-قادر باشد نفوذ گاز رابه كمترين مقدار برساند.

3-به طور خالص و در دسترس باشد.

4-ارزان باشد و براي آشكار ساز مورد نظر مناسب باشد.

1-2-كارآيي ستون بستگي به سرعت خطي مناسب گاز حامل دارد. مقدارمعمولي براي ستون هايي با قطر خارجي اينچ برابر با 75ml/min ميلي ليتر بر دقيقه براي ستون هاي به قطر خارجي برابر25 ميلي ليتر بر دقيقه درصفحات بعد خواهيم گفت كه بهترين سرعت گاز را چگونه تعيين خواهيم كرد. آسان ترين راه اندازه گيري آنFlow.meter است.

2-تزريق نمونه: نمونه بايد در يك لحظه وبه سرعت به ستون وارد شود،گازها GSV(Gas Sampling Valve) يا به صورت دستي و يا اتوماتيك تزريق مي شود ولي مايعات با سرنگ ميكروليتريL10 يا5 L تزريق مي شود تزريق جامدات به اين صورت است كه آن را در يك حلال حل كرده بعد تزريق مي كنيم به شرط آنكه پاسخ حلال مزاحمتي براي نمونه مورد آزمايش ايجاد نكند. البته اخيرا وسايلي ساخته شده كه براي تزريق جامدات بطور مستقيم بكار ميروند.

استفاده از سرنگ در تزريق نمونه:در پركردن سرنگ ميكروليتري با مايع معمولا لازم است كه همه هوا را ابتدا از آن خارج كرد اين كار چندين بار ميتوان با پركردن و خالي كردن سرنگ با نمونه انجام داد. وقتي كه حجم دقيق نمونه معلوم شد(بويژه در ستون هاي كاپيلار)كمي هوا به داخل سرنگ بكشيد بعد تزريق كنيد. كشيدن هوا به داخل سرنگ در حدml 0.5 تا 0.2به دلايل زير است.

1-هوا توليد پيكي در كروماتوگرام مي كند كه مي توان توسط آن حجم بازداري (تنظيم شده)را محاسبه كرد.

2- چنانچه ستون سرنگ تصادفا به داخل فشار داده شود هوا از خروج مايع جلوگيري مي كند.

3-درمواردي كه لازم است حجم دقيق از نمونه تزريق شود هواي پشت نمونه باعث مي شود كه هيچگونه مايعي در نوك سوزن و پشت پيستون نماند.

وقتي مايعات با نقطه جوش بالا تزريق مي كنيد حتما بعد سرنگ را با حلال فراري مثل استن شستشو دهيد و چند بار پروخالي كرد پس پيستون سرنگ را خارج كرده و توسط هوا آن را خشك كنيد و بعد با پمپ خلاء كاملا سرنگ را تميز كرد. اگربراي اندازه گيري سرعت جريان گاز از فلومتر وكرنومتر استفاده مي كنيد بايد از رابطه زير استفاده كرد.

Ml/ min = سرعت جريان گاز

3-ستون: ستون قلب هرGC است چون تفكيك اجزاء درآنجا انجام ميشود و جنس لوله آن از شيشه،SS،آلومينيوم تفلون ومس مي تواندباشد البته مس جنس مناسبي نيست چون بابعضي از اجزاء نمونه مثل آمينها استيلني ها، ترپنها و استروئيدها واكنش مي دهد بيشتر از نوعSS استفاده مي شود. براي اينكه مواد موجود در ستون بطور يكنواخت پرشود ستون را ابتدا مستقيم كرده و بعد پر مي كنيم(يكسر آنرا پشم شيشه گذاشته البته قبل از آن بايد ستون كاملا خالي گردد وشستشو انجام شود با الكل بعد با نيتروژن خشك كرده و مجددا آن را به لاينN2 وصل كرده با فشار زياد چند دقيقه آن را نگهداشته تا كاملا تميز گردد بعد سر لوله اي كه پشم شيشه گذاشته را به دستگاهVac وصل كرده و در سر ديگر آن قيف مخصوص گذاشته و تكان مي دهيم تا كاملا پر شود سپس با دستگاهVibration بر بدنه ستون حالت لرزانك ايجاد كرده تا كاملا ستون پر شود بعد از اينكه مطمئن شديم پر شده سرآن را با پشم شيشه مسدود مي كنيم و مارپيچ كرده تا درآون جابگيرد بعد به اينجكتور وصل كرده ودردماي ماكزيمم ستون به مدت16تا20ساعت حالتconditinng گذاشته تا كاملا ناخالصي هاي آن حذف گردد.

