امکان سنجی بازیافت CO2 از طریق Post Combustion در صنعت سیمان آبیک به منظور کاهش گازهای گلخانه ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران*(مسئول مکاتبات)

2 استادیار دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

3 استادیار دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب.

4 کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

چکیده

گرم شدن کره زمین در نتیجه افزایش انتشار گازهای گلخانه ای از جمله CO2 است که پیامد آن تغییرات شدید آب و هوایی در کره زمین می باشد. از آن جایی که میزان خالص تولید گاز CO2 در صنعتی سیمان به دلیل مصرف سوخت های فسیلی و نیز فرایندهای شیمیایی تولید سیمان در مرحله حرارت دیدن مواد اولیه در حدود 15 الی 25% می باشد، این صنعت در میان صنایع و همچنین پس از نیروگاه ها و پالایشگاه ها بیشترین و بزرگ ترین تولید کننده گاز CO2 در جهان می باشد.
در این تحقیق، بررسی زمینه امکان سنجی فنی بازیافت CO2 در مجتمع سیمان آبیک با ظرفیت تولید سیمان در حدود 12500 تن در روز در دو خط تولید، به عنوان یکی از صنایع بزرگ سیمان کشور انجام گردید. مازوت به عنوان سوخت اصلی کوره ها در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. در اثر احتراق، گازهای خروجی از پیش گرمکن 5 مرحله ای شامل 5/24% حجمی گاز CO2، 6/7% H2O، 8/4% حجمی O2 و 1/63% گاز N2 می باشد. با توجه به آنالیز گازهای خروجی از دودکش سیمان آبیک و با توجه به امکانات موجود کارخانه، جذب CO2 با فرایند پس احتراق به روش جذب شیمیایی با حلال مونواتانول آمین (MEA) توسط نرم افزار HYSYS طراحی و تجهیزات مورد نیاز سیستم فرآیند، شبیه سازی و بهینه گردید و ابعاد کلیه اجزای سیستم نیز تعیین شد.
نتایج این تحقیق نشان می دهد که در این صنعت امکان جذب حدور 117 تن در ساعت گاز CO2 با راندمان 97% و دمای 53 درجه سانتی گراد به همراه مقداری رطوبت، اکسیژن، نیتروژن  که به ترتیب حدود kg/h1179، kg/h 5/2، kg/h 5/12 می باشد، وجود دارد که می توان آن را پس از فشرده سازی به مایع تبدیل کرده و جهت انتقال به مراکز مصرف آماده نمود.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

فصلنامه انسان و محیط زیست، شماره 20، بهار 91

 

امکان سنجی بازیافت CO2 از طریق Post Combustion در صنعت سیمان آبیک به منظور کاهش گازهای گلخانه ای

 

فریده عتابی[1]*

Far-atabi@jamejam.net

آبتین عطایی1

احمد خوشگرد[2]

فرزانه کیانی[3]

چکیده

گرم شدن کره زمین در نتیجه افزایش انتشار گازهای گلخانه ای از جمله CO2 است که پیامد آن تغییرات شدید آب و هوایی در کره زمین می باشد. از آن جایی که میزان خالص تولید گاز CO2 در صنعتی سیمان به دلیل مصرف سوخت های فسیلی و نیز فرایندهای شیمیایی تولید سیمان در مرحله حرارت دیدن مواد اولیه در حدود 15 الی 25% می باشد، این صنعت در میان صنایع و همچنین پس از نیروگاه ها و پالایشگاه ها بیشترین و بزرگ ترین تولید کننده گاز CO2 در جهان می باشد.

در این تحقیق، بررسی زمینه امکان سنجی فنی بازیافت CO2 در مجتمع سیمان آبیک با ظرفیت تولید سیمان در حدود 12500 تن در روز در دو خط تولید، به عنوان یکی از صنایع بزرگ سیمان کشور انجام گردید. مازوت به عنوان سوخت اصلی کوره ها در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. در اثر احتراق، گازهای خروجی از پیش گرمکن 5 مرحله ای شامل 5/24% حجمی گاز CO2، 6/7% H2O، 8/4% حجمی O2 و 1/63% گاز N2 می باشد. با توجه به آنالیز گازهای خروجی از دودکش سیمان آبیک و با توجه به امکانات موجود کارخانه، جذب CO2 با فرایند پس احتراق به روش جذب شیمیایی با حلال مونواتانول آمین (MEA) توسط نرم افزار HYSYS طراحی و تجهیزات مورد نیاز سیستم فرآیند، شبیه سازی و بهینه گردید و ابعاد کلیه اجزای سیستم نیز تعیین شد.

