مقدمه
جوزف بلک ، شیمیدان و فیزیکدان اسکاتلندی، اولین کسی بود که در سال 1750 دی اکسید کربن را معرفی کرد. او در حین بررسی خواص گازهای تولیدی از واکنش های مختلف متوجه شد که گاز ایجاد شده از کلسیم کربنات می تواند گرما ایجاد کند یا به اسید مربوط باشد این گاز را هوا ثابت نامید.او مشاهده کرد که هوا ثابت، متراکم تر از هوا. او همچنین دید وقتی که حباب های آبی در هیدروکسید کلسِم حل می شوند، کلسیم کربنات رسوب می کند. او توانست با استفاده از این پدیده نشان داد که دی اکسید کربن است که توسط تنفس حیوانات و تخمیر میکروبی تولید شده است. دی اکسید کربن از دو پیوند دوگانه تشکیل شده است. دی اکسید کربن در دما و فشار استاندارد بصورت پایدار در اتمسفر زمین وجود دارد.برای مقابله با تغییرات اقلیمی و پیامدهایش دو راه حل اساسی وجود دارد. نخست کاهش انتشار و پاکسازی گازهای گلخانه ای (Mitigation) و دوم تلاش برای سازگاری با شرایط جدید اقلیمی (Adaptation). به عنوان مثال در روش نخست توصیه می‌شود که از انرژی های جایگزین به جای سوخت‌های فسیلی استفاده شود تا میزان دی اکسید کربن تولیدی کاهش پیدا کند و در روش دوم به کشاورزان توصیه می شود تا زمان بندی فعالیت‌های کشاورزی خود را بر اساس تغییرات فصلی تغییر دهند تا از بروز خسارت به محصولشان جلوگیری شود.

فهرست مطالب

چکیده ………………………………………………………………………………….1
مقدمه………………………………………………………………………………… 2

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل اول

1-2- فازهای مختلف دی اکسید کربن
فاز گاز: گاز CO2 سنگین تر از هواست ، در دما و فشار نرمال دی اکسید کربن بدون رنگ، بدون بو در غلظت های بالا وجود دارد. اگر گاز را سرد و متراکم کنیم CO2 مایع بوجود می آید.فاز مایع: CO2 مایع سیال شفافی است که نمی تواند در فشار اتمسفری خارج شود. Co2 مایع معمولا در 0 درجه فارنهایت و 300psi نگه داری می شود.فاز جامد: معمولا به CO2 جامد یخ خشک می گویند، CO2 جامد از طریق انبساط CO2 مایع در فشار اتمسفری که بصورت برف یخ خشک بوجود می آید. این برف فشرده می شود و بصورت گلوله در می آید که یخ خشک ایجاد می گردد. یخ خشک در فشار اتمسفر و دمای -109 درجه فارنهایت بوجود می آید.

خواص فیزیکی و شیمیایی دی اکسید کربن………………………………………. 3
1-1- جدول خواص دی اکسید کربن…………………………………………………. 4
1-2- فازهای مختلف دی اکسید کربن………………………………………………. 5

