:دانلود فایل متن کامل پایان نامه در سایت sabzfile.com

دانشگاه شیراز

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

 

پایان­ نامه­ ی کارشناسی ارشد در رشته­ ی

 

 مهندسی شیمی

 

 

مطالعه عملکرد حلال های مختلف جهت جذب دی اکسیدکربن در برج جذب بستر سیال

استاد راهنما

دکتر عبدالحسین جهانمیری

شهریور 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

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

چکیده

در میان گازهای گلخانه ای دی اکسیدکربن به عنوان عمده­ترین و مهمترین گاز گلخانه­ای بیشترین سهم را در گرمایش جهانی زمین دارا می­باشد. روش­های مختلفی جهت جذب دی اکسیدکربن از جریان های گازی هست. یکی از روش­های قابل اعتماد و موثر در صنعت جهت جذب دی اکسیدکربن از جریان های گازی روش جذب شیمیایی می­باشد. مهمترین عامل تاثیر گذار بر هزینه­های عملیاتی در روش جذب شیمیایی انتخاب یک حلال مناسب می­باشد. در این مطالعه با در نظر داشتن پارامترهایی از قبیل ساختار مولکولی، جرم مولکولی، حلالیت در آب، نقطه جوش، سمی بودن و در دسترس بودن، حلال های ترکیب پتاسیم کربنات با اسید بوریک، پپرازین اتیل آمین و تترا­­اتیلن پنتاآمین، ترکیب مونواتانول آمین با پپرازین اتیل آمین و تترااتیلن پنتاآمین، ترکیب پپرازین اتیل آمین با تترااتیلن پنتاآمین، ترکیب تری سدیم فسفات با مونواتانول آمین، پپرازین اتیل آمین، تترااتیلن پنتاآمین و اسید بوریک به عنوان جاذب های شیمیایی جدید دی اکسیدکربن انتخاب شدند. حلالیت تعادلی محلول های جدید با بهره گیری از یک راکتور ناپیوسته همزن دار در دماهای 30 ، 40 و 50 درجه سانتیگراد و در فشارهای جزئی دی اکسیدکربن بین 0 تا 60 کیلو پاسکال اندازه گیری گردید. در تمامی مراحل آزمایشات نتایج حلالیت گاز به عنوان ظرفیت تعادلی (مول دی اکسیدکربن / مول حلال) و به صورت تابعی از فشار جزیی دی اکسیدکربن ارائه شده می باشد. نتایج آزمایشات نشان داد که حلال های انتخاب شده دارای ظرفیت تعادلی بیشتری از مونواتانول آمین می­باشند. همچنین راندمان جذب حلال های انتخاب شده در برج جذب بستر سیالی به ارتفاع  120 سانتیمتر و قطر 15 سانتیمتر مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای مختلف مانند قطر پرکن ها، ارتفاع بستر ثابت پرکن ها، دبی مایع و سرعت گاز بر افت فشار برج و راندمان جذب نیز مطالعه گردید.

 

 

 

 

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                  صفحه

 

فصل اول

1-مقدمه. 1

1-1-تاریخچه انتشار دی اکسیدکربن.. 3

1-2-اثرات زیست محیطی دی اکسیدکربن.. 3

 

فصل دوم

2-روش های مختلف جداسازی دی اکسیدکربن.. 12

2-1- جذب غشایی.. 12

2-2-تقطیر در دمای پایین.. 13

2-3-جذب سطحی توسط جامد. 13

2-3-1-جذب سطحی توسط جامد در دمای ثابت… 14

2-3-2-جذب سطحی توسط جامد در فشار ثابت… 14

2-4-جذب توسط جامد همراه با واکنش شیمیایی.. 14

2-5-جذب فیزیکی توسط حلال.. 15

2-5-1-جذب توسط فرآیند رکتیسول.. 16

عنوان                                                                                                  صفحه

 

2-5-2-جذب توسط فرآیند سلکسول.. 17

2-6-جذب شیمیایی توسط حلال.. 17

2-6-1-جذب توسط محلول آبی آلکانول آمین ها 18

2-6-2-جذب توسط پتاسیم کربنات داغ. 19

2-6-2-1-فرآیند کاتاکارب.. 20

2-7-جذب توسط فرآیند سولفینول.. 21

2-8-جذب توسط آب.. 22

2-9-برج جذب بستر سیال.. 22

 