نتایج این تحقیق نشان می دهد که در این صنعت امکان جذب حدور 117 تن در ساعت گاز CO2 با راندمان 97% و دمای 53 درجه سانتی گراد به همراه مقداری رطوبت، اکسیژن، نیتروژن  که به ترتیب حدود kg/h1179، kg/h 5/2، kg/h 5/12 می باشد، وجود دارد که می توان آن را پس از فشرده سازی به مایع تبدیل کرده و جهت انتقال به مراکز مصرف آماده نمود.

 

کلمات کلیدی: احیاء بیولوژیکی، کربن مستعمل دانه ای، غلظت میکروبی (MLSS)، راندمان احیاء.

 

مقدمه

 

غلظت گازهای گلخانه ای مانند CO2 در جو زمین از اوایل صنعتی شــدن تا کنون از ppm 20  به  ppm 50 افزایش یافته و در سال 2001 به بیشترین حد غلظت خود طی 420,000 سال اخیر رسید (1). انتشار جهانی CO2از سال 2000 با نرخ رشد 3% همراه بوده است. چنانچه روند رشد کنونی ادامه یابد، در سال 2010 انتشار جهانی از مقدار آن در سال 2000 به اندازه 33% بیشتر شد. این امر در حالی است که بر اساس گزارش آژانس بین المللی انرژی (IEA)، حدود81% تقاضای انرژی کل جهان برای زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی است. همچنین IEA  پیش بینی کرده است که تا سال 2040 میزان تقاضای انرژی کل جهان 2 برابر خواهـد شـــد. انتظار می رود که بخش اعظم این درخواست انرژی توسط سوخت های فسیلی تامین می شود. این افزایش مصرف سوخت های فسیلی سبب افزایش انتشار  CO 2 در جو زمین می شود. بر اساس شکل 1 میزان انتشار CO2 در جهان تاسال 2050 بیشتر از مقدار فعلی آن خواهد شد. حتی خوشبینانه ترین پیش بینی ها نشان می دهند که میزان انتشار CO2 در جهان در سال 2050 بیشتر از هدف IPCC که مقدار آن 80 -50 درصد است، خواهد بود(2).


 

 

شکل 1- روند انتشار  CO2در جهان طی سال های 1990 الی 2050 (2)

 

 


تقریباً یک سوم CO2 منتشر شده، نتیجه و محصول اشتعال سوخت های فسیلی است که در حال حاضر مهم ترین  منابع انرژی در کره زمین محسوب می شوند. بنابراین مهم ترین  منابع انتشار CO2 در جهان  نیروگاه ها  و بعد از آن صنایع، از جمله صنایع سیمان، آهن، فولاد، پالایشگاه نفت و بخش حمل و نقل می باشد (3و2). در میــان صنــایع، صنعت سیـمان مهم ترین و بزرگ ترین منبع انتشار CO2 در جهان است(4). حدود 5% CO2 منتشر شده در جهان مربوط به صنعت سیمان می باشد، که از آن مقدار نیمی مربوط به فرآیند تولید سیمان (تبدیل سنگ آهک به آهک تصفیه شده) و نیمی دیگر مربوط به فرآیند احتراق می باشد (4). جدول 1، درصد حجمی CO2 در گازهای خروجی از دودکش این منابع را نشان می دهد. 

پیش بینی شده است که  طی سال های 1990 الی 2030 سهم انتشار CO2 در کارخانجات سیمان در جهان از 10/1 % به 03/4% افزایش خواهد یافت(5). میزان تولید جهانی سیمان از 594 میلیون تن در سال 1970 به 2284 میلیون تن در سال 2005 رشد صعودی داشته است، که بخش اعظم این رشد در کشورهای در حال توسعه رخ داده است. از مهم ترین  این کشورها، چین می باشد که 47% تولید جهانی سیمان را به خود اختصاص داده است. در حالی که  کشورهای هند، تایلند، برزیل، ترکیه، اندونزی، ایران، مصر و ویتنام و عربستان صعودی در سال 2005حدود 2/17% تولید سیمان در جهان را به خود اختصاص داده اند (6).