فصل دوم

می دانیم که کره زمین به طور طبیعی در اثر تابش خورشید گرم می شود، اما اینجا منظور ما از گرم شدن زمین، پدیده دیگری است.این پدیده نسبتا جدید عبارت است از تغییر دمای زمین در اثر فعالیتهای بشری که با تغییرات طبیعی آن فرق دارد. در طول 100 سال گذشته، کره زمین به طور غیرطبیعی 0.4 درجه سانتیگراد گرمتر شده که این موضوع دانشمندان را نگران کرده‌است. آنها حدس می‌زنند فعالیت‌های صنعتی در ایجاد این مشکل بسیار موثر است و به گرم شدن کره زمین کمک می‌کند.
منظور از گرم شدن زمین افزایش میانگین دمای زمین است. «تغییر آب و هوا» در اثر این افزایش دما به وجود می‌آید. گرم شدن زمین موجب تغییر الگوی بارش، افزایش سطح آب دریاهای آزاد و کاهش سطح آب دریاچه‌ها و تاثیرات وسیع بر گیاهان، حیات وحش و انسانها می‌شود.
2-2- اثر گلخانه ای
به مجموعه‌ ای از گازها که مقداری از انرژی خورشید را در جو زمین نگه می ‌دارند و باعث گرم شدن جو می‌شوند‍‍، گازهای گلخانه‌ای می‌گویند. بخار آب(H2O)، دی اکسید نیتروژن (NO2)، دی اکسیدکربن (CO2) و متان (CH4) گازهای گلخانه ‌ای اصلی هستند. اگر این گازها در جو نبودند، انرژی گرمایی خورشید مجددا به فضا بر می‌گشت و به این ترتیب هوای زمین 33 درجه سانتیگراد سردتر از الان می شد. اثر گلخانه‌ای به افزایش دمای کره زمین در اثر وجود گازهای گلخانه‌ای در جو زمین گفته می‌شود.
گلخانه یک اتاق شیشه‌ای است که نور خورشید از شیشه‌های آن به داخل می‌تابد و هوای گلخانه را گرم می‌کند. اما شیشه‌های گلخانه اجازه نمی‌دهند که این هوای گرم از گلخانه خارج‌شود. جو یا هوایی که در اطراف ماست، شبیه یک گلخانه است. گازهای گلخانه‌ای در جو درست مثل شیشه‌های گلخانه عمل می‌کنند. نور خورشید پس از عبور از لایه‌های گازهای گلخانه‌ای وارد جو زمین می‌شود. زمانی که نور خورشید به سطح زمین می رسد، مقداری از انرژی گرمایی آن توسط خاک، آب و سایر موجودات جذب می‌شود. مقداری هم در جو زمین می‌ماند و باقیمانده آن به فضا برمی‌گردد. اگر مقدار گازهای گلخانه‌ای در جو از حد طبیعی آن بالاتر باشد، انرژی کمتری به فضا برمی‌گردد، در نتیجه جو زمین گرم تر می‌شود و به دنبال آن دمای کره زمین بالا می‌رود.اثر گلخانه‌ای، کره زمین را به اندازه‌ای گرم نگه می دارد که ما انسان ها بتوانیم بر روی آن زندگی کنیم. اما اگر اثر گلخانه ای شدت یابد، ممکن است دمای زمین به قدری زیاد شود که ما و بقیه گیاهان و جانوران نتوانیم گرمای آن را تحمل کنیم.

چرخه کربن

چرخه کربن

اثرات زیست محیطی دی اکسید کربن……………………………………………….. 6
2-1- گرم شدن زمین…………………………………………………………………… 7
2-2- اثر گلخانه ای………………………………………………………………………. 7
2-3- وارونگی (Inversion) ا……………………………………………………………11
2-4- باران های اسیدی……………………………………………………………….. 12

فصل سوم

فرآیند تولید برق منبع بسیار بزرگی برای تولید CO2 در ایالت متحده بوده که به تنهایی 41% از CO2 انتشار یافته را شامل میشود.مجموع کل گازهای گلخانه ای تولید شده در ایالات متحده بستگی زیادی به تولید برق و نوع سوخت مصرفی برای تولید برق دارد. بعنوان مثال استفاده از انرژی های پاک بجای زغال سنگ و یا سایر سوخت ها برای تولید برق.ازجمله انرژی های پاک استفاده از انرژی خورشیدی، پایین آوردن مصرف برق در کل مصرف کنندگان از طریق بهره وری انرژی (Energy Star).
3-2-3- صنایع
پخش صنعت مدام در حال استفاده از سوخت و تولید محصولات مختلف می باشد . شش صنعت: پالایش نفت، تولید مواد شیمیایی، تولید فلز اولیه، کاغذ، غذا و تولید مواد معدنی بیشترین مقدار مصرف را انجام می دهند. این صنایع نه تنها از برق استفاده می کنند بلکه تنها قسمتی هستند که CO2 را بطور مستقیم وارد محیط می کنند.از سال 1990 که تولیدات صنعتی در ایالات متحده افزایش یافته میزان تولید CO2 نیز بطور قابل توجهی افزایش یافته است.برای جلوگیری از گسترش تولید CO2 در این بخش از (U.S Greenhouse Gas) و (EPA’s Climate Leaders Program) استفاده می شود.
3-2-4- بخش های مسکونی وتجاری
این بخش ها به شدت متکی به برق برای تامین نیاز انرژی خود به خصوص برای روشنایی، گرمایش، تهویه مطبوع و لوازم خانگی است.منبع اصلی انتشار گاز CO2 سوختن مستقیم گاز طبیعی و نفت برای گرمایش و سرمایش ساختمان است.
3-2-5- حمل و نقل
بخش حمل و نقل دومین عامل تولید CO2 در ایالات متحده است که تمام انرژی مصرفی در بخش حمل ونقل مبتنی بر نفت، ازجمله بنزین ، گازوییل و سوخت جت است. اتومبیل و کامیون تقریبا دو سوم گازهای گلخانه ای بخش حمل و نقل را تولید می کند.برای جلوگیری از گسترش تولید CO2 در این بخش از

