حذف کربن دی‌اکسید از گاز دودکش کارخانه سیمان توسط کلینوپتیلولیت طبیعی منطقه سبزوار

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 سبزوار، دانشگاه حکیم سبزواری، دانشکده مهندسی نفت و پتروشیمی، صندوق پستی 397

2 شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، دانشکده فنی و مهندسی

چکیده

پس از انقلاب صنعتی، غلظت گازهای گلخانه‌ای در جو به سرعت افزایش یافت. گرم شدن کره زمین با انتشار گازهای گلخانه‌ای ایجاد می‎شود و انتشار کربن دی‌اکسید از مهم‌ترین دلیل ‌های آن محسوب می‌شود. در حال حاضر روش‌های گوناگونی برای حذف کربن دی‌اکسید از جریان‌های گازی وجود دارد. یکی از روش‌های پیشنهاد شده، استفاده از زئولیت به عنوان جاذب است که با روش غربال مولکولی، گاز کربن دی‌اکسید را جدا می‌کند. در این مطالعه، امکان حذف کربن دی‌اکسید موجود در گاز دودکش کارخانه سیمان سبزوار توسط زئولیت کلینوپتیلولیت سبزوار بررسی شد. بدین منظور ستونی در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و تأثیر سه عامل اندازه زئولیت، نسبت ارتفاع به قطر ستون پرشده با زئولیت(L/D) و فشار گاز ورودی به ستون،  بر فرایند جذب با استفاده از روش آماری تاگوچی در سه سطح مورد بررسی قرارگرفت. تجزیه و تحلیل نتیجه‌ه ای آزمایش‌ها نشان داد که در بازه‌ی متغیرهای مورد بررسی، مهمترین عامل مؤثر بر فرایند جذب، اندازه ذره‌های زئولیت است.(L/Dنیز اثرچشمگیری بر میزان جذب داشت. در شرایط بهینه به‌ دست آمده، اندازه ذره‌های 36/2-2 میلی متر، نسبت ارتفاع به قطر ستون8/10 و فشار 95-90 کیلو پاسکال، پس از 10 دقیقه حدود 80 درصد و پس از یک ساعت بیش از 60 درصد 2COموجود در گاز دودکش توسط ستون زئولیت حذف شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Angulo-Browna F., Sa´ nchez-Salasa N., Barranco-Jime´nez b M.A., Rosales M.A., Possible Future Scenarios for Atmospheric Concentration of Greenhouse Gases: A Simplified Thermodynamic Approach, Renew. Energ., 34(11): 2344–2352 (2009).

[2] Bani Shahabadi M., Yerushalmi L., Haghighat F., Impact of Process Design on Greenhouse Gas (GHG) Generation by Wastewater Treatment Plants, Water. Res.(IWA), 43(10): 2679-2687 (2009).

[3] Stangeland A., Amodel for the CO2 Capture Potential, Int. J. Greeenhouse Gas Control., 1(4): 418-429 (2007).

[4] سودمند اصلی، علیرضا؛ فاتحی‌فر، اسماعیل، بررسی روش­های مختلف جذب دی اکسیدکربن از گازهای خروجی نیروگاه‌ها، انتخاب روش بهینه جذب و طراحی واحدی برای تولید CO2 مورد نیاز صنایع نوشابه‌سازی، "نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران"، ۵-3 آذرماه، دانشگاه علم و صنعت ایران (۱۳۸۳).

[5] Bae Y.S. ,Snurr R.Q., Development and Evaluation of Porous Materials for Carbon Dioxide Separation and Capture, Angew. Chem. Int, 50(49): 11586-11596 (2011).

[9] Bonenfant D., Kharoune M. , Niquette P., Mimeault M., Hausler R., Advances in Principal Factors Influencing Carbon Dioxide Adsorption on Zeolites, Sci. Technol. Adv. Mater., 9(1):1-7 (2008).

[10] Ackley M.W., Rege S.U., Saxena H., Application of Natural Zeolites in the Purification and Separation of Gases, Microporous Mesoporous Mater., 61(1-3): 25-42 (2003).

[11] Morishige K., Adsorption and Separation of CO2/CH4 on Amorphous Silica Molecular Sieve, J. Phys. Chem, 115(19): 9713-9718 (2011).

[12] Saha D., Bao Z., Jia F., Deng S., Adsorption of CO2, CH4, N2O, and N2 on MOF-5, MOF-177 and Zeolite 5A, Environ. Sci. Technol., 44(5): 1820-1826 (2010).

[15] Davis M.E., lobo R.F., Zeolite and Molecular Sieve Systhesis, Chem.Mater., 4(4): 756-768 (1992).