جدول 1- درصد حجمی CO2 درگاز خروجی از دودکش صنایع و نیروگاه های مختلف (3)

نوع کارخانه یا نیروگاه

درصد CO2 در گاز دودکش

سیمان

25 – 15

آهن و فولاد

20 – 15

آمونیاک (گاز دودکش)

8

آمونیاک (CO2 خالص)

جریان خالص

پالایشگاه ها

18 – 3

مجتمع پتروشیمی

13 – 8

نیروگاه NGCC[4]

3

نیروگاه [5]IGCC

6

نیروگاه با بویلر و سوخت گاز طبیعی

8

نیروگاه با بویلر و سوخت زغال سنگ

15

 

در آخرین کنفرانس کیوتو، بسیاری از کشورها موافقت خود را جهت کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای  اعلام کردند.

یکی از چالش ها و اقدامات جدی طی سال های اخیر، تلاش در جهت کاهش انتشار CO2 است. همچنین بنا بر تاکید آژانس بین المللی انرژی تا سال 2050 بایستی سالانه تا 5/7 میلیارد تن از CO2 از جو زمین جمع آوری و ذخیره سازی شود(2و7).

روش جـذب و ذخیره سازی دی اکسیدکربن (CCS)[6] می تواند روش مناسبی برای کاهش میزان انتشار CO2 در مقیاس زمانی کوتاهی باشد. این تکنولوژی پتانسیل قابل توجهی برای کاهش انتشار CO2 طی10 الی 20 سال آینده دارد. همچنین در صورتیکه CCS تا سال 2020 کاربردی شود، موجب کاهش چشم گیر غلظت CO2 شده و راه را برای رسیدن به استفاده از سوخت های فسیلی در نیروگاه ها و صنایع هموار می سازد (8). محاسبات نشان می دهد که بهره گیری و اجرای CCS در مقیاس وسیع می تواند میزان انتشار گاز CO2 را در اروپا به میزان 54%و در کل جهان به میزان 33% تا سال 2050 در مقایسه با میزان غلظت CO2 موجود در جو در سال 2001 کاهش دهد (2).

با استفاده از تکنولوژی CCS، دی اکسیدکربن حاصل از احتراق سوخت های فسیلی منابع مختلف  جمع آوری و متراکم شده، سپس به مایع تبدیل و منتقل می شود و در نهایت به روش  ایمن در اعماق زمین در ساختار زمین شناسی مناسب ذخیره سـازی می گردد. تکنولوژی های متفاوتی از CCS در نیروگاه ها و صنایع مختلف وجود دارد که در همه آنها حجم قابل توجهی از CO2 جذب گردیده و جهت مصارف صنایع گوناگون همچون صنایع شیمیایی، جوشکاری و ریخته گری، صنایع غذایی مانند نوشابه های گاز دار و کنسرو سازی، کشتارگاه ها و همچنین صنایع نفت و گاز و پتروشیمی جهت تزریق به چاه های نفت با هدف افزایش برداشت نفت استفاده می گـردد(2و3). انــواع تکنولوژی های بازیافت CO2 به صورت شماتیک در شکل 2 نشان داده شده است .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 2- انواع تکنولوژی های بازیافت  CO2(9)


