ساخت غشای پلیمری جهت شیرین سازی گاز طبیعی و حذف co2 از دودکش کارخانجات صنایع - وبلاگ اندورید

به گزارش وبلاگ اندورید، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر پیروز به ساخت غشای پلیمری جهت شیرین سازی گاز طبیعی و خالص سازی نیتروژن از گاز دودکش کارخانجات سیمان فولاد، آهن و صنایع پتروشیمی شدند.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ اندورید به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، فرشته سادات مطهری دانش آموخته دکترای مهندسی شیمی دانشگاه امیرکبیر و مجری طرح ساخت و ارزیابی غشای پلی اتیلن اکسید شبکه ای شده به منظور جداسازی دی اکسید کربن از نیتروژن و متان گفت: با افزایش جمعیت انتظار می رود که مصرف انرژی در جهان به بیش از TW 40 (تریلیون وات) برسد، از طرفی مهمترین منبع فراوری انرژی، احتراق سوخت های فسیلی است و متاسفانه در کشور های در حال توسعه، گاز CO2 حاصل از احتراق به اتمسفر وارد می گردد، درنتیجه، جهان با چالش نشر گاز های گلخانه ای و تغییرات اتمسفری بعلت وجود این مشکل روبروست.

وی اضافه کرد: تحقیقات نشان داده است که در حدود 60 درصد از تاثیر گاز های گلخانه ای بر تغییر اتمسفر بعلت وجود گاز CO2 است که ناشی از احتراق سوخت های فسیلی و معدنی در بخش انرژی، کشاورزی و دامپروری، فراوری زباله و. درکشور های صنعتی است.

مطهری خاطر نشان کرد: برای مثال، فقط در ایران، نشر گاز CO2 حاصل از صنعت پتروشیمی، 15 میلیون تن در سال است؛ نشر CO2 در ایران بین سال های 1960 و 2014 یک پرش بزرگ داشته است، بطوری که در این بازه این اندازه 17 برابر شده است.

وی با شرح بیشتری اضافه کرد: بزرگترین منبع فراوری CO2 در ایران، گاز دودکش حاصل از فرایند پس از احتراق نیروگاه هاست. گاز های حاصل از این فرایند، بوسیله آتش زدن گاز طبیعی (شامل 8-4 درصد حجمی گاز CO2) و احتراق ذغال سنگ (15-12 درصد حجمی گاز CO2) وارد اتمسفر می شوند. حجم بالایی از جریان های گاز دودکش، در فشار های معمولا کمتر از 5/1 بار و دما های حدودا 100-50 درجه سانتیگراد، غالبا N2 مرطوب شده همراه با CO2 است.

به گفته دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر، علاوه بر تاثیر CO2 بعنوان یک گاز گلخانه ای، این گاز یکی از مهمترین آلاینده های هوا محسوب می گردد. ازاین رو، همیشه یافتن روشی مؤثر و مالی در جلوگیری از ورود گاز گلخانه ای دی اکسید کربن به جو، از اهمیت ویژه ای در بین محققان برخوردار بوده است.

وی با بیان اینکه گاز طبیعی دارای ناخالصی هایی مانند دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است، بیان کرد: این گاز ها به عنوان گاز ترش شناخته می شوند، زیرا در تماس با بخار آب فراوری اسید می کند که خوردگی خطوط انتقال و بعلاوه تجهیزات فرآیندی را در بر دارد. گاز سولفید هیدروژن بسیار سمی و کشنده است. این ناخالصی ها باعث کاهش ارزش گرمایی گاز طبیعی و کاهش حجم برای انتقال در خط لوله می گردد.

وی ادامه داد: برای شیرین سازی گاز طبیعی روش های زیادی وجود دارد، تک مرحله ای بودن در مقابل فرآیند های پیچیده تصفیه گاز، طراحی ساده، تطبیق پذیر بودن در مقیاس های متفاوت و عدم استفاده از مواد شیمیایی منجر شده است فناوری غشایی مورد توجه پژوهشگران قرار گیرد. فرآیند جداسازی به وسیله غشا از لحاظ ذخیره انرژی بسیار موثر است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: بر اساس ملاحظات مالی و محیطی، تا به امروز روش های مختلفی در جهان برای جداسازی CO2 از گاز حاصل از دودکش طراحی و به کار گرفته شده است، با توجه به مسائل مالی کشور، روش مورد استفاده باید هزینه عملیاتی پایینی داشته و انرژی کمی مصرف کند.

