بيان مسأله اساسی تحقيق به طور كلی
(شامل تشريح مسأله و معرفی آن، بيان جنبه های مجهول و مبهم، بيان متغيرهای مربوطه و منظور از تحقيق)
نمونه بیان مساله در نگارش پروپوزال کارشناسی ارشد در رشته مهندسی شیمی گرایش طراحی فرآیندهای نفت در زیر عنوان شده است :
"بهینه سازی هیدروتریتینگ در یک واحد تبدیل گاز به مایع مبتنی بر فرایند فیشر–تروپش"
Optimization of hydrotreating in a gas-to-liquid conversion unit based on the Fisher-Tropesh process
سنتز فیشر-تروپش یک فرآیند گاز به مایع است که در آن گاز طبیعی به سوخت های مایع مانند دیزل تبدیل می شود. یک واحد گاز به مایع از سه بخش تشکیل شده است.
الف) آماده سازی گاز سنتز
ب) سنتز فیشر-تروپش
ج) ارتقاء محصولات [1].
تولید گاز سنتز پرخرج ترین بخش می باشد. فرآیندهای مختلفی برای تهیه گاز سنتز وجود دارند که عبارتند از:
اصلاح بخار (SR)، اصلاح حرارتی خودکار (ATR)، اکسیداسیون جزئی (POX) یا ترکیبی از این فرایند ها [2].
در سنتز فیشر-تروپش عمدتاً از دو نوع راکتور استفاده می شود که عبارتند از یک ستون حباب دوغاب و یا یک راکتور بستر ثابت چند لوله ای که معمولا راکتور ستون حباب دوغاب به جهت هم دمایی و برای حذف گرما در واکنش گرمازای فیشر-تروپش پیشنهاد شده است [3].
دو سنتز مختلف فیشر-تروپش وجود دارد.
سنتز دمای بالا از کاتالیزور آهن استفاده می کند، در دمای 330-350 درجه سانتیگراد عمل می نماید و عمدتاً هیدروکربن های سبک (نفتا) تولید می کند.
سنتز فیشر-تروپش با دمای پایین که می تواند از کاتالیزور کبالت و آهن استفاده نماید و در دمای حدود 200 درجه سانتیگراد کار می کند و هیدروکربن های عمدتا سنگین تری (دیزل و موم) را تولید می کند [4].
در واحد ارتقاء، زنجیرههای هیدروکربنی طولانی حاصل از سنتز فیشر-تروپش تحت واکنشهای هیدروکراکینگ و هیدروایزومریزاسیون در یک هیدروتراتر قرار میگیرند [5].
کاتالیزورهای مورد استفاده در راکتور هیدروفرایند دو عملکردی بوده و تابع هیدروژناسیون/دهیدروژناسیون هستند با مشخصه های اسیدی هستند تا ایزومریزاسیون و کرک را فراهم کنند [6].
در بررسی کار محققان، تولید گاز سنتز و سنتز فیشر-تروپش یک فرآیند گاز به مایع مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفته است ولی تمرکز این پیشنهاد پژوهش بهینه سازی واحد ارتقاء می باشد بدین منظور یک مدل ریاضی برای هیدروتراتر در یک برنامه مدلسازی (MATLAB) استخراج و به یک برنامه شبیه سازی (HYSYS) ارسال می شود.
هدف این خواهد بود که اجرای همزمان این دو برنامه شرایط بهینه ای را برای هیدروتریتینگ پیدا کنند.
✒️ نمونه 2 بیان مسأله (فرآیندهای نفت)
بیان مسأله:
صنعت نفت بهعنوان ستون اصلی اقتصاد بسیاری از کشورها، نیازمند فرآیندهای دقیق و علمی در استخراج، پالایش و بهینهسازی مصرف است. در ایران، با وجود ذخایر عظیم نفتی، بخش قابلتوجهی از فرآیندهای تولید و پالایش همچنان با چالشهایی مانند فرسودگی تجهیزات، عدم استفاده کامل از فناوریهای نوین، هدررفت منابع و هزینههای بالای تولید مواجه است.