تاکنون روش های گوناگونی در ارتباط با جذب شیمیایی CO2توسط حلال های متفاوت از دودکش نیروگاه ها و صنایع ارایه گردیده است: آنا کوری[7] و همکارانش در لندن در سال 2010 تکنولوژی پس احتراق را جهت جذب دی اکسید کربن در نیروگاه برق با سوخت فسیلی شبیه سازی کردند و نتایج نشان داد که حدود 80% انتشارات گاز CO2 کاهش یافت (10). مرکل[8] و همکارانش در ایالات متحده در سال 2009 جذب   CO2 به وسیله تکنولوژی پس احتراق در نیروگاه توسط ممبران را ارایه کردند (11). اریک فاور[9] در فرانسه در سال 2007 روش بازیافت CO2 از فرایند پس احتراق (12) و دی. جی. بارکر [10] و همکارانش روش های بازیافت CO2  اعم از پس احتراق و احتراق با اکسیژن خالص را در صنایع سیمان بررسی نمودند(4). ابوزهرا و همکارانش روش های جذب CO2 در نیروگاه و مطالعات اقتصادی  در مورد  حلال مونواتانول آمین در روش جذب شیمیایی را درسال 2007 درهلند انجام دادند (13). فیگوروآ [11] در ایالت متحده در سال 2008 در مورد هر یک از تکنولوژی های پیشرفته بازیافت CO2 مطالعه ای  انجام دادند (14). همچنین در مـورد انواع حلال های جذب شیمیایی دی اکسید کربن مطالعات و تحقیقات بسیاری شده که از جمله آنها می توان به مطالعات آرونو[12] و همکارانش در نروژ در سال 2009در مورد انتخاب حلال مناسب جهت بازیافت دی اکسید کربن(15) و تحقیقات انجام شده توسط آن چاین یه[13] در تایوان در سال 1999 در رابطه با  مقایسه حلال های آمین و مونواتانول آمین جهت کاهش CO2 (16) و همچنین تحقیق لین و شیو [14]در تایوان در سال 1999 در رابطه با مدل سازی بازیافت CO2 به وسیله دو نوع حلال مونواتانول آمین و مونو دی اتانول آمین در ستون جذب اشاره نمود (17).

اما در داخل کشور در این زمینه تاکنون پروژه ای عملی انجام نشده است، تنها پروژه مطالعاتی در زمینه بازیافت و ذخیره CO2 در نیروگاه ها توسط پژوهشگاه نیرو انجام شده است که از آن جمله می توان به پروژه ای که در سال 1385 در نیروگاه شهید رجایی(18) و پروژه دیگری که در رابطه با طراحی سیستم بازیافت دی اکسید کربن از توربین گاز پالایشگاه سرخان واقع در بندر عباس در سال 1385انجام شد،  اشاره نمود(7). از سال 1950 الی 2002 سهم تولید سیمان در ایران از کل سیمان تولیدی در دنیا از 04/0 % به حدود 61/1% روند صعودی داشته که این مطلب بیانگر میزان افزایش انتشار CO2 در ایران نیز می باشد. کشور ایران از نظر تولید سیمان در دنیا در بین 20 کشور اول و در آسیا جزء 8 کشور اول می باشد. مصرف سرانه سیمان در ایران از حدود 50 کیلوگرم در سال 1348 به 465 کیلوگرم در سال 1382 رسیده و برنامه تولید در سال 1383، 32 میلیون تن سیمان بوده است(19).

در این تحقیق امکان سنجی استفاده از روش پس احتراق به وسیله جذب شیمیایی توسط جاذب مونواتانول آمین  MEA)) در سیمان آبیک قزوین مورد بررسی قرار گرفته و شبیه سازی سیستم بازیافت CO2 با استفاده از نرم افزار HYSYS صورت گرفت. با تهیه کلیه اطلاعات ورودی مورد نیاز و انجام محاسبات ترمودینامیکی گازهای حاصل از احتراق و آنالیز دود خروجی از کارخانه سیمان، فرآیند مذکور شبیه سازی و از نظر مصرف مواد و انرژی بهینه گردید و سپس ابعاد بهینه کلیه اجزای سیستم نیز تعیین شد.

 

مواد و روش ها

در این تحقیق به منظور بررسی امکان سنجی برای اجرای فرایند شبیه سازی بازیافت CO2، در صنعت سیمان آبیک، آنالیز دود خروجی از دودکش این صنعت انجام شد. از میان کلیه روش ها، تنها روشی که انجام آن در صنعت سیمان امکان پذیر است، روش پس احتراق  به وسیله جذب شیمیایی و فرایند غشاء و روش خالص سازی توسط اکسیژن می باشد. و از بین این دو روش، تکنولوژی پس احتراق به وسیله جذب شیمیایی روشی است که با امکانات موجود مجتمع صنعتی سیمان آبیک سازگار است، زیرا یک تکنولوژی انتهایی است که می تواند بر پروسه احتراق تا تولید CO2 منطبق گردد، و بر روی گازهای خروجی حاصل از هر نوع سوختی به کار می رود.