فصل سوم

3- مطالعه حلال های مختلف مورد بهره گیری در صنعت… 25

3-1- مهمترین پارامترها در انتخاب حلال مناسب… 25

3-1-1-اندازه جذب.. 25

3-1-2-سرعت جذب.. 25

3-1-3-انرژی مورد نیاز جهت احیاء. 26

3-1-4-اندازه تخریب… 26

3-1-5-ویسکوزیته حلال.. 26

3-1-6-خوردگی حلال.. 26

3-1-7-فراریت… 27

3-1-8-قیمت حلال.. 27

3-1-9-ایجاد رسوب.. 27

3-1-10-دمای جوش و فشار بخار. 27

3-1-11-جرم مولکولی.. 27

عنوان                                                                                                  صفحه

 

3-2-مطالعه معایب و مزایای حلال های مورد بهره گیری در صنعت… 28

3-2-1-مونواتانول آمین.. 29

3-2-2-دی اتانول آمین.. 30

3-2-3-تری اتانول آمین.. 30

3-2-4-دی گلایکول آمین.. 31

3-2-5-متیل دی اتانول آمین.. 31

3-2-6-دی ایزوپروپانول آمین.. 32

 

فصل چهارم

4- مروری بر تحقیقات گذشته. 34

 

فصل پنجم

5-انتخاب حلال.. 38

5-1-محلول.. 38

5-2-حلالیت گاز مایع.. 38

 

فصل ششم

6- دستگاه و روش انجام آزمایش…. 42

6-1-دستگاه اندازه گیری حلالیت حلال.. 42

6-1-1-راکتور یک لیتری.. 42

6-1-2-سنسور فشار. 43

6-1-3-ذخیره ساز اطلاعات.. 44

عنوان                                                                                                  صفحه

 

6-1-4-روش انجام آزمایش…. 47

6-1-5-محاسبات انجام شده جهت اندازه گیری ظرفیت تعادلی حلال.. 48

6-2-برج جذب بستر سیال.. 50

6-2-1-اندازه گیری افت فشار برج.. 52

6-2-2- پکینگ… 52

6-2-3-اندازه گیری راندمان جذب در برج.. 53

6-2-4-سنسور دی اکسیدکربن.. 54

 

فصل هفتم

7- نتایج و بحث… 56

7-1-صحت عملکرد سیستم و روش انجام آزمایش…. 56

7-2-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با اسید بوریک… 57

7-3-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با پپرازین اتیل آمین.. 59

7-4-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی مونو اتانول آمین با پپرازین اتیل آمین.. 61

7-5-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی مونو اتانول آمین با تترا اتیلن پنتا آمین.. 63

7-6-حلالیت دی اکسیدکربن درمحلول ترکیبی پپرازین اتیل آمین با تترا اتیلن پنتا آمین.. 65

7-7-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با تترا اتیلن پنتا آمین.. 67

7-8-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و پپرازین اتیل آمین.. 68

7-9-حلالیت دی اکسیدکربن درمحلول ترکیبی تری سدیم فسفات و تترا اتیلن پنتا آمین.. 69

7-10-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و اسید بوریک… 70

7-11-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و مونو اتانول آمین.. 71

7-12- افت فشار در برج جذب بستر سیال.. 72

7-12-1-تاثیر دبی مایع بر افت فشار برج.. 72

عنوان                                                                                                  صفحه جستجو در سایت :   

 

7-12-2-تاثیر قطر پکینگ بر افت فشار برج.. 74

7-12-3-تاثیر ارتفاع بستر ثابت پرکن ها بر افت فشار برج.. 75

7-13-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج جذب بستر سیال.. 76

7-13-1-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با اسید بوریک    76

7-13-2-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی تری سدیم فسفات با اسید بوریک    78

7-13-3-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی تری سدیم فسفات با مونو اتانول آمین   79

7-13-4-مقایسه راندمان و ظرفیت جذب حلال های انتخاب شده. 80

7-14-نتیجه گیری.. 82

7-15-پیشنهادات… 83

فهرست منابع و مراجع.. 84

 

فهرست جدول ها

 

 

