9861

طراحي ستون جذب گوگرد دي‌‌اكسيد با نرم‌افزار اسپن پلاس

كارشناسي

مهندسي شيمي

1404

دكتر احد قائمي

1404/07/07

دانشكده مهندسي شيمي، نفت و گاز

Simulation of a Sulfur Dioxide Absorption Column Using Aspen Plus

پژوهش حاضر به مدلسازي و شبيه‌سازي فرآيند گوگرد‌زدايي گاز دودكش مي‌پردازد. اين آلاينده‌ كه از گازهاي خروجي صنايع مختلف منتشر مي‌شود، به دليل نقش كليدي در تشكيل باران‌هاي اسيدي و آسيب‌هاي جدي به محيط زيست و سلامت انسان، نيازمند كنترل و حذف مؤثر است. در اين راستا، با ارزيابي روش‌هاي موجود، فرآيند گوگرد‌زدايي مرطوب به دليل راندمان بالا در حذف آلاينده، توانايي پردازش حجم بالاي گاز و عملكرد پايدار در مقياس صنعتي، به عنوان روش بهينه انتخاب گرديد. به اين منظور، محلول كلسيم هيدروكسيد به دليل قيمت مقرون‌به‌صرفه، دسترسي آسان و كارايي بالا در واكنش با گوگرد دي‌اكسيد، به عنوان حلال جاذب انتخاب شد و ستون جذب بسترآكنده به علت سطح تماس بالا براي انتقال جرم و افت فشار پايين، جهت شبيه‌سازي انتخاب گرديد. مدل‌سازي اين فرآيند با استفاده از نرم‌افزار اسپن پلاس صورت گرفت. براي تضمين دقت مدل از رويكرد مبتني بر نرخ در ستون جذب به منظور در نظر گرفتن محدوديت‌هاي انتقال جرم و توصيف دقيق فرآيندها استفاده شد و با استفاده از داده‌هاي مربوط به گاز خروجي از كوره بلند توليد شمش سرب شركت كاوشگران فلز كوير، يك برج جذب با مشخصات قطر 1.5 متر، ارتفاع 3 متر و 15 مرحله طراحي شد كه در آن پكينگ پال از جنس پلاستيك با سايز 1.5 اينچ به كار گرفته‌شد و راندمان حذف 96.78% حاصل گرديد. در ادامه تأثير پارامترهاي عملياتي شامل دبي و غلظت حلال، دما و غلظت اوليه گوگرد دي‌اكسيد در گاز ورودي، جنس، اندازه و ارتفاع پكينگ بر راندمان حذف مورد تحليل و بررسي قرار گرفتند. نتايج اين تحليل‌ها نشان داد كه افزايش غلظت گوگرد دي‌اكسيد گاز ورودي به تدريج منجر به كاهش راندمان، افزايش دبي حلال منجر به افزايش راندمان و افزايش غلطت حلال تا حدود 2.5 درصد تاثير افزايشي و پس از آن تقريبا بي‌تاثير بر راندمان حذف است. علاوه بر اين، مشاهده شد كه پكينگ‌هاي با اندازه 1.5 اينچ و جنس فلزي راندمان بالاتري را نسبت به پكينگ‌هاي بزرگتر و پلاستيكي ارائه مي‌دهند، هرچند كه انتخاب جنس فلزي به دليل اسيدي بودن گاز دودكش چالش‌برانگيز است. در نهايت، مشخص گرديد كه افزايش دماي گاز ورودي در بازه مورد مطالعه، تأثير محسوسي بر راندمان حذف ندارد. اين پژوهش، با ارائه يك مدل جامع و تحليل رفتار سيستم در شرايط مختلف، ابزاري ارزشمند براي طراحي و بهينه‌سازي ستون‌هاي جذب در صنايع فرآيندي فراهم مي‌آورد.

گوگرد‌زدايي گاز دودكش، حلال كلسيم هيدروكسيد، ستون جذب بسترآكنده، اسپن پلاس