بررسی جداسازی گاز دی اکسید کربن با فناوری غشایی

جداسازی گاز دی اکسید کربن

شرح فایل

خلاصه ای بر روند رو به رشد جداسازی غشایی

در سال 1980، شرکت Perma ( عضو اتحادیه Air Product ) به جداسازی هیدروژن بوسیله غشاء اقدام کرد. این اولین کاربرد وسیع صنعتی جداسازی گازی بوسیله غشاء بوده است و در ادامه استفاده از غشاء در جداسازی گازها رشد قابل توجهی یافت، بطوریکه حجم سرمایه گذاری در این زمینه به 150 میلیون دلار در سال افزایش یافت و در آینده نیز انتظار رشد بیشتری می رود. 
علیرغم این که غشاها، پتانسیل قابل توجهی در جداسازی مخلوط های گازی را دارا می باشند، اما متأسفانه اقدام جهت ساخت مدولهای اقتصادی پیشرفت قابل توجهی نداشت. در اواخر دهه 1960 و اوایل دهه1970 غشاهایی با شار بالا و مدولهای غشایی با مساحت سطحی زیاد جهت کاربردهایی در اسمز معکوس تولید شد. Perma از این تکنولوژی جهت جداسازی غشاء استفاده کرد. تولید غشای فیبر توخالی پلی سولفون اولین موفقیت این شرکت، بخصوص جهت جداسازی و بازیافت هیدروژن از جریان گازی در طرحهای مورد استفاده قرار گرفت، شرکت های دیگر نیز به توسعه این تکنولوژی تشویق شدند. در اواسط دهه1980، استفاده از غشاهای سلولز استات جهت حذف کربن دی اکسید از گاز طبیعی مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان Generon عضو MG سیستمهای غشایی را جهت جداسازی نیتروژن از هوا معرفی کردکه این نوع، اولین سیستمهای جداسازی هوا بر مبنای غشا های پلیمری TPX ( 4- متیل 1- پنتن)، با گزینش پذیری نسبت اکسیژن به نیتروژن برابر با 4 بوده است. در سال 1990 این شرکت، Praxair و Medal پلیمرهای خاصی را تولید کردند که دارای گزینش پذیری اکسیژن به نیتروژن 8-6 بوده اند، بطوریکه استفاده از این غشاها توانسته بود نیتروژن با خلوص 99% تولید کند و این موضوع به لحاظ رقابتهای اقتصادی برای انتقال نیتروژن مایع در بسیاری از سیستمهای کوچک مورد استفاده قرار گرفت.

اهمیت جداسازی گاز دی اکسید کربن

تغییر آب و هوا به تغییر بلند مدت یا دگرگونی در آب وهوای یک ناحیه، منطقه یا کل سیاره اطلاق می شود. آب و هوای زمین در طول دوره ی زمین شناسی گذشته ی خود به صورت قابل توجهی با تغییر مواجه شده است. در دوره ای که دمای زمین پنج درجه از مقدار فعلی خود کمتر بود، عصر یخبندان وجود داشته است و دوره ای که متوسط دمای زمین یک درجه از دمای فعلی بیشتر بود، دروه بین دو عصر یخبندان واقع شده است. این اختلافات به تغییرات مربوط به اشعه ی خورشید، انتشارات گازهای مربوط به آتشفشان ها و گازهای گلخانه ای نسبت داده می شود. غلظت دی اکسید کربن، به عنوان اصلی ترین گاز گلخانه ای در جو زمین، بین مقداری در حدود ppm 180 تا ppm310 در طول 400000 سال گذشته در نوسان بوده است. درهر حال در طول دو قرن اخیر، غلظت دی اکسید کربن از مقدار ppm360 در ابتدای قرن حاضر افزایش یافته است.این مقدار زیاد غلظت دی اکسید کربن باعث ایجاد تغییراتی در آب وهوا می شود که انسان مسبب اصلی آن است.
دانشمندان گرد هم جمع شدند تا بر این موضوع گواهی دهند که قطعاً شواهد جدید و محکمی وجوددارد که نشان می دهند که گرمای مشاهده شده در طول50 سال گذشته ناشی از فعالیت های انسانی است.همچنین دانشمندان براین نظر توافق دارند که دمای متوسط زمین در 100 سال آینده 4/1 تا8/5 درجه افزایش خواهد یافت[12].
مزایای استفاده از غشاء در جداسازی گاز دی اکسید کربن 
با توسعه ی صنایع مختلف و لزوم افزایش بازده ی فرآیندی و کاهش مصرف انرژی، فرآیندهای جداسازی مواد مختلف در این صنایع، اهمیت چشمگیری یافته اند. لذا می توان با در نظر گرفتن عوامل مختلف، مانند دسترسی به تجهیزات، هزینه های ساخت و انرژی و همچنین اهداف جداسازی در فرآیند مربوط، روش مناسبی را برای جداسازی انتخاب کرد. در این راستا، فرآیندهای غشایی با دارا بودن مزایایی مانند کاهش مصرف انرژی، انتقال جرم و راندمان بالا و سهولت کاربرد، از اهمیت بسزایی برخوردار هستند.
فناوری غشایی به دلیل سادگی فرآوری، کنترل و عملیات نسبتاً ساده، فشردگی و سادگی افزایش مقیاس، در مقایسه با روش های متداول نظیر جذب شیمیایی و جذب سطحی جهت جداسازی CO2 از گاز طبیعی، در قرن جدید به عنوان مهم ترین فرآیند شناخته شده است. 