از سوی دیگر، تحریمهای اقتصادی و محدودیتهای فناوری، سبب شده است که بخشی از دانش فنی مورد نیاز برای بهینهسازی فرآیندهای نفتی وارداتی باشد و امکان بومیسازی آنها با موانعی روبهرو گردد. این مسائل موجب کاهش بهرهوری، افزایش آلودگیهای زیستمحیطی و تضعیف جایگاه ایران در بازار جهانی انرژی شده است.
بر این اساس، پرسش اصلی پژوهش این است که: چه راهکارهای علمی و کاربردی میتواند فرآیندهای نفتی ایران را بهینهسازی کرده و بهرهوری تولید را افزایش دهد؟
📝 نمونه 3 ـ فرآیندهای نفت (موضوع: بهینهسازی پالایشگاههای نفتی)
بیان مسأله:
پالایشگاههای نفتی در ایران بخش مهمی از چرخه تولید و تأمین انرژی کشور را تشکیل میدهند. با این حال، بسیاری از این پالایشگاهها با مشکلاتی همچون فرسودگی تجهیزات، مصرف بالای انرژی، هدررفت مواد اولیه و انتشار آلایندههای زیستمحیطی مواجه هستند. این وضعیت نه تنها موجب کاهش بهرهوری و افزایش هزینهها میشود، بلکه در بلندمدت توان رقابتی صنعت نفت ایران در بازارهای جهانی را نیز کاهش میدهد.
از این رو، پرسش اصلی پژوهش این است که: چه راهکارهای علمی و فناورانهای میتواند به بهینهسازی فرآیندهای پالایشگاهی در ایران کمک کند و میزان بهرهوری را افزایش دهد؟
بهینهسازی پالایشگاه نفت، فرآیندهای پالایش نفت، بهرهوری انرژی در نفت، آلودگی پالایشگاهها، پروپوزال مهندسی نفت
📝 نمونه 4 ـ فرآیندهای نفت (موضوع: مدیریت پساب و آلودگیهای نفتی)
بیان مسأله:
فعالیتهای نفتی همواره با تولید پسابها و آلایندههای شیمیایی همراه است که در صورت مدیریت ناکارآمد، میتواند پیامدهای مخربی برای محیط زیست و سلامت انسان به همراه داشته باشد. در ایران، با وجود برخی مقررات و استانداردهای زیستمحیطی، بسیاری از پالایشگاهها و صنایع پاییندستی نفت هنوز فاقد سیستمهای کارآمد تصفیه پساب و کنترل آلایندهها هستند.
این شرایط باعث آلودگی منابع آب، خاک و هوا شده و چالشهای حقوقی و اجتماعی جدی در پی دارد. بنابراین، مسأله اصلی پژوهش این است که: چه روشهای نوین و کارآمدی برای مدیریت پسابهای نفتی در ایران قابل اجرا هستند و چگونه میتوان اثرات مخرب زیستمحیطی آنها را کاهش داد؟
مدیریت پساب نفتی، آلودگی زیستمحیطی نفت، تصفیه پساب پالایشگاه، آلودگی خاک و آب، پایاننامه فرآیندهای نفت
📝 نمونه 5 ـ فرآیندهای نفت (موضوع: فناوریهای نوین حفاری و استخراج نفت)
بیان مسأله:
حفاری و استخراج نفت از پیچیدهترین و پرهزینهترین مراحل چرخه تولید نفت محسوب میشود. در ایران، با وجود ذخایر عظیم هیدروکربنی، استفاده از فناوریهای نوین حفاری مانند حفاری افقی، حفاری با لیزر و فناوریهای دیجیتال محدود بوده و وابستگی به تجهیزات خارجی همچنان محسوس است. این وضعیت علاوه بر افزایش هزینهها، سبب کاهش سرعت بهرهبرداری از میادین مشترک و عقبماندگی در رقابت منطقهای شده است.
در چنین شرایطی، پرسش اصلی این است که: استفاده از فناوریهای نوین حفاری تا چه اندازه میتواند موجب ارتقای بهرهوری، کاهش هزینهها و افزایش سرعت استخراج نفت در ایران شود؟
فناوری نوین حفاری نفت، استخراج نفت، حفاری افقی، بهینهسازی حفاری، پروپوزال فرآیندهای نفت