جريان كمي از گاز حامل5تا10 ml/min درحينcond ستون بايد از آن عبور كند و انتهاي خروجي ستون كه بطرف آشكارساز است بايد آزاد بماند تا از آلودگي آشكار ساز جلوگيري شود. بعد از عملCondaction سر ديگر ستون را به دتكتور وصل كرده وستون آماده براي كار است به اين ستون هاPacked مي گويند چون هر مدتي خودمان آن را پرمي كنيم طول ستون هاي تجزيه معموليPacked درحدود3تا10فوت است بعضي مواقع طول ستون هاي انباشته از چند اينچ تا50فوت نيز تغيير مي كند.

طول هاي بلندتر بشقابهاي فرضي بيشتر ودرجه تفكيك بهتري مي دهد البته چون ستونهاي بلند با قطر زياد به فشارهاي ورودي بيشترنياز دارد در نتيجه بازده خوبي ندارد چون فشار زياد مشكلاتي در روش تزريق نمونه و همچنين امكان نشت گاز در آن اجتناب ناپذير است. بنابراين مقدار زيادي نمونه بايد به ستون هاي با قطر و طول زياد تزريق كرد قطر داخلي ستون ها از0.01تا2 اينچ در تغيير است هرقدر قطر ستون كوچكترباشد كارآيي آن بيشتر است معمولا قطر خارجي ستون هاي تجزيه ايPacked استاندارد ، و قطر خارجي ستونهاي كاپيلار با تعداد زيادي بشقاب فرضي كمتر از است.

نگهدارنده جامد(Chromozorb):

مقصود از نگهدارنده جامد ايجاد يك سطح بي اثر يكنواخت با مساحت سطح زياد براي توزيع فاز مايع است. ويژگي يك نگهدارنده جامد:1-بي اثر باشد(جذب سطحي بر روي آن انجام نشود)2-درمقابل خرد شدن مقاوم باشد 3-مساحت سطح زياد 4- شكل منظم و اندازه يكنواخت

انواع آنT,A,G,W,P

فاز ساكن:

گفتيم كه اجزاي نمونه براي جدا شدن بوسيله يك گاز بي اثر(گاز حامل)وارد ستون مي شود كه اجزاي موجود درنمونه ميان گاز حامل وحلال غير فرار(فاز ساكن)كه به صورت لايه نازكي بر روي جسم جامد بي اثر(نگهدارنده جامد)نگهداشته شده و بر اساس ضريب توزيع تقسيم مي شوند گزينش صحيح حلال غير فرار تقسيم كننده بايد خواص زير را داشته باشد:

1-اجزاي نمونه بايد ضرايب توزيع گوناگوني درآن نشان دهند.

2-حلاليت نمونه درحلال بايد قابل قبول باشد.

3-در دماي مورد عمل فشار بخار حلال ناچيز باشد.

آشكار سازها(Detector):

بعد از اينكه اجزاي يك ماده درستون تفكيك گرديد اجزاء توسط آشكار ساز شناسايي مي شوند ويژگي هاي يك آشكار ساز:

1-حساسيت زياد 2- نويزكم3-پاسخ خطي وسيع 4-پاسخ به هر نوع تركيبي 5-استحكام

6-غيرحساس به تغييرات دما و جريان گاز

اگرچه هيچ آشكارساز ايده الي وجود ندارد كه همه ويژگي هاي بالا را داشته باشد ولي دو نوع آشكار سازTCDوFID به اين خواص نزديك هستند و بعنوان آشكار سازهاي همگاني مورد استفاده قرار مي گيرند البته بعضي ازآشكار سازها مثلFPDوECD فقط بعضي از تركيبات را شناسايي مي كنند و همگاني نيستند.

خلاصه اي از آشكار سازTCD:

آشكار سازTCD از چهار فيلامانت تنگستن تشكيل شده كه با عبور جريان ثابت برق از ميان آنها گرم مي شوند وگاز حامل به طور پيوسته از روي فيلامانت داغ عبور كرده و حرارت را با سرعت ثابت مي گردد وقتي كه مولكولهاي نمونه همراه با گاز حامل از روي فيلامانت داغ عبور كند سرعت اتلاف حرارت كم شده و مقاومت الكتريكي فيلامانت افزايش مي يابد و اين تغيير مقاومت با يك پل وتستون اندازه گيري شده و سيگنالها به ثبات برده مي شود و به صورت پيك رسم مي گردد. حساسيتTCDتا%0.0 است. در آشكارسازFID ازH2وAir براي شعله استفاده مي شود يك الكترود گيرنده كه پتانسيلDC دارد در بالاي شعله قرار دارد و رسانايي الكتريكي شعله را اندازه مي گيرد(يونها)و به ثبات مي برد.

