توضیحات
بیشترین شیوه های جداسازی CO2 بر اساس جذب فیزیکی یا شیمیایی این ماده در یک حلال مناسب استوار است از آنجایی که در جذب فیزیکی راندمان عمل بستگی زیادی به مقدار CO2 در گاز ورودی به فرآیند دارد و با کاهش مقدار CO2 میزان جذب کاهش پیدا می کند از این روش نمی توان به طور موثر برای جداسازی CO2 از هوا که مقدار آن غالبا از حداکثر چند درصد تجاوز نمی کند استفاده کرد. به همین دلیل استفاده از جذب شیمیایی CO2 هوا با محلول های آمین راندمان بالاتر و کارآیی مناسب تری از خود نشان می دهد.
در این پروژه شبیه سازی جذب توسط محلول های آمین که برای جذب شیمیایی CO2 به کار می روند شبیه سازی و بررسی شده است. همچنین ارتقا دهنده مختلف که در آن ها محلول های آمین در برج های جذب گوناگون CO2 را از هوا جدا می کنند مورد بررسی قرار می گیرند و تاثیر آن ها را بر این فرایند مشاهده میکنیم. در این پروژه به بررسی حذف کربن دی اکسید از هوا پرداخته اییم و همچنین تاثیر مواد یونی بر روی جذب کربن دی اکسید توسط آمین ها بخ کمک شبیه سازی آنالیز نموده اییم.
محلول های یونی
یک مایع یونی Ionic Liquid که به اختصار (IL) نامیده میشود یک نمک در حالت مایع است. در برخی از متون اشاره شده‌است به نمک‌هایی که نقطه ذوب آن‌ها زیر حد متوسط و کمتر از ۱۰۰ درجه سلسیوس (۲۱۲ درجه فارنهایت) باشد مایع یونی گفته می شود. با وجود این که مایعات عادی مانند آب و بنزین عمدتاً از ساختار الکتریکی خنثی ساخته شده‌اند، مولکولهای مایعات یونی تا حد زیادی از یونها و جفت یونهایی با عمرکوتاه تشکیل شده‌اند .
مایعات یونی موادی هستندکه دارای بسیاری از کاربردهای بالقوه هستند. این مایعات حلال های بسیار قدرتمندی هستند و هدایت الکتریکی بسیار بالایی دارند. و به همین گزینه ی بسیار مناسبی برای استفاده در باتری ها می باشند. از انجایی که فشار بخار این مایعات بسیار کم است، به عنوان مواد پر کننده نیز استفاده می شوند.
شبیه سازی جذب کربن دی اکسید به کمک مایعات یونی
فرایند جذب کربن دی اکسید از مخلوط گازی شامل دو قسمت اصلی است.
جذب
این قسمت متشکل از یک برج جذب است که مخلوط گازی حاوی کربن دی اکسید از پایین و جاذب که در اینجا مخلوط MEA و bmim BF4 محلول در آب است وارد برج می شوند. بعد از تماس جاذب و مخلوط گازی، به دلیل حلالیت بالای کربن دی اکسید در جاذب، این گاز در جاذب حل شده و همراه آن از پایین برج خارج می شود. مابقی مخلوط گازی نیز از بالای برج خارج شده و وارد محیط می شود. به منظور جلوگیری از هدر رفت حلال همراه گاز های خروجی و همچنین کنترل دمای برج یک جریان جانبی از بالای برج خارج شده و بعد از خنک سازی دوباره وارد برج می شود.
به منظور صرفه جویی در مصرف جاذب، بعد از جذب کربن دی اکسید، جاذب می بایست بازیابی شود.
بازیابی حلال ( جاذب)
در این بخش حلال حاوی مقدار زیاد کربن دی اکسید، وارد یک برج عریان ساز می شود. که گاز کربن دی اکسید به همراه مقدار آب از بالای برج و حلال بازیابی شده از پایین برج خارج می شود. گاز کربن دی اکسید بعد از خنک سازی و جداسازی آب همراه آن، به منظور فرآوری وارد قسمت های بعدی فرآیند می شود. حلال بازیابی شده نیز بعد از خنک سازی به قسمت جذب فرستاده میشود. شکل زیر نمای کلی فرایند را نشان می دهد.
در این پروژه فرایند جذب کربن دی اکسید به کمک مایعات یونی در نرم افزار اسپن پلاس شبیه سازی شده است. این پروژه بر اساس مقاله ی هوانگ و همکاران (2014) و با استفاده از نرم افزار اسپن پلاس انجام گردیده. ابتدا با استفاده از روابط موجود در مقاله خواص فیزیکی و شیمیایی مربوط به محلول های یونی به نرم افزار اسپن پلاس معرفی گردیده است. سپس شبیه سازی واحد مربوطه با این نرم افزار انجام می شود. لازم به ذکر است که تمامی خواص مایع یونی موجود در مقاله در شبیه سازی لحاظ شده و بانک اطلاعاتی را برای اسپن پلاس به روز کرده اییم. برخی از نتایج نهایی شبیه سازی و مقاله به صورت زیر است:
همچنین پروژه دارای گزارش کامل و فیلم آموزشی می باشد. جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.