• شماره ركورد
    34117
  • پديد آورنده

    دانيال حسين زاده الهرد

  • عنوان
    تحليل فني و اقتصادي يك سيستم توليد آمونياك با استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك- گرايش تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/7/22
  • استاد راهنما
    دكتر آيت قره قاني
  • استاد مشاور
    /
  • دانشكده
    مكانيك
  • چكيده
    آمونياك نقش حياتي در كشاورزي و ذخيره‌سازي انرژي ايفا مي‌كند؛ با اين حال، روش مرسوم توليد آن از طريق فرآيند هابر-بوش، انرژي‌بر و همراه با انتشار بالاي دي‌اكسيد كربن است. در اين مطالعه، طراحي و تحليل يك سيستم نوين توليد آمونياك مبتني بر انرژي‌هاي تجديدپذير، كه انرژي خورشيدي و زيست‌توده را با يكديگر تركيب مي‌كند، ارائه شده است. اين سيستم از يك رويكرد حلقه شيميايي براي توليد آمونياك بهره مي‌برد كه نياز به تأمين مستقيم هيدروژن و انجام عمليات در فشار بالا را حذف مي‌كند. اجزاي سيستم شامل زيرسيستم‌هاي حرارتي خورشيدي به همراه دو چرخه رانكين و رانكين عالي براي توليد توان، واحدهاي جداسازي هوا براي توليد نيتروژن و اكسيژن با خلوص بالا، زيرسيستم زيست‌توده براي توليد كربن به‌عنوان ماده ورودي براي توليد آمونياك در حلقه شيميايي، توليد گاز سنتز براي احتراق و توليد گرما و توان، و سيستم حلقه شيميايي توليد آمونياك است كه از يك چرخه رانكين براي بازيابي حرارت و توليد توان استفاده مي‌كند. مدل‌سازي و شبيه‌سازي‌هاي ترموديناميكي با استفاده از نرم‌افزارهاي MATLAB و Aspen Plus انجام شده و ارزيابي‌هاي انرژي، اگزرژي، اقتصادي و زيست‌محيطي سيستم مورد بررسي قرار گرفته‌اند. نتايج نشان مي‌دهد اين سيستم قادر به توليد 2240 كيلوگرم آمونياك در ساعت است. همچنين اين سيستم 78/22 مگاوات توان توليد مي‌كند و هزينه ترازشده توليد آمونياك براي اين سيستم 638 دلار بر تن آمونياك به‌دست آمده است. استفاده از حلقه شيميايي به‌جاي سيستم تركيبي الكترولايزر غشاي تبادل پروتون و فرآيند هابر-بوش، منجر به كاهش تخريب اگزرژي، كاهش 50 درصدي انتشار دي‌اكسيدكربن و كاهش 40 درصدي در هزينه كلي سيستم براي توليد مقدار مشابهي از آمونياك مي‌شود. با اين حال، اين سيستم به راكتورهاي دماي بالا و شبكه‌هاي تبادل حرارتي پيشرفته نياز دارد و به‌طور كلي، نتايج نشان مي‌دهد كه اين روش مي‌تواند مسيري پايدارتر، مقرون‌به‌صرفه‌تر و زيست‌سازگارتر براي توليد آمونياك سبز از زباله‌هاي جامد شهري و منابع تجديدپذير فراهم كند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/09/15
  • عنوان به انگليسي
    Technical an‎d economic analysis of an ammonia production system using renewable energies
  • تاريخ بهره برداري
    10/14/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    دانيال حسين زاده الهرد

  • چكيده به لاتين
    Ammonia plays a vital role in agriculture an‎d energy storage; however, the conventional method of its production through the Haber-Bosch process is energy-intensive an‎d associated with high carbon dioxide emissions. In this study, the design an‎d analysis of a novel ammonia production system based on renewable energy (combining solar energy an‎d biomass) is presented. This system utilizes a chemical looping approach for ammonia synthesis, which eliminates the need for direct hydrogen supply an‎d high-pressure operation. The system components include solar thermal subsystems with both Rankine an‎d advanced Rankine cycles for power generation, air separation units for producing high-purity nitrogen an‎d oxygen, a biomass subsystem for carbon production as a feedstock for ammonia generation in the chemical loop, synthesis gas production for combustion an‎d heat an‎d power generation, an‎d a chemical looping ammonia synthesis system that incorporates a Rankine cycle for heat recovery an‎d power production. Thermodynamic modeling an‎d simulations have been conducted using MATLAB an‎d Aspen Plus, an‎d the system has been eva‎luated from energy, exergy, economic, an‎d environmental perspectives. The results show that the system can produce 2240 kg of ammonia per hour an‎d generate 22.78 MW of power, with a levelized cost of ammonia production estimated at $638 per ton. Replacing the conventional PEM electrolyzer an‎d Haber-Bosch combination with the chemical looping system results in reduced exergy destruction, a 50% reduction in CO2 emissions, an‎d a 40% decrease in overall system cost for producing the same amount of ammonia. However, the system requires high-temperature reactors an‎d advanced heat exchange networks. Overall, the results suggest that this method can offer a more sustainable, cost-effective, an‎d environmentally friendly pathway for green ammonia production from municipal solid waste an‎d renewable resources.
  • كليدواژه هاي فارسي
    انرژي خورشيدي , گاز‌سازي زيست‌توده , شبيه‌سازي Aspen Plus , تحليل اگزرژي و اقتصادي , كاهش انتشار دي‌اكسيد كربن , حلقه شيميايي توليد آمونياك
  • كليدواژه هاي لاتين
    Solar energy , biomass gasification , Aspen Plus simulation , exergy an‎d economic analysis , carbon dioxide emission reduction , chemical looping ammonia synthesis
  • Author
    Danial Hosseinzadeh Alherd
  • SuperVisor
    Dr.Ayat Ghareghani