تنظيم دما:

چون دماي محل تزريق وستون و آشكار ساز براي هر تركيب فرق مي كند بنابراين لازم است كه دستگاه سه كنترل دماي گوناگون داشته باشد.

1-دماي محل تزريق نمونه: محل تزريق نمونه بايد به قدري داغ باشد كه آن را به سرعت بخار كند تا كاهش دركارايي عمل به علت بدي روش تزريق حاصل نشود همچنين دماي محل تزريق بايد بحدي پايين باشد كه از تجزيه حرارتي نمونه جلوگيري كند.

2-دماي ستون: دماي ستون بايد به قدر كافي بالا باشد تا تجزيه در زمان مناسب انجام گيرد و به قدر لازم كم باشد تا جداسازي مورد نظر حاصل شود.براي بسياري از نمونه ها هرچه دماي ستون كمتر باشد نسبت ضرايب تقسيم در فاز ساكن بيشترخواهد بودو جداسازي بهتر انجام مي شود ولي در مواردي كه نمونه ها داراي اختلاف نقطه جوش زياد باشند استفاده از يك دما ميسر نيست و حتما بايد از Programing يا برنامه ريزي دمايي استفاده كرد.

برنامه ريزي دمايي: عبارت است از افزايش دماي ستون در طول عمل كروماتوگرافي به منظور تجزيه سريعتر وبهتر مثلا برنامه دمايي

يعني دماي ابتدايي ستون50oC است و مدت2دقيقه همين دما برقرار است ولي بعد از آن با سرعت10درجه در دقيقه به120oC مي رسد و در آن مدت5دقيقه مي ماند تا تجزيه كاملا انجام شود.

همدمايي(ايزوترمال)

بيشتر براي گازها و مايعات با نقاط جوش نزديك به هم و تا پايان آناليز يك دما برقرار است مثلاISO Termal 70 oC

دماي آشكار ساز:

تاثير دما در آشكار ساز بستگي به نوع دارد ولي بطور كلي مي توان گفت كه آشكار ساز و لوله هاي ارتباطي از محل خروجي ستون به آشكار ساز بايد به قدري داغ باشد كه از ميعان نمونه يا فاز مايع جلوگيري شود پايداري و حساسيت يكTCD بستگي به پايدار بودن كنترل دماي آن دارد. براي نوعFID زياد كنترل دما حساس نيست ولي نبايد به اندازه اي باشد كه ميعان نمونه انجام شود.

كارآيي ستون:

تفكيك پيكهاي كروماتوگرافي به دو عامل بستگي دارد:

1-كارآيي ستون 2-كارآيي حلال

پهن شدن پيك به شكل ستون و شرايط عمل بستگي دارد وبه طور كلي بوسيلهHETP ارتفاعي معادل با يك بشقاب فرضي تعيين مي شود ابتدا چند تعريف لازم است:

الف)زمان ماند(Retentiontime): فاصله تزريق نمونه تا بدست آمدن ماكزيمم پيك را براي هر جزء زمان بازداري آن جزء گويند.

ب)درجه تفكيك(Resolution): جداسازي حقيقي دو پيك مجاور هم با درجه تفكيك مشخص مي شود كه معياري از كارآيي ستون وحلال است تجربه نشان داده اگرR=1 باشد تفكيك دو پيك با سطح يكسان تا%98 تقريبا كامل استR=1/5باشد جداسازي پايداري تا99/7 بدست مي آيد.

ج)سينيFlate: مفهوم سيني از فرآيندهاي تقطير جزءبه جزء در پروسس گرفته شده ودر آزمايشگاه براي مقايسه ستونهاي مشابه بكار مي رود ومعياري است براي پر كردن ستون و نشان دهنده تعداد مراحل تعادلي است كه در ستون به كار مي رود تعداد سيني هاي فرضي را مي توان به آساني از يك كروماتوگرام بدست آورد.

n = تعداد سيني هاي فرضي

مثال: اگر زمان ماند يك تركيب 10دقيقه و پهناي پيك1دقيقه طول بكشد تا به خط پايه برسد تعداد سيني هاي فرضي چند تا است؟

از رابطه1 پيداست كه هرچقدر پهناي پيك كمتر يعني باريكتر باشد تعداد سيني ها بيشتر وراندمان ستون بيشتراست.

د)ارتفاع معادل يك سيني فرضي(Hight Equivalant Theroricad plate)HETP

HETP طول زماني از ستون است كه نمونه مورد نظر در آن طول بين فاز گازي متحرك و فاز مايع ساكن به حال تعادل مي رسد.HETP رابطه مستقيمي با طول ستون دارد.