[16] مرتضوی، سیدباقر؛ اصیلیان مهابادی، حسن؛ فقیه زاده، سقراط؛ سالم، محمد؛ کاظمیان، حسین؛ شاه طاهری، سیدجمال الدین، حذف آمونیاک از هوا به وسیله زئولیت‌های طبیعی اصلاح شده (کلینوپتیلولیت) ایران با استفاده از روش تبادل یون، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)22: 31 تا 38 (1382).

[17] قاسمی مبتکر، حسین؛ کاظمیان، حسین؛ زینالی دانالو، میرعلی­اصغر؛ ملکی نژاد، رضا؛ پاکزاد، سیدمحمدرضا؛ بررسی پارامترهای موثر بر فرایند جذب همزمان برخی از کاتیون های سنگین به­وسیله زئولیت‌های سنتزی  Aو Pتهیه شده از کلینوپتیلولیت طبیعی ایران، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (2)25: 87 تا 95 (1385).

[18] مختاری حسینی، زهرابیگم؛ شنوائی زارع، توکتم؛ صالح آبادی، خدیجه؛ حذف گازوئیل از لجن مخازن نگهداری گازوئیل توسط زئولیت طبیعی، "چهاردهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران"، 27-25 مهرماه ، دانشگاه صنعتی شریف، تهران (1391).

[19] Pulin A.L,Fomkin A.A., Thermodynamic of CO2 Adsorption on Zeolite NAX in Wide Interrals of Pressures and Temperatures, Russ. Chem. B+., 53: 1630-1634 (2004).

[20] Shao W., Zhang L., Li L.,  Lee R. L., Adsorption of CO2 and N2 on Synthesized NAY Zeolite at High Temperatures, J. Int. Adsorpt Soc., 15: 497-505 (2009).

[22] ایران نژاد، امیر؛ اشرف تالش، سید سیامک؛ فاطمی، شهره؛ عمرانی، پیمان؛ سالم، امین، بررسی و مقایسه زئولیت­ها و شبه زئولیت‌ها در فرآیند غشایی جهت جداسازی مولکول­های سبک(نیتروژن، متان، دی اکسید کربننشریه مهندسی شیمی ایران، (8)45: 55 تا 71 (1388).

[24] واشقانی فراهانی، ابراهیم؛ ابراهیم نژاد، معصومه؛ پاک سرشت، سعید؛ رشیدی، علیمراد، امکان سنجی استفاده از جذب سطحی برای جداسازی نیتروژن از متان، نشریهشیمیو مهندسیشیمیایران، (1و2)21: 35 تا 48 (1381).

[23] Minh T.H., Guy W.A., Dianne E.W., Reducing the Cost of CO2 Capture from Flue Gases Using Pressure Swing Adsorption, Ind. Eng. Chem. Res., 47(14): 4883-4890 (2008).

[25] جوادی، سید محمد؛ مقیمان محمد، اندازه‌گیری آزمایشگاهی اثر افزایش دمای سوخت گاز طبیعی بر درخشندگی شعله و انتشار آلاینده NO در یک دیگ 120 کیلوواتی، مجله علمی- پژوهشیسوختواحتراق، (4)1: 73 تا 87 (1390).

[28] منصوری، نبی‌اله؛ مسعودی‌نژاد، محمدرضا؛ اصیلیان،حسن؛ مفرشی، آزاده، اثر پارامترهای مختلف بر توان جذبی زئولیت کلینوپتیلولیت برای حذف گاز دی‌اکسیدنیتروژن، فصلنامه علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه،(3)14: 197 تا 205 (1389).

[29] Ertan A., Cakicioglu-ozkan F., Co2, N2 and Ar Adsorption on Acid (HCl, HNO3, H2SO4 and H3PO4) Treated Zeolites . J. Int. Adsorpt Soc., 11: 151-156 (2005).

[31] Sen D., Kalipcilar H.,Yilmaz L., Development of Polycarbonate Based Zeolite 4A Filled Mixed Matrix Gas Separation Membrance, J. Membr. Sci., 303(1-2): 194-203 (2007).

[32] Zhou Z.H., Yang J.H., Chang L. F., Zhang Y., Sun W.G., Wang J.Q., Novel Preparation of NaA/Carbon Nanocomposite Thin Films with High Permeance for CO2/CH4 Separation, Chinese chem Lett., 18(4): 455-457 (2007).

[33] Yu L., Gong J., Zeng C., Zhang L., Synthesis of Binderless Zeolite X Microspheres and Their CO2 Adsorption Properties, Sep. Purif. Technol., 118(30): 188–195 (2013).

[34] Roy R., "Aprimer on the Taguchi method", Van Nostrand Reinhold, New York (1990).