بررسي آزمايشگاهي بهبود جذب و دفع گازهاي اسيدي و انتقال حرارت به وسيله نانوسيال نقاط كربني در محلول DEA

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندشي شيمي

دكتري

كشور ايران به عنوان اولين كشور دارنده ذخائر گاز طبيعي در جهان محسوب مي‌گردد، لذا جهت توسعه بخش پالايشگاهي صنعت گاز تحقيق در ضمينه روشهاي نوين جداسازي تركيبات در اين بخش ضروري به نظر مي‌رسد. به گاز استحصالي از منابع طبيعي كه غالباً داراي مقاديري از گازهاي اسيدي مي‌باشد، گاز ترش اطلاق مي‌گردد كه استفاده از آن به دليل خورندگي بالا و مسايل زيست محيطي با محدوديت‌هايي روبرو مي‌باشد. بنابراين براي استفاده از گاز ترش جهت مصارف متف‍اوت (سوخت، پتروشيمي و غيره) تصفيه و پالايش آن اجتناب ‌ناپذير مي‌باشد. عمدتاً گازهاي اسيدي، سولفيد هيدروژن و دي‌اكسيد‌كربن مي‌باشند. شيرين‌سازي گاز‌طبيعي عملياتي است كه در آن اجزاي اسيدي گاز از آن جدا مي‌شوند. عمليات جداسازي اجزاي اسيدي از جريان‌هاي گازي در كيفيت محصول اهميت بالايي دارد و عوامل زيادي در انتخاب فرآيند مناسب براي شيرين‌سازي گاز طبيعي مؤثر مي‌باشند. سال‌هاست روش‌هاي جذبي كه انحصارا از محلول‌هاي آلكانول‌آمين استفاده مي‌كنند به طور وسيعي براي جذب گازهاي اسيدي در پالايشگاه‌ها به كار گرفته مي‌شوند. اما از آنجا كه معمولاً مقاومت انتقال جرم در ناحيه‌ سطح مشترك مشكل افزايش سطح تماس فازهاي مختلف را به وجود مي‌آورد، راه‌هاي مختلفي براي كاهش اين مقاومت به كار گرفته شده است. اما هر كدام از اين روش‌هاي مذكور محدوديت‌هاي خاص خود را دارند و از سوي ديگر پيشرفت سريع در فنآوري نانو در دو دهه اخير و استفاده از نانوسيال به عنوان محيطي جديد و مناسب براي انتقال جرم و حرارت، افق جديدي را براي بهبود انتقال جرم و حرارت ايجاد كرده است و در صورت كاربردي شدن استفاده از نانوسيال، قسمت اعظمي از مشكلات مهم صنايع در زمينه انتقال جرم و حرارت برطرف مي‌شود. در اين پژوهش با بكارگيري منبع كربني كيتوسان و با استفاده از روش هيدروترمال و عامل‌دار نمودن نانوذرات سنتزي با گروه‌هاي عاملي نيتروژن‌دار، نسبت به تهيه نانوذره نقاط كربني اقدام گرديد. بهينه‌سازي نانوذره توليدي با استفاده از متغيرهاي دما و زمان در روش هيدروترمال صورت پذيرفت و منجر به سنتز چهار نانوذره گرديد كه توسط آزمايشات FTIR ،TEM ، XRD و پتانسيل زتا ساختار نانوذرات سنتز شده و پايداري آنها مورد بررسي قرار گرفت. در مرحله بعد با بكارگيري نانوذرات تهيه شده در غلظت‌هاي متفاوت در سيال پايه (محلول 10 % وزني دي اتانل آمين در آب مقطر)، نسبت به تهيه نانوسيال اقدام گرديد. نتايج جذب و دفع صورت گرفته بر روي نانوسيالات تهيه شده نشان داد كه نانوذره منتخب CDCH:N-200-8 در كسر وزني 05/0 ميزان جذب گازهاي اسيدي بيشتري نسبت به ساير نانوذرات از خود نشان مي‌دهد و ميزان جذب دي اكسيد كربن را 8/73 % و ميزان جذب هيدروژن سولفوره را 66 % نسبت به سيال پايه بهبود مي‌بخشد. ضمناً نانوذره مورد نظر نسبت به ساير نانوذرات تهيه شده به ميزان بيشتري فرآيند واجذب را بهبود مي‌بخشد. همچنين نتايج آزمايشات بررسي خواص حرارتي نانوسيال منتخب حاكي از آن بود كه هدايت حرارتي نانوسيال به ميزان 6 % نسبت به سيال پايه بهبود يافته است و ميزان ضريب جابجايي انتقال حرارت نانوسيال نسبت به سيال پايه بهبود يافته و با تغيير رژيم جريان از آرام به درهم اين ميزان بهبود از 3/12% به 7/4 % كاهش مي‌يابد.

229483

مهندسي شيمي پيشرفته

پرديس

دانشگاه صنعتي اصفهان