به منظور انجام فرایند بازیافت CO2 لازم است حلال مناسبی انتخاب گردد، تا بتواند باگاز CO2 واکنش مناسبی انجام داده و مقدار انرژی کمتری نیز مصرف نماید. از میان حلال های مورد استفاده ، آلکالوآمین ها بیشترین کاربرد را دارند و در میان آن ها مونواتانول آمین به علت بازده بالا و تولید فراوان آن در داخل کشور به عنوان حلال مورد استفاده در فرایند جذب CO2 در این تحقیق انتخاب گردید. سپس فرایند بازیافت CO2 به وسیله نرم افزار HYSYS (version6)شبیه سازی شد و آنالیز دودکش کارخانه سیمان آبیک به عنوان اطلاعات ورودی به نرم افزار داده شد و تجهیزات مورد استفاده در فرایند بازیافت انتخاب گردید. سپس سیستم طراحی شده از نظر میزان مصرف مواد و انرژی بهینه (Optimize) گردید و ابعاد مناسب برای کلیه تجهیزات فرایند نیز محاسبه شد.

 

کارخانه سیمان آبیک

     مجتمع صنعتی سیمان آبیک قزوین با دوخط تولید و با ظرفیت اسمی ton/day 12500 تن در روز یکی از کارخانجات بزرگ سیمان کشور محسوب می شود.

در مجتمع صنعتی سیمان آبیک بطور عمده سه نوع منبع انرژی شامل مازوت، گاز طبیعی و برق مصرف می گردد. مازوت به عنوان سوخت اصلی کوره ها مورد استفاده قرار می گیرد. مقدار مصرف گاز در حد پایینی قرار دارد و مقداری از آن همراه با  مازوت در کوره ها به مصرف می رسد و مقداری نیز به مصارف آسیاب ها و سنگ شکن ها می رسد. تامین روشنایی، گرمایش و سرمایش نیز از جمله مصارف برق می باشد. مصرف سوخت مازوت دی اکسید کربن تولیدی بیشتری را به همراه داشته و این امر به دلیل ویژگی این سـوخت به عنــوان سوخت هایی با کربن بالا می باشد. مطابق با تحقیقات انجام شده در یک واحد تولید سیمان کشور جهت مقایسه مصرف مازوت و گاز طبیعی در سیستم پخت، مشخص گردید که حجم گازهای خروجی از پیشگرمکن برای تولید یک کیلو گرم کلینکر در صورت استفاده از سوخت مازوت و گاز طبیعی، به ترتیب برابر با حدود 2622/1 و حدود Nm3 2999/1 می باشد. بنابراین حجم گازهای خروجی از دودکش در صورت استفاده از سوخت گازی افزایش می یابد، اما با توجه به آنالیز گاز خروجی مشخص گردید، که در حالت استفاده از مازوت 5/24% از گاز خروجی را گاز  CO2 تشکیل می دهد، در حالی که  در صورت استفاده از گاز طبیعی این مورد تنها 19/9% است. بنابراین برای تولید هر کیلوگرم از کلینکــر به هنـگام استفاده از مازوت Nm3653/1 و در صــورت استفــاده از گاز طبیـعی Nm3 1298/0گــاز دی اکسید کربن حاصل می شود. میزان و درصد گازهای مختلف در ترکیب گازهای خروجی از پیشگرمکن با توجه به منابع تولید آن به شرح ذیل قابل محاسبه می باشد:


از کلسیناسیون مواد خام             از احتراق سوخت        =  CO2

 60850    ( 103    32/40)     (1255/0   163587 )    =  CO2

از رطوبت مواد خام                        از احتراق سوخت      H2O =

 18863    ( 103    49/1)      (1062/0   163587 )   H2O =

از ایرلیفت مواد خام و مجموع هوای نفوذی                     از احتراق سوخت        O2 =

 11890    ( 103    21/0) (56/16+ 49/6 + 47/19)        (0181/0   163587 )   O2 =

از ایرلیفت مواد خام و مجموع هوای نفوذی                   از احتراق سوخت        N2 =

 156314    ( 103    79/0) (56/16+ 49/6 + 47/19)        (7502/0   163587 )   N2 =

 

 

در جدول 2 نتایج حاصل از آنالیز گاز خروجی از پیشگرمکن 5 مرحله ای در کارخانه سیمان آبیک نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

                                                                    


جدول 2-نتایج حاصل از آنالیز گاز خروجی از پیشگرمکن 5 مرحله ای در کارخانه سیمان آبیک (19)

ترکیبات گاز خروجی از پیشگرمکن

درصد حجمی

حجم (Nm3/h)

