بهينه سازي شرايط عملياتي جذب و دفع دي اكسيد كربن به روش طراحي آزمايش RSM

كارشناسي ارشد

هدف اصلي از اين كار بهينه سازي شرايط عملياتي جذب و دفع CO2 به وسيله جاذب سديم كربنات در راكتور بستر ثابت و بهينه سازي جاذب جهت بهبود ظرفيت جذب است. براي بهينه سازي شرايط عملياتي جذب از طراحي آزمايش با استفاده از روش پاسخ سطح استفاده شد و سه فاكتور دما، نسبت مولي H2O/CO2 و مدت‌زمان پيش آمايش به‌عنوان متغيرها و ظرفيت جذب اوليه (Aci) و ثابت سرعت غيرفعال شدن جاذب (kd) به‌عنوان پاسخ در نظر گرفته شد. شرايط بهينه در نقطه اي معرفي شد كه ظرفيت جذب اوليه و سرعت غيرفعال شدن جاذب به ترتيب در بيشترين و كمترين مقدار ممكن باشد. بهترين دما، نسبت H2O/CO2 و مدت‌زمان پيش آمايش در نقطه بهينه به ترتيب ، 1، ۵۰C و 9 دقيقه به دست آمد و مقدار (Aci) و (kd) در اين شرايط به ترتيب ۳۹/۲۳۸ و ۰/۴۱۶ عنوان شد. در بخش بهينه سازي جاذب، به بررسي خواص فيزيكي گاما آلومينا مانند سطح ويژه و حجم حفره و تأثير آن‌ها بر روي عملكرد جاذب پرداخته شد. 5 گاما آلومينا به‌عنوان پايه با خواص فيزيكي متفاوت به روش سل-ژل ساخته‌شده است. نتايج نشان داد كه سطح ويژه و حجم حفرات بهترين آلوميناي سنتز شده با نسبت مولي ۰/۰۵ پلي‌اتيلن‌گلايكول به آلكوكسايد نسبت به نمونه سنتز شده در غياب پلي‌اتيلن‌گلايكول به ترتيب حدود 40 و 340 درصد افزايش را نشان مي دهد. همچنين مشاهده شد با افزايش نسبت مولي پلي اتيلن گليكول به بيش از ۰/۰۵ تغيير قابل توجهي در ساختار آلومينا به وجود نمي آيد. در ادامه بهترين گاما آلوميناي سنتزي به وسيله آناليزهاي جذب و دفع نيتروژن، ميكروسكوپ الكتروني روبشي و پراش‌سنجي پرتو ايكس مورد مطالعه بيشتر قرار گرفت و با گاما آلوميناي تجاري تهيه شده از شركت مرك با سطح ويژه ۱۷۴ و حجم حفرات ۰/۵ مقايسه گرديد. نتايج نشان داده كه با افزايش حجم حفره و سطح ويژه گاما آلومينا ظرفيت جذب جاذب ها افزايش پيدا مي كند. سپس بهينه بارگذاري كربنات سديم بر روي بهترين جاذب معرفي شد و حداكثر ظرفيت جذب كل (Act) به‌دست‌آمده براي جاذب كربنات سديم با پايه گاما آلوميناي سنتز شده ۱۳۱/۵۸ به دست آمد. كمترين دمايي كه در آن جاذب به‌صورت كامل احيا مي شود با استفاده از آناليز ۳۰۰ درجه سانتي گراد معرفي شد و نشان داده شد زماني كه جاذب در اين دما احيا مي شود در 5 سيكل پشت سرهم ظرفيت جذب تغيير نمي¬ كند. واژه‌هاي كليدي: بهينه سازي، جذب دي‌اكسيد كربن ، جاذب كربنات سديم، گاما آلومينا و دماي احيا

191045

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر امين بازياري

مدل سازي، شبيه سازي و كنترل

دكتر شاهرخ شاه حسيني