L=طول ستون معمولا بر حسبcm

N=تعداد سيني هاي فرضي

محاسبهHETP مقايسه ستون هايي با طول مختلف را امكان پذير مي سازدو معيار برتري براي تعيين كارآيي ستون است. براي ماكزيمم كارآيي بايد ستون در بهترين سرعت جريان گاز عمل كند كه اين از طريق نظريه سرعتVan.deemterبارسم نمودارHETPبرحسب سرعت جريان گاز بدست مي آيد(به طور تجربي)

بهترين سرعت جريان موثر در مينيمم مقدارHTEP يا ماكزيمم سيني انجام مي گيرد چون

«نظريه سرعتVan.deemter»:

سه عامل اصلي در پهن شدن پيك كروكاتوگرافي نقش دارند:

الف)اثر چند راهي يا نفوذEddy(عبارتA)

ب) نفوذ مولكولي و عبارت B )

ج)مقاومت در برابر انتقال جرم(گاز و مايع عبارتC)

از اين سه عامل معادله اي اساسي براي ارتفاع معادل يك بشقاب فرضي درستون مي توان بدست آورد:

كهC,B,A ثابت هاي اشاره شده در بالا و سرعت خطي گاز يا سرعت جريان گاز درداخل ستونGC است كه از رابطه زير اندازه گيري مي شود.

=

چنانچهHETP برحسبرسم شود يك منحني هذلولي با مينيممHETP حاصل مي شود اين حداقل،سرعتي از جريان گاز است(بهترين)كه در آن سرعت ستون داراي بهترين كارآيي است. البته به علت تراكم پذيري گاز حاملدر طول ستون ثابت نيست به اين دليل فقط قسمت كوچكي از ستون با كارآيي ماكزيمم كار مي كند.

نمودارHETP برحسب سرعت جريان گاز()

معادله بسط يافته وان ديمتر به صورت زير است:

=مقداري ثابت و معياري براي عدم يكنواخت بودن انباشتگي ستون

=ضريب تصحيح براي خميدگي لوله هاي ستون براي راههاي گاز

dp=قطر متوسط ذرات نگهدارنده جامد

D=قابليت نفوذ جسم حل شده در فاز گازي

=سرعت خطي گاز حامل

مايعD=قابليت نفوذ جسم حل شده در فاز مايع

df=ضخامت لايه مايع كه بر روي نگهدارنده جامد پوشانيده شده

k=ضريب تقسيم جسم حل شده برحسب مقدار آن در واحد حجم فاز مايع تقسيم بر مقدار جسم حل شده در واحد حجم فاز گاري

=kضريب گنجايش

مايعF=جزئي از سطح مقطع ستون كه بوسيله فاز مايع اشغال شده

گازF=جزئي از سطح مقطع ستون كه بوسيله فاز گاري اشغال شده

عبارت اثر چند راهي(نفوذA=2dp(eddy

درهرستونPacked مولكولهاي جسم حل شده و مولكولهاي گاز حامل مسيرهاي مختلفي را در ستون طي مي كند چون طول هاي طي شده بلندي يكسان ندارند درنتيجه مولكولهاي جسم زمانهاي گوناگوني را در ستون مي ماند كه نتيجه آن پهن شدن پيك كروماتوگرافي است.

Peak,broadeningپهن شدن پيك به موارد زير بستگي دارد:

الف)اندازه ذرات مواد موجود در ستون

ب)شكل و طرز پركردن ستون

ج)قطر ستون

پس براي كاهش عبارتA بايد از ذرات كوچكتر در پركردن ستون استفاده شود (با اندازه يكسان) و ستون با قطر كم بكار برد تا ستون با كارآيي بيشتر كار كند(چونA با مقداررابطه مستقيم دارد)پس مقدار كوچك دركارآيي بيشتر ستون تاثير دارد چون ثابتنحوه انباشتگي ذرات را در ستون تعيين مي كند پس كميتي بنامMesh بايد در پركردن ذرات تعريف كرد.

Mesh(مش):معياري است براي اندازه ذرات وبراساس تعداد سوراخهاي موجود درهرضلع مربعي به مساحت يك اينچ مربع دريك الك است.براي بدست آوردن ذرات يكنواخت آنها را ازاين الك ها عبور مي دهند چنانچه تعداد سوراخهاي يك الك در واحد سطح زيادتر باشد بدين معني است كه سوراخهاي آن كوچكتر است و بالعكس يعني هرچه مقدار عددي مش بزرگتر باشد ذرات كوچكتر از آن عبور مي كند.