شماتیک تولید CO2 در کارخانه

شماتیک تولید CO2 در کارخانه

منابع ایجاد دی اکسید کربن……………………………………………………………. 14
3-1- چرخه کربن…………………………………………………………………………. 15
3-2- منابع تولید CO2 ا……………………………………………………………………20
3-2-1- احتراق سوخت های فسیلی………………………………………………….. 21.
3-2-2- فرآیند تولید برق………………………………………………………………….. 22
3-2-3- صنایع…………………………………………………………………………….. 22
3-2-4- بخش های مسکونی وتجاری………………………………………………….. 22
3-2-5- حمل و نقل………………………………………………………………………… 22

فصل چهارم

 

پروتکل کیوتو پروتکلی برای “کنوانسیون چارچوب تغییر آب و هوای سازمان ملل” (UNFCCC) مصوب سال 1992 با هدف کاهش گازهای گلخانه‌ای عامل تغییر آب و هوای کره زمین است.”کنوانسیون چارچوب تغییر آب و هوای سازمان ملل” در سال 1992 قدم بزرگی در پرداختن به مسئله گرمایش جهانی بود.با افزایش مداوم میزان ورود گازهای گلخانه‌ای Emitting Greenhouse Gas(GHG)به طور فزاینده‌ای روشن شد که تنها تعهد محکم و الزام‌آور کشورهای توسعه‌یافته برای کاهش ورود این گازها به جو می‌تواند پیام قدرتمندی به شرکت‌ها، جوامع و افراد بفرستد تا به مقابله با پدیده تغییر آب و هوا برخیزند. بنابراین مذاکراتی بر روی ایجاد پروتکلی الحاقی به این پیمان اغاز شد.این پروتکل در 11 دسامبر 1997 در سومین کنفرانس اعضای UNFCCC در کیوتوی ژاپن به تصویب رسید. این پروتکل همان اهداف و نهادهای کنوانسیون را دارد، اما در حالیکه کنوانسیون کشورهای توسعه‌‌یافته را “تشویق می‌کرد” تا میزان تولید گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهند، پروتکل آنها را به انجام این کار “متعهد می‌کند”.از آنجایی که پروتکل توکیو تقریبا همه بخش‌های عمده اقتصادی را دربر می‌گیرد، فراگرترین توافقنامه درباره محیط‌زیست و توسعه پایدار تا به حال شمرده می‌شود.پروتکل توکیو پس از امضای روسیه، در 16 فوریه 2005 جنبه اجرایی به خود گرفت.174 کشور تا نوامبر 2007 این پروتکل را امضا کرده‌اند. از این کشورها، 36 کشور توسعه‌‌یافته (به اضافه اتحادیه اروپا به عنوان یک عضو مستقل) که باید میزان خروج گازهای گلخانه‌ای را به میزان پنج درصد کمتر از حد آنها در سال 1990 کاهش دهند. این کشورها در مجموع مسئول 61.6 درصد گازهای گلخانه‌ای وارد شده به جو هستند.این اهداف باید در یک دوره زمانی پنج‌ساله از 2008 تا 2012 تحقق یابد.

میزانCO2  انتشار شده در سال 2003

میزانCO2 انتشار شده در سال 2003

مکانیسم توسعه پاک………………………………………………………………………. 23
4-1- پروتکل کیوتو……………………………………………………………………………. 24
4-2- مکانیسم توسعه پاک………………………………………………………………….. 26
4-2-1- شرح مکانیسم توسعه پاک و اهداف آن………………………………………….. 26