عنوان                                                                                                                صفحه

 

جدول2-1-مقایسه خواص فیزیکی حلال های مختلف… 16

جدول 3-1 مقایسه حلال های شیمیایی جهت جذب دی اکسیدکربن.. 32

جدول6-1-مشخصات سنسور الکتریکی فشار. 44

جدول6-2-مشخصات ذخیره ساز USB-4718. 46

جدول6-3-مشخصات سنسور دی اکسیدکربنTesto 535. 54

 

 

فهرست شکل ها

 

 

عنوان                                                                                                                صفحه

 

شکل2-1-واحد شیرین سازی گاز ترش… 18

شکل6-1-شماتیک سیستم جذب گاز. 43

شکل6-2-شماتیک سنسور الکترونیکی فشار. 45

شکل6-3-شماتیک ذخیره ساز. 47

شکل6-4-شماتیک سیستم تعادلی.. 49

شکل6-5- شماتیک برج جذب بستر متحرک… 51

شکل6-6-شماتیک مانومتر. 52

شکل6-7-شماتیک پکینگ با قطرهای مختلف… 53

شکل6-8-شماتیک سنسور دی اکسیدکربن.. 54

شکل7-1- ظرفیت جذب دی اکسیدکربن در محلول 5/2 مولار مونواتانول آمین در دمای 40 درجه سانتیگراد  56

شکل7-2 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 57

شکل7-2 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 58

 

عنوان                                                                                                                   صفحه

 

شکل7-2 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 58

شکل7-3 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 59

شکل7-3 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 60

شکل7-3 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 60

شکل7-4الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 61

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد:ارتقای روش های مختلف پیش بینی فشاربخار مواد مختلف

شکل7-4 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 62

شکل7-4 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 62

شکل7-5 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 63

شکل7-5 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 64

شکل7-5 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 64

شکل7-6 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 65

شکل7-6 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 66

عنوان                                                                                                               صفحه

 

شکل7-6 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 66

شکل7-7، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 67

شکل7-8، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 68

شکل7-9، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 69

شکل7-10، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 70

شکل7-11، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف مونو اتانول آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 71

شکل7-12-شماتیک برج جذب بستر سیال.. 72

شکل7-13-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع برای ارتفاع بستر ثابت 20 سانتیمتر و پکینگ با قطر 5/1 سانتیمتر. 73

شکل7-14-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در قطرهای مختلف پکینگ برای ارتفاع بستر ثابت 20 سانتیمتر و دبی مایع 10 لیتر بر دقیقه. 74

شکل7-15-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در ارتفاع های مختلف پرکن های داخل برج  برای توپ های با قطر 1.5 سانتیمتر و دبی مایع 10 لیتر بر دقیقه. 75

شکل7-16-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 77

شکل7-17-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 77

شکل7-18-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 78

 

عنوان                                                                                                                   صفحه

 

شکل7-19-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 79

شکل7-20-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 79

شکل7-21-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 80

شکل7-22-مقایسه ظرفیت جذب حلال های مختلف در جزء مولی های بهینه. 81

شکل7-23-مقایسه راندمان جذب حلال های مختلف در جزء مولی های بهینه. 81

 

فهرست نشانه های اختصاری

 

 

MEA : مونو اتانول آمین

PC : پتاسیم کربنات

PZEA : پپرازین اتیل آمین

TEPA : تترا اتیلن پنتا آمین

AB : اسید بوریک

TSP : تری سدیم فسفات

DEA : دی اتانول آمین

TEA : تری اتانول آمین

MDEA : متیل دی اتانول آمین

DGA : دی گلایکول آمین

DIPA : دی ایزو پروپانول آمین

 

 

1-مقدمه

 

 

مهمترین مسئله ای که امروزه توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده می باشد گرم شدن زمین در اثر گازهای گلخانه ای می باشد که این مسئله جهان را در آستانه یک فاجعه بزرگ انسانی و زیست محیطی قرار داده و دانشمندان عامل اصلی آن را انتشار گازهای دی اکسیدکربن ناشی از سوخت های فسیلی و معدنی کشورهای صنعتی می­دانند. در جو زمین چندین گاز هست که تأثیر شیشه را در یک گلخانه دارند. که نسبت به نورمرئی خورشید شفاف هستند و اجازه می­دهند تا این نور به زمین برسد، اما نور زیر قرمزی که به طرف خارج از زمین نشر می­یابد، توسط این گازها به تله افتاده و تبدیل به گرما می­گردد.