CO2

5/24

60850

H2O

6/7

18863

O2

8/4

11890

N2

1/63

156314

جمع

100

917/247  103 

 

 

 

واحدهای مستقر در شهرک صنعتی سمنان

 

از مجموع 774 واحد مستقردر شهرک، تعداد 300 واحد فعال و در حال بهره برداری و 474 واحد غیر فعال (زمین، در حال ساخت، راکد و ...) می‌باشند. در جدول 3 به تعداد واحدهای فعال در هر رسته که آن ها را می توان به 9رسته مختلف شامل صنایع غذایی، شیمیایی، فلزی، سلولزی، برق و الکترونیک، نساجی، خدماتی، کانی غیر فلزی و سایر صنایع تقسیم کرد، اشاره شده است.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 3- طبقه بندی واحدهای فعال مستقر در شهرک صنعتی سمنان  (19)

نوع فعالیت و رسته صنعتی

تعداد واحد فعال

جمعیت فعلی

غذایی

21

493

شیمیایی

82

1973

فلزی

96

2450

سلولزی

13

707

برق و الکترونیک

16

348

نساجی

23

1275

خدماتی

25

127

کانی غیر فلزی

16

177

سایر

8

464

مجموع

300

8014

 

 



بنابراین حجم کل گازهای خروجی از پیشگرمکن با توجه به جدول 2 برابر با Nm3/h  103 917/247 می باشد. این گاز با دمای در حدود 300 درجه سانتی گراد با سرعت m/s 04/21 و دبی حجمی m3/h 647,348  از پیشگرمکن خارج شده و وارد جو زمین می گردد. با توجه به غلظت CO2 در گازهای خروجی از دودکش کارخانه سیمان آبیک در حدود 5/24% که نیمی از آن مربوط به فرآیند احتراق و نیمی دیگر مربوط به فرآیند کلسیناسیون مواد خام می باشد، بازیافت و ذخیره CO2 از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق از میزان غلظت گازهای SOx و NOx به علت پایین بودن غلظت  آن ها در گازهــای خروجــی و نیز از  ذرات گرد و غبار به دلیل حذف آن ها توسط الکترو فیلترهایی که بعد از دودکش قرار دارند،  چشم پوشی شده است(19).

 

شبیه سازی فرآیند بازیافت CO2

برای انجام بازیافت CO2، حلال مناسبی جهت انجام واکنش با گاز CO2 ، با مصرف انرژی کم و قیمت مناسب انتخاب گردید. از میان حلال های مورد استفاده، آلکالوآمین ها بیشترین کاربرد را دارند و در میان آن ها مونواتانول آمین به علت بازده بالا و تولید فراوان آن به ویژه در صنایع پتروشیمی داخل کشور (مانند پتروشیمی اراک) به عنوان حلال مورد استفاده در فرایند بازیافت CO2 انتخاب گردید. آنالیز دودکش کارخانه سیمان آبیک به عنوان اطلاعات ورودی مطابق با جدول 4 و 5 به نرم افزار Hysys  (version6) داده شد .

 

جدول 4-مشخصات جریان دود ورودی به سیستم فرآیند بازیافت CO2

Vapor Phase

Overall

Stream Name

00/1

00/1

Vapor /Phase Fraction

300

300

Temperature (C)

3/101

3/101

Pressure (kpa)

104× 107/1

104× 107/1

Molar Flow (kgmole/h)

105× 471/3

105× 471/3

Mass Flow (kg/h)

104×526/2-

104×526/2-

Molar Enthalpy(kcal/kgmole)

5/805-

5/805-

Mass Enthalpy (kJ/kg)

108× 796/2-

108× 796/2-

Heat Flow (kJ/h)

جدول5-ترکیبات جریان دود ورودی به سیستم فرآیند بازیافت CO2

Mass Flow(kg/h)

Mole Fraction

Molar Flow

(kgmole/h)

Composition

Vapor

Overall

Vapor

Overall

Vapor

Overall

9512/111381

9512/111381

2450/0

2450/0

8500/2530

8500/2530

CO2

2951/14143

2951/14143

07560/0

07560/0

0800/785

0800/785

H2O

8800/15866

8800/15866

0480/0

0480/0

8400/495

8400/495

O2

1802/182595

1802/182595

6310/0

6310/0

2300/6518

2300/6518

N2

0000/0

0000/0

00/0

00/0

00/0

00/0

MEAmin

3065/323987

3065/323987

00/1

00/1

0000/10330

0000/10330

Total


 

 

در ادامه با توجه با اطلاعات ورودی به نرم افزار Hysys (version6)، کلیه تجهیزات مــورد نیــاز جهت شبیه سازی فرآیند بازیافت مطابق با تحقیقات انجام شـده شبیه سازی گردید.