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم

جداسازی ناخالصی های درون گازها و مایعات از نقطه نظر ایمنی، کنترل خوردگی، تنظیم ترکیب استاندارد محصولات گاز و مایع، پرهیز از تشکیل هیدرات (یخ زدن) در دماهای پایین، کاهش هزینه های تقویت فشار گاز، جلوگیری از مسمومیت کاتالیزورهای کارخانجات دریافت کننده محصولات گاز یا مایع و بالاخره رعایت حد مجاز انتشار مواد آلاینده به محیط زیست، الزامی می باشد.
علاوه بر ترکیبات هیدروکربنی سنگین و بخار آب ، گاز طبیعی در اغلب موارد حاوی ترکیبات مضری نظیر H2S، CO2 و ترکیبات گوگردی بوده و جداسازی آن ها تا حد مطلوب ضروری می باشد.
گازهای اسیدی ، ترکیبات بسیار خورنده و سمی بوده و به تجهیزات و محیط زیست صدمات جدی وارد می سازند.از ترکیب H2S و CO2 با آب، ترکیباتی نظیر اسید سولفوریک و اسید کربنیک تولید می گردد لذا، به آن ها گازهای اسیدی (Acid Gases) اطلاق می شود.
گاز طبیعی حاوی H2S و دیگر ترکیبات گوگردی را ، گاز ترش(Sour Gas) گویند و درصورت کمتر از حد مجاز بودن میزان ترکیبات نام برده در گازهای طبیعی، به آن گاز شیرین(Sweet Gas) گفته می شود.
پس از استخراج گاز طبیعی از چاه، ابتدا میعانات گازی آن (Condensate) در جداکننده و تثبیت کننده (Sludg Catchers & Stabilizer) جدا و گاز خشک به واحدهای تولید گاز طبیعی مایع منتقل می شود. واحد تولید گاز طبیعی مایع شامل دو بخش شیرین سازی و مایع سازی به شرح زیر است:
برای تولید گاز طبیعی مایع، لازم است ناخالصی های گاز طبیعی در بخش شیرین سازی حذف شود. همان طور که بیان شد، حذف ناخالصی ها برای جلوگیری از خوردگی دستگاه ها، یخ زدگی و رعایت استانداردها در مورد میزان گوگرد و … ضرورت دارد.
در بخش شیرین سازی، ابتدا گازهای دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن، در واحد جداسازی گازهای اسیدی(Acid Gas Removal) AGR و سپس آب و مرکاپتان آن در واحد(Dehydration and Mercaptan Removal) ،جدا می شوند.بطوری که میزان این ناخالصی ها تا حد PPM کاهش یابد. جداسازی گازهای اسیدی، بخش مهمی از فرآیند شیرین سازی را تشکیل می دهد.
یکی از راه های تشخیص لزوم شیرین سازی گازهای ترش، محاسبه فشار جزیی(Partial Pressure) گازهای اسیدی می باشد که از طریق رابطه زیر بدست می آید:
فشار جزیی گاز اسیدی(P.P)= فشار سیستم *جز مولی گاز اسیدی
در صورت افزایش فشار جزیی گاز CO2 در مخلوط گاز هیدروکربنی به بیش از 30Psia ،خورندگی CO2 (در حضور آب) به وقوع می پیوندد، دما، فشار و غلظت آب از عوامل تشدید خوردگی CO2 می باشند.افزایش فشار سیستم موجب افزایش حلالیت CO2 و افزایش دما باعث کاهش حلالیت آن می گردد. لذا در صورت عدم استخراجCO2 ( به اندازه کافی) از درون گاز طبیعی ، استفاده از مواد ضد خوردگی با انتخاب جنس ویژه جهت تجهیزات و خطوط لوله انتقال گاز، ضروری خواهد بود. در صورتی که فشار جزیی CO2 پایین تر از 15Psia باشد، خورندگی CO2 رخ نمی دهد.

روش های جداسازی دی اکسید کربن…………………………………………………….. 29
5-1- ضرورت شیرین سازی گازهای ترش………………………………………………….. 30
5-2- فرآیندهای شیرین سازی گازها………………………………………………………. 31
5-2-1- فرآیندهای شیرین سازی در بسترهای جامد …………………………………….31
5-2-2- فرآیندهای شیرین سازی گاز با حلال های شیمیایی…………………………… 32
5-2-3- فرآیندهای شیرین سازی گاز با حلال شیمیایی…………………………………. 36
5-2-4- فرآیندهای شیرین سازی از طریق جذب فیزیکی گازهای اسیدی……………… 38
1. فرآیند فلوئور (Fluor) ا………………………………………………………………………..38
2. فرآیند سولفینول(Sulfinol) ا………………………………………………………………..38
3. فرآیند (Selexol) ا…………………………………………………………………………….39
4. فرآیند( RECTISOL) ا…………………………………………………………………………39
5-2-5- فرآیند شیرین سازی به روش تبدیل مستقیم………………………………………. 39
جداسازی گاز CO2 با روش تقطیر ……………………………………………………………..39
5-3- جذب و ذخیره سازی CO2ا…………………………………………………………….. 40
5-3-1- فناوری جذب و ذخیره سازی دی اکسید کربن چیست؟ا………………………… 49
5-3-2- اجزای فناوری جذب و ذخیره سازی دی اکسید کربن…………………………….. 50
5-4- جداسازی CO2 به کمک غشا………………………………………………………….. 54
5-4-1- تعریف غشا…………………………………………………………………………….. 54
5-4-4- انواع غشاهای جداسازی گاز……………………………………………………….. 57
5-4- 5- کاهش میزان CO2 با نانولوله‌های تیتانیا و نور خورشید…………………………. 59
5-5- درخت مصنوعی………………………………………………………………………….. 60

