در میان گازهای گلخانه ای دی اکسیدکربن به عنوان عمده­ترین و مهمترین گاز گلخانه­ای بیشترین سهم را در گرمایش جهانی زمین دارا می­باشد. روش­های مختلفی جهت جذب دی اکسیدکربن از جریان های گازی وجود دارد. یکی از روش­های قابل اعتماد و موثر در صنعت جهت جذب دی اکسیدکربن از جریان های گازی روش جذب شیمیایی می­باشد. مهمترین عامل تاثیر گذار بر هزینه­ های عملیاتی در روش جذب شیمیایی انتخاب یک حلال مناسب می­باشد. در این مطالعه با توجه به پارامترهایی از قبیل ساختار مولکولی، جرم مولکولی، حلالیت در آب، نقطه جوش، سمی بودن و در دسترس بودن، حلال های ترکیب پتاسیم کربنات با اسید بوریک، پپرازین اتیل آمین و تترا­­اتیلن پنتاآمین، ترکیب مونواتانول آمین با پپرازین اتیل آمین و تترااتیلن پنتاآمین، ترکیب پپرازین اتیل آمین با تترااتیلن پنتاآمین، ترکیب تری سدیم فسفات با مونواتانول آمین، پپرازین اتیل آمین، تترااتیلن پنتاآمین و اسید بوریک به عنوان جاذب های شیمیایی جدید دی اکسیدکربن انتخاب شدند. حلالیت تعادلی محلول های جدید با بهره گرفتن از یک راکتور ناپیوسته همزن دار در دماهای 30 ، 40 و 50 درجه سانتیگراد و در فشارهای جزئی دی اکسیدکربن بین 0 تا 60 کیلو پاسکال اندازه گیری گردید. در تمامی مراحل آزمایشات نتایج حلالیت گاز به عنوان ظرفیت تعادلی (مول دی اکسیدکربن / مول حلال) و به صورت تابعی از فشار جزیی دی اکسیدکربن ارائه شده است. نتایج آزمایشات نشان داد که حلال های انتخاب شده دارای ظرفیت تعادلی بیشتری از مونواتانول آمین می­باشند. همچنین راندمان جذب حلال های انتخاب شده در برج جذب بستر سیالی به ارتفاع  120 سانتیمتر و قطر 15 سانتیمتر مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای مختلف از جمله قطر پرکن ها، ارتفاع بستر ثابت پرکن ها، دبی مایع و سرعت گاز بر افت فشار برج و راندمان جذب نیز بررسی گردید.
 
 
 
 
فهرست مطالب
 
 
عنوان                                                                                                  صفحه
 
فصل اول
. 1
1-1-تاریخچه انتشار دی اکسیدکربن.. 3
1-2-اثرات زیست محیطی دی اکسیدکربن.. 3
 
فصل دوم
.. 12
2-1- جذب غشایی.. 12
2-2-تقطیر در دمای پایین.. 13
2-3-جذب سطحی توسط جامد. 13
2-3-1-جذب سطحی توسط جامد در دمای ثابت… 14
2-3-2-جذب سطحی توسط جامد در فشار ثابت… 14
2-4-جذب توسط جامد همراه با واکنش شیمیایی.. 14
2-5-جذب فیزیکی توسط حلال.. 15
2-5-1-جذب توسط فرایند رکتیسول.. 16
عنوان                                                                                                  صفحه
 
2-5-2-جذب توسط فرایند سلکسول.. 17
2-6-جذب شیمیایی توسط حلال.. 17
2-6-1-جذب توسط محلول آبی آلکانول آمین ها 18
2-6-2-جذب توسط پتاسیم کربنات داغ. 19
2-6-2-1-فرایند کاتاکارب.. 20
2-7-جذب توسط فرایند سولفینول.. 21
2-8-جذب توسط آب.. 22
2-9-برج جذب بستر سیال.. 22
 
فصل سوم
… 25
3-1- مهمترین پارامترها در انتخاب حلال مناسب… 25
3-1-1-میزان جذب.. 25
3-1-2-سرعت جذب.. 25
3-1-3-انرژی مورد نیاز جهت احیاء. 26
3-1-4-میزان تخریب… 26
3-1-5-ویسکوزیته حلال.. 26
3-1-6-خوردگی حلال.. 26
3-1-7-فراریت… 27
3-1-8-قیمت حلال.. 27
3-1-9-ایجاد رسوب.. 27
3-1-10-دمای جوش و فشار بخار. 27
3-1-11-جرم مولکولی.. 27
عنوان                                                                                                  صفحه
 
3-2-بررسی معایب و مزایای حلال های مورد استفاده در صنعت… 28
3-2-1-مونواتانول آمین.. 29
3-2-2-دی اتانول آمین.. 30
3-2-3-تری اتانول آمین.. 30
3-2-4-دی گلایکول آمین.. 31
3-2-5-متیل دی اتانول آمین.. 31
3-2-6-دی ایزوپروپانول آمین.. 32
 
فصل چهارم
بر تحقیقات گذشته. 34
 
فصل پنجم
.. 38

5-1-محلول.. 38
5-2-حلالیت گاز مایع.. 38
 
فصل ششم
…. 42
6-1-دستگاه اندازه گیری حلالیت حلال.. 42
6-1-1-راکتور یک لیتری.. 42
6-1-2-سنسور فشار. 43
6-1-3-ذخیره ساز اطلاعات.. 44
عنوان                                                                                                  صفحه
 
6-1-4-روش انجام آزمایش…. 47
6-1-5-محاسبات انجام شده جهت اندازه گیری ظرفیت تعادلی حلال.. 48
6-2-برج جذب بستر سیال.. 50
6-2-1-اندازه گیری افت فشار برج.. 52
6-2-2- پکینگ… 52
6-2-3-اندازه گیری راندمان جذب در برج.. 53
6-2-4-سنسور دی اکسیدکربن.. 54
 
فصل هفتم
… 56
7-1-صحت عملکرد سیستم و روش انجام آزمایش…. 56
7-2-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با اسید بوریک… 57
7-3-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با پپرازین اتیل آمین.. 59
7-4-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی مونو اتانول آمین با پپرازین اتیل آمین.. 61
7-5-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی مونو اتانول آمین با تترا اتیلن پنتا آمین.. 63
7-6-حلالیت دی اکسیدکربن درمحلول ترکیبی پپرازین اتیل آمین با تترا اتیلن پنتا آمین.. 65
7-7-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با تترا اتیلن پنتا آمین.. 67
7-8-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و پپرازین اتیل آمین.. 68
7-9-حلالیت دی اکسیدکربن درمحلول ترکیبی تری سدیم فسفات و تترا اتیلن پنتا آمین.. 69
7-10-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و اسید بوریک… 70
7-11-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و مونو اتانول آمین.. 71
7-12- افت فشار در برج جذب بستر سیال.. 72
7-12-1-تاثیر دبی مایع بر افت فشار برج.. 72
عنوان                                                                                                  صفحه
 
7-12-2-تاثیر قطر پکینگ بر افت فشار برج.. 74
7-12-3-تاثیر ارتفاع بستر ثابت پرکن ها بر افت فشار برج.. 75
7-13-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج جذب بستر سیال.. 76
7-13-1-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با اسید بوریک    76
7-13-2-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی تری سدیم فسفات با اسید بوریک    78
7-13-3-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی تری سدیم فسفات با مونو اتانول آمین   79
7-13-4-مقایسه راندمان و ظرفیت جذب حلال های انتخاب شده. 80
.. 82
… 83
.. 84
 
فهرست جدول ها
 
 
عنوان                                                                                                                صفحه
 
جدول2-1-مقایسه خواص فیزیکی حلال های مختلف… 16
جدول 3-1 مقایسه حلال های شیمیایی جهت جذب دی اکسیدکربن.. 32
جدول6-1-مشخصات سنسور الکتریکی فشار. 44
جدول6-2-مشخصات ذخیره ساز USB-4718. 46
جدول6-3-مشخصات سنسور دی اکسیدکربنTesto 535. 54
 
 
فهرست شکل ها
 
 
عنوان                                                                                                                صفحه
 
شکل2-1-واحد شیرین سازی گاز ترش… 18
شکل6-1-شماتیک سیستم جذب گاز. 43
شکل6-2-شماتیک سنسور الکترونیکی فشار. 45
شکل6-3-شماتیک ذخیره ساز. 47
شکل6-4-شماتیک سیستم تعادلی.. 49
شکل6-5- شماتیک برج جذب بستر متحرک… 51
شکل6-6-شماتیک مانومتر. 52
شکل6-7-شماتیک پکینگ با قطرهای مختلف… 53
شکل6-8-شماتیک سنسور دی اکسیدکربن.. 54
شکل7-1- ظرفیت جذب دی اکسیدکربن در محلول 5/2 مولار مونواتانول آمین در دمای 40 درجه سانتیگراد  56
شکل7-2 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 57
شکل7-2 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 58
 
عنوان                                                                                                                   صفحه
 
شکل7-2 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 58
شکل7-3 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 59
شکل7-3 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 60
شکل7-3 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 60
شکل7-4الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 61
شکل7-4 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 62
شکل7-4 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 62
شکل7-5 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 63
شکل7-5 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 64
شکل7-5 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 64
شکل7-6 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد. 65
شکل7-6 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 66
عنوان                                                                                                               صفحه
 
شکل7-6 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد. 66
شکل7-7، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 67
شکل7-8، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 68
شکل7-9، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 69
شکل7-10، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 70
شکل7-11، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف مونو اتانول آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد. 71
شکل7-12-شماتیک برج جذب بستر سیال.. 72
شکل7-13-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع برای ارتفاع بستر ثابت 20 سانتیمتر و پکینگ با قطر 5/1 سانتیمتر. 73
شکل7-14-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در قطرهای مختلف پکینگ برای ارتفاع بستر ثابت 20 سانتیمتر و دبی مایع 10 لیتر بر دقیقه. 74
شکل7-15-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در ارتفاع های مختلف پرکن های داخل برج  برای توپ های با قطر 1.5 سانتیمتر و دبی مایع 10 لیتر بر دقیقه. 75
شکل7-16-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 77
شکل7-17-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 77
شکل7-18-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 78
 
عنوان                                                                                                                   صفحه
 
شکل7-19-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 79
شکل7-20-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 79
شکل7-21-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 80
شکل7-22-مقایسه ظرفیت جذب حلال های مختلف در جزء مولی های بهینه. 81
شکل7-23-مقایسه راندمان جذب حلال های مختلف در جزء مولی های بهینه. 81
 
فهرست نشانه های اختصاری
 
 
MEA : مونو اتانول آمین
PC : پتاسیم کربنات
PZEA : پپرازین اتیل آمین
TEPA : تترا اتیلن پنتا آمین
AB : اسید بوریک
TSP : تری سدیم فسفات
DEA : دی اتانول آمین