 

نتایج و بحث

با وارد کردن کلیه اطلاعات آنالیز در رابطه با دودکش کارخانه سیمان آبیک در نرم افزار، شبیه سازی فرآیند بازیافت CO2 انجام  گردید. در این شبیه سازی هدف، بازیافت گاز دی اکسید کربن با راندمان حدود 99% از جریان گازهای خروجی حاصل از احتراق کارخانه سیمان آبیک در نظر گرفته شده است. به صورت خلاصه مراحل جداسازی گاز CO2 به شرح زیر می باشد:  

  1. حلال در یک ستون جذب با گاز طبیعی یا جریان گاز حاوی CO2 تماس پیدا می کند.
  2. حلال با بخارات اسیدی CO2 واکنش داده و جـذب آن می شود. گاز خالص شــده از ستون خـــارج  می شود.
  3. حلال پر از CO2 در ستون جدا کننده که در آن فشار کاهش و درجه حرارت افزایش می یابد، بازیافت شـده و دی اکسید کربن از حـــلال آزاد می گردد.
  4. حلال خنک شده، و به ستون جذب بازگــردانـده می شود تا فرایند به صورت یک حلقه بسته ادامه یابد. بیشتر حلال های مورد استفاده در این روش حلال های غیر آلی می باشند.

طراحی سیستم شبیه سازی شده به گونه ای است که گاز خروجی از پیشگرمکن پس از عبور از الکتروفیلتر های موجود در کارخانه سیمان آبیک و گرفتن ذرات گرد و غبار مطابق با شکل 4، وارد سیستم جذب شده، اما قبل از آن لازم است تا بازیافت حرارت انجام گردد، بنابراین برای جریان گازی خروجی از دودکش که به عنوان خوراک وارد خط جذب CO2 می گردد و دارای دمایی در حدود300 درجه سانتی گراد و فشاری برابر باkpa 101می باشد، لازم است برای انجام مناسب فرایند جذب، دمای گاز ورودی به برج جذب نیز کاهش یابد. دراین مرحله گاز وارد سیستم بازیافت حرارت[15] (E-109) شده و دمای آن از 300 درجه سانتی گراد به 290 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. مطابق با شکل 4 جریان خروجی از دودکش بعد از عبور از مبدل حرارتی  (E-109) وارد هدایت کننده بخار (MIX-101) شده و در آن جا بخار کم فشار، توسط یک منبسط کننده (K-100) مایع می گردد. سپس جهت تنظیم دمــا وارد (E-100) شده و دمای جریان از 75 درجه سانتی گراد به 59 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. بعد از تنظیم دما، جریان وارد یک پمپ (p-100) شده و بعد از آن جریان وارد یک جدا کننده (TEE-100) می گردد و جریان به دو قسمت تقسیم می شود ( جریان 6و7) و هر جریان بعد از کاهش دما و تنظیم فشار آن مجدداً به مسیر خود باز می گردد. جریان (7) مجدداً به HRSG  E-109)) بر می گردد.

 


 

 

شکل 4- سیکل بازیابی حرارت از گرمای جریان گاز خروجی از دودکش  در فرآیند شبیه سازی بازیافت CO2

با استفاده از نرم افزار HYSYS


مطابـــق شــکل 5 دمــای خــروجــی از HRSG (E-109) در حدود 75 درجه سانتی گراد می باشد. جریان گاز خروجی از HRGS E-109)) به نام جــریــان Flue Gas4،  پس از عبور از کولر (E-101)  وکاهش دمای آن از حدود 75 درجه سانتی گــراد به حــدود 39 درجه سانتی گراد، جهت جذب رطوبت موجــود در گاز ورودی به فــرآینــد شبیه سازی وارد یک وسل جـدا کننده فــاز مایع و گاز (Two phase sep-1) می گردد تا فاز آب و گاز از یکدیگر جدا شده و آب اضافی از سیستم خارج گردد، زیرا آب اضافی مانع جذب گاز CO2 گردیده و با گاز CO2 ترکیب شده باعث بروز خوردگی در برج جذب می گردد.