فصل ششم

روش های طراحی و نوع تجهیزات به کار رفته در سیستم های شیرین سازی DEA و MEA تشابه زیادی با یکدیگر دارند و هرچند که انجام محاسبات مربوط به موازنه انرژی و مواد فرآیندهای آمینی با استفاده از نرم افزارهای موجود امکان پذیر است (مثلا نرم افزار PROΙΙ) ، کسب اطلاعات مربوط به طراحی تفضیلی برای فرآیندهای نظیر Flour Econamine، DGA و SHELL ADIP(DIPA) و MDEA تنها از طریق تصاحب دانش فنی از صاحبان امتیاز این فرآیندها، میسر می باشد.
مهمترین اطلاعات مورد نیاز طراحی تجهیزات فرآیند شیرین سازی عبارتند از:
میزان حداکثر جریان گاز ترش
میزان حداکثر غلظت گازهای اسیدی CO2 وH2S
حداکثر فشار گاز ورودی به برج جذب
در همین ارتباط ،اندازه و حجم تجهیزات در فرآیندها آمینی، معمولا تابعی از میزان آمین در گردش و به طبع آن تابعی از حجم گازهای اسیدی درون گاز ترش می باشد.
6-1-1- برج جذب (Contactor)
استقرار یک مخزن جداکننده مایعات از درون گاز ترش در ابتدای واحد شیرین سازی کمک بسزایی به راندمان جداسازی و عملیات برج جذب می نماید. این مخزن، معمولا به فیلترهای نوع جورابی مجهز می باشد. در برخی موارد، برج های جذب به گونه ای طراحی می شوند که جداسازی مایعات درون گاز ترش در قسمت پایین برج- معروف به Inlet Gas Scrubber صورت می پذیرد.برج جذب، حاوی سینی یا Packing ، دستگاهی است که در آن، محلول آمین با گاز ترش به طور کامل تماس حاصل می نماید.معمولا در طراحی برج های جذب از صفحه نم زدا (Mist Eliminator) در بالای برج، جهت جلوگیری از هرز رفت محلول آمین، استفاده می شود. به هر حال، در واحدهای شیرین سازی با حجم زیاد گاز و جریان آمین در گردش، یک عدد ظرف مایع گیر (Scrubber) در مسیر گاز شیرین خروجی از برج جذب نصب گردیده و مایعات خروجی همراه گاز شیرین (Carry Over) که در اثر کف کردن محلول آمین به خارج از برج منتقل گردیده است، جمع آوری و دوباره به درون سیستم آمین در گردش باز گردانیده می شود.

فیلتر HEPA

فیلتر HEPA

شبیه سازی واحد آمینی با Hysys ا…………………………………………………………..63
6-1- طراحی فرآیند شیرین سازی با حلال های آمین……………………………………… 64
6-1-1- برج جذب (Contactor)ا………………………………………………………………… 64
6-1-2- میزان آمین در گردش Amine Circulation Rate ا……………………………………..65
6-1-3- گرمای واکنش (Heat of Reaction)ا…………………………………………………. 65
6-1-4- مخزن تبخیر (Flash Tank)ا……………………………………………………………. 66
6-1-5- جوش آور آمین (Amine Reboiler) ا……………………………………………………66
6-1-6- برج های آمین (Amine Stripper)…………………………………………………….. ا.66
6-1-7- کندانسور بالای برج احیا و مخزن تجمع مایع برگشتی………………………………. 66
6-1-8- مبدل حرارتی آمین های سبک غنی(Rich Lean Amine Exchanger)ا……………. 67
6-1-9- مبدل خنک کننده محلول آمین سبک (Lean Amine Cooler)ا……………………….. 67
6-1-10- فیلتراسیون/ تصفیه محلول آمین (Amine Filteration) ا……………………………..67
6-1-11- پمپاژ محلول آمین (Pumping of Amine Solution) ا…………………………………68
6-2- PFD واحد آمینی……………………………………………………………………………… 69
6-3- شرح واحد آمینی شبیه سازی شده………………………………………………………. 70
6-4- اطلاعات بدست آمده از PFD ا…………………………………………………………………71
فرآیندتولید نوشابه………………………………………………………………………………….. .76
نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………89
فهرست منابع فارسی ………………………………………………………………………………90
فهرست منابع لاتین………………………………………………………………………………… 91
سایت های اطلاع رسانی………………………………………………………………………….. 92



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصاله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان