7701

مباني، طراحي، شبيه سازي و تحليل زيست محيطي فرآيند كلرآلكالي

كارشناسي

مهندسي شيمي

1400

دكتر سوسن روشن ضمير

دكتر مريم احمدزاده توفيقي

1400/12/08

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

Fundamentals, design, simulation and environmental assessment of the chlor-alkali process

طراحي و شبببيهسببازي فرآيند كلرآلكالي با سببل غشببايي با اسببتفاده از نرمافزار Aspen Plusو با مدل ترموديناميكي ElrctrolyteNRTLانجام شد. سل غشايي موجود در فرآيند با يك راكتور شبيهسازي شده و سپس مراحل جدا سازي، خالص سازي و تغليظ براي هر يك از مح صولات فرآيند صورت گرفت. در راكتور (سل غشايي،) واكنشهاي يوني در فشار 130كيلوپاسكال و دماي 80درجه سانتيگراد انجام شد. خروجي راكتور يك جريان حاوي H2O ،H2 ،Cl2 ،NaOHو O2ا ست. مح صول نهايي Cl2با غلظت 97در صد وزني به دست آمد. جهت تغليظ محلول سود نيز از سه مرحله تبخيركننده استفاده ميشود تا غلظت نهايي آن به 50درصد وزني برسد. بررسي افزايش فشار در جداسازي كلر و اكسيژن نشان داد كه در فشارهاي بالا، نقطه جوش كلر و اكسبيژن بسبيار نزديك ميباشبد و جداسبازي به خوبي صبورت نميگيرد. از طرفي با پيشگرم كردن جريان محلول سود قبل از ورود به تغليظكننده، درصد خلوص بالاتري از آن حاصل ميشود. همچنين ارزيابي زيستمحيطي فرآيند كلرآلكالي غشايي با استفاده از نرمافزار SimaProو روش ارزيابي چرخه حيات انجام شببد. نتاين نشببان داد كه مقدار به دسببت آمده به ازاي توليد 1كيلوگرم گاز كلر براي طبقات آسببي سلامتي ان سان، كيفيت اكو سي ستم و منابع به ترتي ( 1/83×10-7 )species.yr( ،3 /02×10-4 )DALYو ( 1/14×10-1 )USD2013ميباشد. پس از نرمالسازي و وزندهي دادهها مشخص شد كه حدود 93درصد آسي اين فرآيند مربوط به سلامتي انسان ميباشد و پس از آن نيز به ترتي كيفيت اكوسيستم و منابع به ترتي با 6و 1درصد قرار ميگيرند. بين طبقات آسي مياني، سميت در دريا و آب شيرين مهمترين موارد به ح ساب ميآيند. همچنين برر سيها ن شان داد كه بيش از 90در صد آ سي اين فرآيند به محيط زي ست، ناشبي از مراحل آمادهسبازي و الكتروليز آبنمك ميباشبد و پس از آنها به ترتي فرآوري محصبولات، دفع پسماند و استخراج نمك قرار ميگيرند. مرحله الكتروليز آبنمك در سل غشايي بيشترين بار زيستمحيطي را داشت كه دليل اصلي آن مصرف برق در اين بخش است. از طرفي نمك مصرفي نيز به دليل انتشار پساب و پسبماند جامد در مراحل اسبتخراج و آمادهسبازي آن، تارير قابلتوجهي در بار زيسبتمحيطي كل دارد. در آخر نيز راهكارهايي جهت كاهش آسببي هاي فرآيند كلرآلكالي غشببايي به محيط زيسببت، كاهش انتشببار پسماند، بهبود فرآيند و بازده انرژي ارائه گرديد.

كلرآلكالي، سل غشايي، ارزيابي چرخه حيات (LCA)، نرم افزار SimaPro، كاهش اثرات زيست محيطي، نرم افزار Aspen Plus