وی خاطر نشان کرد: روش های متداول جذب، جذب سطحی، تقطیر برودتی و جداسازی غشایی هستند که از بینشان تکنولوژی غشایی به علت خصوصیات ذاتی، مثل توانایی ذخیره انرژی و عملیات بصورت پیوسته بسیار مورد توجه قرارگرفته است. علاوه براین، در جداسازی بوسیله غشا احتیاج به تغییر فاز نیست و عملیاتی تک مرحله ای با تعداد کمی از قسمت های متحرک مثل کمپرسور یا پمپ خلأ است.

وی با بیان اینکه کنترل فرایند غشایی بسیار ساده است، و به راحتی قابلیت افزایش مقیاس را دارد، گفت: اخیرا، غشا های ساخته شده از پلیمر پلی اتیلن اکسید (PEO) بسیار مورد توجه قرار گرفته اند، زیرا فرایند حذف CO2 می تواند بوسیله حلالیت گاز های مختلف در غشا کنترل گردد. پلی اتیلن اکسید بعلت داشتن گروه های اتر اکسیژن قطبی، برهمکنش بالایی با CO2 دارد، بنابراین استفاده از غشا های ساخته شده از PEO در فرایند های پاکسازی گاز های دودکش و شیرین سازی گاز طبیعی بسیار موثر خواهد بود.

وی با اشاره به اجرای این طرح گفت: هدف از این اختراع، ساخت غشای پلی اتیلن اکسید شبکه ای شده سازگار با محیط زیست و به صرفه از نظر مالی به منظور بهبود عملکرد غشا با هدف حذف گاز CO2 از گاز دودکش (جداسازی CO2 از N2) و در نتیجه جلوگیری از ورود دی اکسید کربن به اتمسفر، و شیرین سازی گاز طبیعی (جداسازی CO2 از CH4) به منظور کاهش خوردگی خطوط انتقال گاز است.

وی تاکید نمود: در این پژوهش، به روش شبکه ای کردن و تغییر تعدادی از عوامل، بلورینگی پلیمر PEO با وزن مولکولی بالا کاهش یافته و سپس عملکرد غشای بدست آمده در حذف گاز CO2 از N2 و CH4 بهینه شده است.

مطهری با اشاره به اهداف این تحقیق و مزایای اجرای آن گفت: ساخت غشای پلیمری پلی اتیلن اکسید شبکه ای شده CO2 دوست سازگار با محیط زیست، با هزینه کم و بازدهی بالا، حذف گاز CO2 از خروجی دودکش کارخانجات سیمان، فولاد، آهن و صنایع پتروشیمی، با استفاده از فرایند غشایی، کاهش نشر این گاز گلخانه ای به اتمسفر و مقابله با گرم شدن کره زمین و دیگر تبعات وجود گاز های گلخانه ای، کاهش آلودگی هوا و درنتیجه مقابله با بالا رفتن شاخص آلودگی هوا و به تبع آن کاهش هزینه های پزشکی درمان بیماری های حاصل از آلودگی هوا از مزایای این پروژه است.

وی با اشاره به کاربرد استفاده از این طرح گفت: کشور ایران دارای منابع گاز فراوان به خصوص در جنوب کشور و خلیج فارس است و در بسیاری از موارد مقادیر زیادی گاز همراه با نفت استحصال می گردد که به علت به صرفه نبودن احداث پالایشگاه گاز، این گاز به فلر فرستاده شده و سوزانده می گردد. این غشا می تواند درون مدول های غشایی جای گرفته و در صنایع گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار گیرد و بعلت توانایی عملیات در فشار های بالا، قادر به تصفیه گاز بر سر چاه می باشد. در بسیاری از موارد که سکوی استحصال در میان دریا قرار گرفته است می توان با تجهیزات بسیار کوچکی که سیستم های غشایی نسبت به سیستم های آمین موجود دارند، گاز را هنگام استحصال شیرین نمود و از خوردگی لوله های انتقال تا ساحل که تعمیرات آن ها سخت و بسیار هزینه بر می باشد، جلوگیری کرد.

وی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: در این تحقیق توانستیم با روشی نو به غشایی با تراوش پذیری و انتخاب پذیری بسیار بالا نسبت به غشا های پیشین دست پیدا کنیم. از طرفی پلیمر اصلی جهت سنتز این غشا، پلی اتیلن اکسید است که یک پلیمر زیست تخریب پذیر بوده و بنابراین سازگار با محیط زیست است و برخلاف دیگر پلیمر ها به مجیط زیست آسیب نمی رساند.

وی تاکید نمود: در این اختراع از روشی نو برای ساخت غشای پلی اتیلن اکسید شبکه ای شده استفاده می گردد که روشی آسان و ارزان بوده و بازدهی بالایی دارد.