موضوعات پیشنهادی برای پابان نامه و تحقیقات پژوهشی
صنعت نفت و گاز یکی از مهم‌ترین و استراتژیک‌ترین صنایع در سطح جهانی است که با توجه به چالش‌ها و تحولات روزافزون در زمینه‌های تکنولوژیکی، اقتصادی و زیست‌محیطی، نیاز به پژوهش‌های نوآورانه و راهکارهای کاربردی دارد. برای دانشجویان فنی و مهندسی علاقه‌مند به این حوزه، انتخاب موضوعات تحقیقاتی و پروژه‌های عملیاتی می‌تواند فرصتی مناسب برای ورود به بازار کار و همچنین ارتقای دانش فنی باشد. در این راستا، برخی از موضوعات پیشنهادی جهت پیشبرد امور نفت و گاز به شرح زیر است:
بیان مسائل
۱. مدل‌سازی و تحلیل ناترازی انرژی در شبکه گاز ایران با رویکرد پیش‌بینی تقاضا و عرضه
بیان مسئله:
با افزایش جمعیت، توسعه شهرنشینی، و گسترش صنایع، تقاضا برای گاز طبیعی در ایران به طور پیوسته افزایش یافته است. در عین حال، محدودیت‌های تولید، زیرساخت‌های نامناسب توزیع، و عدم مدیریت صحیح عرضه و تقاضا منجر به ناترازی انرژی در شبکه گاز شده است. این ناترازی باعث قطع گاز در فصول سرد و افزایش وابستگی به سوخت‌های جایگزین شده که هزینه‌های اقتصادی و زیست‌محیطی را افزایش می‌دهد. نیاز به مدل‌سازی دقیق و پیش‌بینی عرضه و تقاضا به منظور کاهش این ناترازی و مدیریت بهتر منابع گاز، به شدت احساس می‌شود.
۲. طراحی و بهینه‌سازی سامانه‌های هوشمند برای مدیریت مصرف گاز در بخش خانگی و صنعتی
بیان مسئله:
بخش‌های خانگی و صنعتی ایران سهم عمده‌ای از مصرف گاز را به خود اختصاص می‌دهند، اما بهره‌وری پایین تجهیزات و عدم کنترل دقیق مصرف باعث هدررفت گسترده انرژی می‌شود. سامانه‌های هوشمند مبتنی بر IoT و الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند به تنظیم مصرف، پیش‌بینی نیاز، و کاهش هزینه‌ها کمک کنند. اما تاکنون، توسعه چنین سامانه‌هایی در ایران به‌طور جامع انجام نشده و زیرساخت‌های موجود نیز نیاز به بهینه‌سازی دارند.
۳. ارزیابی اقتصادی-فنی جایگزینی سوخت‌های جایگزین در صنایع با هدف کاهش ناترازی گاز
بیان مسئله:
صنایع بزرگ مصرف‌کننده اصلی گاز طبیعی هستند و در مواقع کمبود گاز، این صنایع با کاهش تولید یا تعطیلی موقت مواجه می‌شوند. جایگزینی سوخت‌های دیگر، نظیر LPG، زیست‌سوخت‌ها، و انرژی‌های تجدیدپذیر، می‌تواند فشار تقاضا بر شبکه گاز را کاهش دهد. با این حال، ارزیابی جامع از هزینه‌های اقتصادی و فنی این جایگزینی‌ها هنوز انجام نشده و عدم وجود این اطلاعات باعث تاخیر در اجرای این راهکارها شده است.
۴. توسعه فناوری‌های نوین گوگردزدایی از فرآورده‌های نفتی با تمرکز بر کاهش آلودگی زیست‌محیطی
بیان مسئله:
محصولات نفتی شامل مقادیر قابل توجهی گوگرد هستند که در هنگام سوختن، ترکیبات آلاینده‌ای نظیر SOx تولید می‌کنند و به شدت به محیط زیست و سلامت انسان آسیب می‌زنند. فناوری‌های فعلی گوگردزدایی غالباً پرهزینه بوده و به راندمان بالا دست نمی‌یابند. توسعه فناوری‌های نوین با تمرکز بر کارایی بیشتر و کاهش هزینه‌ها، یک نیاز حیاتی برای بهبود کیفیت محصولات نفتی و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی است.
۵. ارزیابی تأثیر استفاده از فناوری‌های جدید در تصفیه دود صنایع نفتی بر کاهش حساسیت به گوگرد و فسفر
بیان مسئله:
صنایع نفتی با تولید حجم زیادی از دود و آلاینده‌ها، از جمله گوگرد و فسفر، تأثیرات منفی بر محیط زیست می‌گذارند. فناوری‌های موجود در تصفیه دود اغلب توانایی کافی برای حذف این آلاینده‌ها ندارند یا بسیار پرهزینه هستند. ارزیابی تأثیر فناوری‌های جدید و کارآمدتر برای کاهش حساسیت فرآیندهای تصفیه به این آلاینده‌ها می‌تواند راهکاری اساسی برای کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی باشد.
۶. طراحی و شبیه‌سازی سامانه‌های بازیابی انرژی از فرآیندهای پالایش نفت با رویکرد کاهش مصرف انرژی
بیان مسئله:
فرآیندهای پالایش نفت بسیار انرژی‌بر هستند و مقادیر زیادی از انرژی به‌صورت حرارت هدر می‌رود. استفاده از سامانه‌های بازیابی انرژی می‌تواند به کاهش مصرف سوخت، افزایش راندمان، و کاهش هزینه‌های عملیاتی منجر شود. اما تاکنون، بسیاری از این سامانه‌ها در ایران طراحی و پیاده‌سازی نشده‌اند و شبیه‌سازی دقیق آنها می‌تواند راهگشا باشد.
۷. استفاده از فناوری‌های مبتنی بر هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی و کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای پالایشگاهی
بیان مسئله:
فرآیندهای پالایشگاهی شامل مراحل پیچیده‌ای هستند که نیازمند مدیریت و کنترل دقیق برای کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی عملکرد هستند. فناوری‌های هوش مصنوعی، نظیر یادگیری ماشین و شبکه‌های عصبی، می‌توانند با تحلیل داده‌ها و شناسایی الگوها، بهینه‌سازی فرآیندها را تسریع کنند. با این حال، استفاده عملی از این فناوری‌ها در پالایشگاه‌های ایران هنوز در مراحل اولیه است.
۸. شبیه‌سازی و تحلیل نقش باتری‌های ذخیره‌ساز انرژی در کاهش ناترازی برق در شبکه‌های توزیع
بیان مسئله:
شبکه‌های برق ایران با نوسانات مصرف و تولید مواجه هستند که باعث بروز ناترازی و خاموشی‌های مکرر می‌شود. باتری‌های ذخیره‌ساز انرژی می‌توانند به‌عنوان راهکاری برای ذخیره برق در زمان‌های مازاد تولید و استفاده در زمان اوج مصرف عمل کنند. اما شبیه‌سازی دقیق نقش این باتری‌ها و تحلیل اقتصادی و فنی آنها نیاز به بررسی‌های جامع دارد.
۹. طراحی سیستم‌های ترکیبی انرژی خورشیدی و بادی برای تأمین برق پایدار در مناطق کم‌برق ایران
بیان مسئله:
بسیاری از مناطق دورافتاده ایران به شبکه برق سراسری دسترسی ندارند یا با قطعی‌های مکرر برق مواجه‌اند. استفاده از منابع تجدیدپذیر نظیر انرژی خورشیدی و بادی می‌تواند راهکاری مناسب برای تأمین برق پایدار باشد. اما طراحی و بهینه‌سازی این سیستم‌ها با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی خاص هر منطقه هنوز به‌طور گسترده بررسی نشده است.
۱۰. فناوری‌های نوین سولفورزدایی به روش اکسایشی از محصولات پالایشگاه (گازوئیل، روغن سبک، روغن سنگین)
بیان مسئله:
روش‌های سولفورزدایی فعلی مانند هیدروژنی (HDS) هزینه‌بر هستند و راندمان کافی برای کاهش مقادیر بالای گوگرد در محصولات سنگین را ندارند. فناوری‌های اکسایشی به‌عنوان یک راهکار نوین، قابلیت حذف گوگرد با کارایی بالا و هزینه کمتر را دارند. با این حال، توسعه و ارزیابی این فناوری‌ها برای محصولات مختلف پالایشگاهی در ایران هنوز به‌طور کامل انجام نشده است.
این موضوعات می‌توانند به عنوان مبنای تحقیقات و پروژه‌های علمی برای دانشجویان فنی و مهندسی به ویژه در رشته‌های مهندسی نفت، مهندسی شیمی، مهندسی محیط زیست و مهندسی مکانیک قرار گیرد.