مثلا مش يعني ذراتي كه از مش80 عبور كرده اند ولي روي مش100 مانده اند. براي مش مقدار تقريبا3 است.

عبارت نفوذ مولكولي گازB=2 D

عبارت نفوذ مولكولي متناسب با گازD(قابليت نفوذ جسم حل شده درگاز حامل) است وقتي كه مقدار اين كميت زياد باشد پيكها پهن تر شده و كارآيي ستون كم مي شود براي بالاترين كارآيي ستون بايد گاز حامل باوزن مولكولي زياد به كار برد مثلN2ياAr بهتر ازH2 ياHe مگر اينكه آشكارساز اجازه استفاده را ندهد.

عبارت مقاومت در برابر انتقال جرم

تاثير ويسكوزيته مايع و مقدار فاز مايع بر روي نگهدارنده جامد خيلي مهم است در فرمول بالا مشخص است كه ضخامت لايه پوششي فاز مايع(df)با عبارتC رابطه مستقيم دارد پس براي كاهش مقدارC بايد از فاز مايع باويسكوزيته كم و لايه يكنواخت ونازكي از آن بر روي مواد جامد نگهدارنده پوششي داده شود.

«خلاصه نتايج نظريه سرعت وان ديمتر براي كارآيي بيشتر ستون»

الف)قطر ذرات:كارآيي ستون با استفاده از ذرات كوچك و يكنواخت بهبود مي يابد(بالاترين كارآيي نگهدارنده هايي هستند از نوع دياتومه خاكي با مش

ب)سرعت جريان گاز: براي ماكزيمم كارآيي ستون كروماتوگرافي بايد در بهترين سرعت جريان عمل كند ديديم كه درنمودارHTEP برحسب سرعت جريان،مينيمم مقدارHETP بهترين سرعت خطي جريان گاز را دارد .

ج) گاز حامل : براي بالاترين كارآيي بايد گاز حامل با وزن مولكولي زياد انتخاب كرد مثل N2 يا Ar ولي در جايي كه تجزيه بايد سريع انجام گيرد و همچنين نوع آشكارساز گازهاي حامل سبك مثل He, H2 را ترجيح مي دهد .

د)نوع فاز مايع: فاز مايع بايد داراي اختلاف حلاليت براي هر جزء نمونه باشد.

ه)مقدار فاز مايع: پوشش كم از مايع(لايه نازك)1تا10% درصد تجزيه راسريعتر ودماي عمل را كم مي كند.

و)فشار: دركار باGC با فشار اتمسفري كار مي شود ولي درMass در فشار خلاء استفاده مي شود بهترين فشار خروجي 1 اتمسفر است كار در بهترين سرعت فشار ورودي را ثابت مي كند.

ز)دما: درجه تفكيك را ميتوان با كم كردن دماي ستون بهبود بخشيد(اشكال فقط در مدت طولاني تجزيه است)ولي برعكس جذب سطحي را زياد تر مي كند.

ج)قطر ستون:كاهش داخلي قطر ستون كارآيي بهتري را بدست مي دهد ديگر از ستون هاي اينچ كمتر استفاده مي شود درحال حاضر ستون هايي با قطر خارجي ، بالاترين تفكيك را دارد.

«انواع ستون ها و روش استفاده از آنها درGC»

ستون مبناي يك دستگاهGC است و جداسازي واقعي در ستون انجام مي گيرد و دو نوع هستند:

1-Packed:ستون هاي انباشته شامل يك نگهدارنده جامد بي اثر(كروموزوب)است كه با لايه نازكي از يك مايع غير فرار پوشيده مي شود.

2-Capillar:ستون هاي مويي لوله هاباز هستند كه قطر بسيار كم دارند وديواره داخلي آنها توسط يك لايه نازكي از يك مايع است.نوع ستون،جنس نگهدارنده جامد،نوع و مقدار فاز مايع،روش انباشتن ستون و طول ودماي آن از عوامل مهمي هستند كه در تفكيك اجزاء دخالت دارند.

فاز مايع: يك فاز مايع بايد شرايط زير را داشته باشد:

الف)حلال مطلق خوبي براي اجزاي نمونه باشد اگر حلاليت كم باشد اجزاء به سرعت از ستون شسته مي شوند ودرنتيجه جداسازي نامطلوب خواهدبود.

ب)براي اجزاي نمونه حلاليت متفاوت خوبي داشته باشد.

ج)غير فرار باشد.

د)پايداري حرارتي داشته باشد.

ه)از لحاظ شيميايي نسبت به اجزاي جسم حل شده مورد نظر در ستون بي اثر باشد.