فهرست  :

فصل اول

مقدمه ای بر جداسازی گازها با غشا
1-1– خلاصه ای بر روند جداسازی غشایی
1-2–غشاء
1-3– تقسیم بندی غشاها بر اساس جنس غشاء
1-3-1– غشاهای پلیمری
1-3-2– غشاهای معدنی
1-3-3– غشاهایسرامیکی
1-3-4– غشاهای فلزی
1-3-5– غشاهایمایع
1-4– تقسیم بندی غشاها بر اساس شکل هندسی غشاء
1-5– تقسیم بندی بر اساس ساختارغشاء
1-6 جداسازی گازی
1-7– غشاهای انتخابگر دی اکسید کربن
1-1-7– غشاهای پلیمری
2-1-7– غشاهای ماتریس آمیخته
3-1-7 غشاهای زئولیت

فصل دوم

جداسازی گاز دی اکسید کربن
2-1– اهمیت جداسازی گاز دی اکسیدکربن
2-2– جداسازی از گازطبیعی
2-3– جداسازی از گاز دود کش
2-3-1– پروتکل کیوتو
2-3-2– طرز کار پروتکل کیوتو
2-3-3– انتشارات دی اکسید کربن در سال 2008
2-3-4– انتشارات دی اکسید کربن به وسیله ی سوخت
2-3-5– انتشارات ناحیه ای دی اکسید کربن
2-3-6– انتشارات بخشی دی اکسید کربن
2-5– روش های مرسوم جداسازی دی اکسید کربن
2-6– جذب شیمیایی
2-6-1– آلکانول آمین شیرین ساز
2-6-2– فرآیند شستشوی کربناته
2-7 جذب فیزیکی
2-7-1– فرآیند Rectisol
2-7-2– فرآیند Selexol
2-8– جذب فیزیکی شیمیایی
2-8-1– فرآیند سولفینول
2-9– فرایند جذب سطحی
2-9-1– جاذب سطحی غربال مولکولی
2-9-2– جذب دی اکسید کربن توسط کربن فعال

فصل سوم

جداسازی گاز co2 با فناوری غشایی
3-1– مزایای استفاده از غشاء برای جداسازی co2
3-2– مکانیزم جداسازی گاز co2 با غشاء
3-2-1– مکانیزم جداسازی در غشاهای پلیمری
3-2-2– مدل انحلال نفوذ
3-2-3– ارتباط بین ساختار و انحلال پذیری گاز
3-2-4– ارتباط بین ساختار و نفوذ و انتشار گاز
3-2-5– مدل حجم آزاد FFV
3-2-6– مدل جذب حالت دو گانه
3-2-7– اثر فشار و دما
3-2-8– مکانیزم جداسازی در غشاهای معدنی
3-3– انواع غشاهای مورد استفاده برای جداسازی دی اکسید کربن
3-3-1– غشاهای پلیمری
3-3-2– غشاهای ماتریس آمیخته
3-3-3– غشاهای نامتقارن
3-3-4– غشاهای سرامیکی
3-3-5– غشاهای کربنی
3-3-6– غشاهای زئولیت
3-4– پلیمرهای مورد استفاده برای ساخت غشاهای پلیمری برای کاربرد در جداسازی co2
3-4-1– پلی آریلات ها
3-4-2– پلی کربنات ها
3-4-3– پلی ایمیدها
3-4-4– پلی پیرولون ها
3-4-5– پلی سولفون ها
3-4-6– کو پلیمرها و ترکیبات پلیمری
3-4-7– پیوند عرضی بین پلیمرهای مجاور

فصل چهارم

نتایج و بحث
4-1– مقایسه ی بین جداسازی co2 با روش های متداول و فناوری غشایی
4-1-1– نیاز به فناوری غشایی
4-1-2– تفاوت بین فناوری غشایی و روش های دیگر جهت حذف دی اکسید کربن
4-1-3– مقایسه ی غشاهای پلیمری رایج، غشاهای ماتریس آمیخته و غشاهای پایه مایع یونی
4-2– بحث روی نتایج که دیگران کار کرده اند
4-2-1– اصلاح غشاها برای بهبود انتخابگری

فصل پنجم

نتیجه گیری
5-1– نتیجه
5-2– صنعت جداسازی غشایی در آینده
5-3– نتیجه گیری
منابع

فرمت فایل : word ( قابل ویرایش ) میباشد.

توجه : این فایل با بهترین کیفیت قابل پرینت میباشد

برای دانلود کلیک کنید