23719

مطالعه تجربي جذب دي اكسيد كربن با استفاده از آمين بر پايه چارچوب هاي آلي فلزي

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1396-1399

28/08/1399

دكتر شاهرخ شاه حسيني

دكتر وحيد صفري فرد

مهندسي شيمي

گزارش¬ها حاكي از آن است كه دماي كره زمين در قرن 21 به علت انتشار بيش از حد گازهاي گلخانه¬اي در حال افزايش است. اكثر منابع مهم انتشار گازهاي گلخانه¬اي به ويژه كربن¬دي¬اكسيد كه مهم¬ترين گاز گلخانه-اي مي¬باشد، نيروگاه¬هاي برق هستند كه برق را با سوخت¬هاي فسيلي توليد مي¬كنند. بنابراين راه¬حلي براي جلوگيري از افزايش دماي كره زمين، حذف كربن¬دي¬اكسيد از منابع انتشار آن و ثبات غلظت آن در جو مي-باشد. بسترهاي جامد در بسياري از صنايع مانند صنايع مرتبط با توليد انرژي، صنايع شيميايي، زيست محيطي و پتروشيمي كاربرد فراواني يافته¬اند. نبود دانش كافي از مباني جريان¬هاي درون بستر به همراه مكانيزم¬هاي پديده¬هاي انتقال، منجر به ايجاد مشكلات فراواني در طراحي و افزايش مقياس اين تماس¬دهنده-هاي گاز- جامد شده است. در اين پايان¬نامه در ابتدا به روش¬هاي كلي جداسازي و بسترهاي ذخيره¬سازي كربن دي اكسيد پرداخته مي¬شود سپس فناوري¬هاي موجود براي جمع¬آوري اين گاز به ويژه جذب توسط جاذب¬هاي جامد مورد بررسي قرار مي¬گيرد و در نهايت به طور خاص به جذب كربن دي اكسيد توسط چارچوب¬هاي آلي فلزي عامل دار شده با آمين پرداخته خواهد شد. در بخش سنتز چارچوب آلي-فلزي، به ميزان بازدهي سنتز و آناليزهاي مربوط و نحوه سنتز پرداخته خواهد شد. ميزان بازدهي سنتز نهايي در اين پژوهش 5/64%، سطح ويژه ذرات m2/gr 150 و قطر ذرات 300 ميكرون به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار مربوطه، بهينه سازي و طراحي آزمايشات صورت گرفته و پارامترهاي مربوطه بررسي خواهند شد. در قسمت بعدي به بررسي اجزاء دستگاه طراحي شده جهت انجام فرايند جذب در بستر جامد پرداخته خواهد شد. در بخش آزمون ميزان جذب كربن دي اكسيد به وسيله اين جاذب، شرايط احياء جاذب در آون 120 درجه سانتي گراد به مدت 1 ساعت، جواب بهينه حاصل از آزمايشات در دماي 20 درجه سانتي گراد و مقدار 55/0 گرم و ظرفيت جذب mmolCO2/grSorbent 103/9 حاصل شد. همچنين در اين پژوهش اثر دما بر فرايند جذب كربن دي اكسيد توسط چارچوب آلي – فلزي عامل¬دار شده با آمين بررسي و نتايج گزارش خواهند شد.

1400/03/04

An Experimental Study Of Carbon Dioxide Capture Using Amine Functionalized Metal Organic Frameworks

11/19/2021 12:00:00 AM

Global temperatures are reported to be rising in the 21st century due to over-emission of greenhouse gases. Most important sources of greenhouse gas emissions, especially carbon dioxide, which is the most important greenhouse gas, are power plants that generate electricity with fossil fuels. Therefore, the solution to prevent global warming is to remove carbon dioxide from its sources of emissions and stabilize its concentration in the atmosphere. Solid substrates have been widely used in many industries such as energy related industries, chemical, environmental and petrochemical industries. Lack of sufficient knowledge of the basics of in-bed flows along with the mechanisms of transmission phenomena has led to many problems in the design and scale of these gas-solid contactors. In this thesis, first the general methods of separation and storage of carbon dioxide are discussed, then the existing technologies for the collection of this gas, especially adsorption by solid adsorbents, are examined. Finally, the adsorption of carbon dioxide by amine-functionalized metallic organic frameworks will be specifically addressed. In the synthesis section of the organic-metal framework, the efficiency of synthesis and related analyzes and the method of synthesis will be discussed. The final synthesis efficiency in this study was 64.5%, the specific surface area of particles was 150 m2 / gr and the particle diameter was 300 microns. Then, using the relevant software, optimization and design of experiments will be performed and the relevant parameters will be checked. In the next part, we examine the components of the device designed to perform the adsorption process in the fixed bed will be paid. In the test section, the amount of carbon dioxide adsorption by this adsorbent, the conditions of reducing the adsorbent in the oven at 120 ° C for 1 hour, the optimal result of the experiments at 20 ° C and the amount of 0.55 g and the adsorption capacity of 9.103 mmolCO2/grSorbent Was obtained. Also in this study, the effect of temperature on the process of carbon dioxide adsorption by amine-activated organic-metallic framework will be investigated and the results will be reported.

بستر جامد , كربن دي اكسيد , چارچوب آلي فلزي , گازهاي گلخانه اي , جاذب هاي جامد

Fixed Bed , Carbon Dioxide , Metal Organic Framework , Greenhouse Gases , Solid Sorbents