12719

12719

شبيه سازي جذب سطحي دي اكسيدكربن در راكتور بستر سيال

كارشناسي ارشد

شيمي - طراحي، شبيه سازي و كنترل فرايند

دي ماه 1392

دي ماه 1392

دكتر شاهرخ شاه حسيني - دكتر احد قائمي

چكيده يكي از روش¬هاي جداسازي گاز دي¬اكسيدكربن جذب سطحي مي¬باشد. با توجه به راندمان انتقال جرم بالا، مقاومت كم در مقابل نفوذ و اختلاط محوري بين فازهاي در حال تماس در فرايند جذب سطحي، استفاده از اين روش براي جداسازي دي¬اكسيدكربن مناسب به نظر مي¬رسد. مدل¬سازي رياضي فرايند جذب واكنشي دي¬اكسيدكربن روي سطح اكسيدكلسيم در راكتور بستر سيال توسط افراد بسياري انجام گرفته است. از آن¬جايي كه هيدروديناميك بستر سيال پيچيده است، روش¬هاي CFD براي توصيف اين فرايند مناسب¬تر به نظر مي¬رسند. لذا در اين تحقيق شبيه¬سازي دوبعدي هيدروديناميك و انتقال جرم يك راكتور بستر سيال جذب واكنشي دي¬اكسيدكربن با استفاده از جاذب اكسيدكلسيم انجام گرفته است. هيدروديناميك بستر با اندازه مش mm 3 و انتخاب ضريب تبادل بين فازي گيداسپاوو شبيه¬-سازي گرديد و با مقايسه¬ي مقادير سرعت و كسر حجمي فاز جامد با مقادير كسر حجمي و سرعت محوري فاز جامد درون يك بستر سيال بدون واكنش كه توسط لوها و همكارانش بدست آمده است، اعتبارسنجي شد. براي بررسي انتقال جرم كه در اثر واكنش، از فاز گاز به جامد انجام مي¬گيرد، از معادله¬ي سينتيك واكنش بين اكسيدكلسيم و دي¬اكسيدكربن (ابانادز و همكارانش) استفاده شد. براي اين كار، كد مربوط به سينتيك واكنش به نرم¬افزار متصل گرديد. پس از انجام شبيه¬سازي، ميزان جذب دي¬اكسيدكربن در ارتفاع¬هاي مختلف از ستون بدست آمد و با داده¬هاي تجربي مقايسه شد. ميزان خطاي مربوط به مقدار دي¬اكسيدكربن جذب¬شده در طول ستون برابر با 27 درصد و بازده جذب برابر با 65 درصد بدست آمد. با بررسي اثر سرعت گاز ورودي و دماي گاز ورودي بر مقدار دي¬اكسيدكربن جذب شده، مشاهده شد كه با افزايش سرعت گاز ورودي ميزان جذب كاهش مي¬يابد. هم¬چنين افزايش دماي گاز ورودي تأثير منفي روي جذب دارد. با كاهش ارتفاع اوليه¬ي جاذب در بستر (مقدار جاذب مورد استفاده) نيز مقدار جذب كاهش مي¬يابد. در ضمن فعاليت جاذب پس از گذشت 20 دقيقه به علت ايجاد كربنات كلسيم روي سطح جاذب كاهش مي¬يابد؛ تا جايي كه در زمان حدود 40 دقيقه تقريباً غير فعال مي¬شود. اين رفتار با كاهش سرعت واكنش در زمان-هاي بعد از 20 دقيقه مشاهده شد. واژه‌هاي كليدي: جذب سطحي، دي¬اكسيدكربن، اكسيد كلسيم، شبيه¬سازي CFD، راكتور بستر سيال