گازهای گلخانه ای ترکیبات گازی اتمسفر هستند که در پدیده اثر گلخانه­ای مشارکت می­کنند. تجزیه و تحلیل هوای فسیل شده در میان لایه های یخ به ما اجازه می­دهد که شرایط آب و هوائی کره زمین را تا ۴٢٠ هزار سال قبل مطالعه و مطالعه نمائیم.  در حالی­که تراکم گاز کربنیک موجود در فضای زمین در دوران پیش صنعتی، تقریباً ثابت بوده از سال­های ١٨۵٠یعنی هنگام شروع دوران صنعتی به اندازه ٣٠در صد افزایش یافته می باشد. از آغاز انقلاب صنعتی به بعد در حدود 280 میلیارد تن کربن به جو زمین اضافه شده و برای کاهش آن به نصف حدود 50 سال زمان لازم می باشد. در حال حاضر سالانه 27 میلیارد تن گاز دی اکسیدکربن در جهان تولید می­گردد که با ادامه طریقه فعلی در سال 2050 مقدار آن به 90 میلیارد تن در سال خواهد رسید. این در حالی می باشد کره زمین توان جذب بیش از 12 میلیارد تن را ندارد]1[.

بیانیه نشست دانشمندان زمین هشدار داد زمین  4 درجه و در حالت وخیم تر 4/6 درجه گرمتر شده و تا سال 2080 میلادی سه میلیارد و دویست میلیون نفر دچار کم آبی و 600 میلیون نفر از قحطی رنج خواهند برد. مطالعات نشان می دهد کشورهای فقیر به ازای هر نفر سالانه یک تن و کشورهای صنعتی 22 تن گاز دی اکسیدکربن وارد جو زمین می کنند این درحالی می باشد که اقیانوس ها، دریاها و جنگل­ها قدرت جذب حدود نیمی از گازهای تولید شده توسط بشر ها را دارند و بقیه در جو زمین باقی می ماند. جو زمین از مجموعه­ای گاز تشکیل شده که نسبت های آنها بسیار حساس و ظریف می باشد.

این مخلوط ظریف ادامه حیات را بر روی زمین ممکن ساخته می باشد. همزمان با شروع انقلاب صنعتی در اروپا و تکامل تمدن بشری به تدریج تعادل این مخلوط ظریف یا گازهای موجود در طبیعت بهم خورده و اکنون به یک معضل بزرگ جهانی تبدیل شده می باشد. این مسئله بیشتر ناشی از بکارگیری سوخت های فسیلی و معدنی در کارخانه ها و وسایل حمل و نقل می باشد. انتشار دود ناشی از آنها باعث محبوس شدن گرما و افزایش درجه حرارت جو زمین توسط پدیده ای به نام اثر گلخانه ای می گردد که بر اساس آخرین نظریه سازمان ملل 90 درصد بروز این مسئله ساخته و پرداخته خود بشر می­باشد. این مسئله علاوه بر افزایش درجه حرارت، آلودگی آب و هوا و مسائل زیست محیطی را نیز به همراه دارد. مهمتر از همه ایجاد شکاف لایه ازون در اثر پدیده مذکور می باشد. این لایه از ورود اشعه خطرناکی همچون اشعه ماورا بنفش خورشید به جو زمین جلوگیری می­کند. تعدادی از گازهای گلخانه­ای به گونه طبیعی در اتمسفر وجود دارند، در حالیکه بقیه گازها از فعالیت انسانی حاصل می­شوند. بعضی از دانشمندان عقیده دارند که با افزایش کارخانه ها و فعالیت های صنعتی و بهره گیری بیش از حد از سوخت های فسیلی، افزایش بهره گیری از وسایل نقلیه، از بین رفتن جنگل ها و مراتع اندازه گازهای گلخانه ای زیرا  دی اکسیدکربن افرایش یافته می باشد که این امر می­تواند موجب گرم شدن زمین گردد]1[.

تعداد صفحه : 110

قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

دسته‌ها: مهندسی شیمی