مطابق شکل 5 آب اضافی با نام جریان Water1 با دمای 39 درجه سانتی گراد و فشار kpa 101 با راندمان 99% از سیستم جذب CO2 خارج می گردد و فاز گازی با نام جریان Flue Gas 5  از جدا کننده خارج می گردد. برای این که دما و فشار آن برای ورود به برج جذب تنظیم گردد، لازم است وارد یک دمنـده گردد تا دمای آن از 39 درجــه به 44 درجه سانتی گراد و فشار آن از bar 1 به bar 6/1 افزایش یابد. در ورودی برج جذب یک شیر کنترل جریان وجود دارد تا ورود جریان را به برج جذب کنترل نماید. 

سپس جریان گاز حاوی CO2 (Flue Gas 6) از پایین وارد برج جذب شده و حلال MEA  با نام جریان (حلال) در تماس با این جریان گازی قرار گرفته و در آن جا عمل جذب CO2 صورت می گیرد. بدین ترتیب جریان گازی مورد نظر مقدار زیادی از CO2 خود را از دست داده و تحت عنوان Clean Gas وارد جو می گردد.

 

 

 

 

 

 

 

شکل 5- فرآیند جدا سازی آب اضافی از فاز گازی در فرآیند شبیه سازی جذب CO2

 

 

            در محصولات بازیافت شده مطابق با جدول 6 میزان 8040/0% گاز CO2، حدود 4630/0% H2O، حدود 9853/99% گاز O2، حدود 9916/99% گاز N2 و حدود 0107/0%  MEA از برج جذب بازیافت شــده است و باقی مانده آن ها به صورت گاز پاک به جو زمین باز می گردد، که حاوی0028/0% گاز CO2، حدود 0334/0% آب، حدود 0681/0%اکسیژن، حدود 8956/0% گاز N2 و حدود 0001/0%  حلال  MEA می باشد. این گاز مطابق با جدول (7) با دمای 617 درجه سانتی گراد و فشار kpa 6/202  وارد جو می گردد. همچنین در جریان حلال غنی از CO2 که از برج جذب خارج می گردد، میزان CO2 جذب شده در حلال در حدود 1960/99%، حدود 5370/99% آب، حدود 0147/0 % اکسیژن، حدود 0084/0% گاز نیتروژن و حدود 9893/99% مونواتانول آمین وجود دارد. این مقادیر نشان دهنده میزان ترکیبات جذب شده در گاز ورودی به برج جذب است. این نتایج نشان می دهد که مقداری MEA همراه گازهای خروجی از برج جذب به صورت بخار وارد جو می گردد، که می توان آن را جزو تلفات حلال در نظر گرفت. مشخصات جریان گاز پاک در جدول 7 ارایه شده است.

 

 

 

جدول 6- مقادیر بازیافت شده گاز  CO2  ( بر حسب درصد)

 از برج جذب در فرآیند شبیه سازی جذب CO2

Rich Solvent

Clean Gas

        Composition

104× 503685/6

103× 797614/7

Flow Rate (kg/h)

1960/99

8040/0

CO2 (%)

5370/99

4630/0

H2O (%)

0147/0

9853/99

O2 (%)

0084/0

9916/99

N2 (%)

9893/99

0107/0

MEA min (%)

 

 

جدول 7- مشخصات جریان CLEAN GASخروجی از برج جذب

Vapor Phase

Overall

Stream Name

00/1

00/1

Vapor /Phase Fraction

617

617

Temperature (C)

6/202

6/202

Pressure (kpa)

7798 

7798 

Molar Flow (kgmole/h)

105× 183/2

105× 183/2

Mass Flow (kg/h)

2188 

2188 

Molar Enthalpy (kJ/kgmole)

15/78

15/78

Mass Enthalpy (kcal/kg)

107× 706/1 

107× 706/1 

Heat Flow (kcal/h)



مطابق شکل 6 گاز CO2 جدا شده، درحلال MEA جذب شده است و حلال غنی از CO2 از برج جذب با دمای حدود 82  درجه سانتی گراد و فشار bar 026/2 خارج شده و پس از انتقال حرارت توسط یک مبدل حرارتی و رساندن دمای آن حدود 91درجه سانتی گراد وارد برج احیای حلال MEA می گردد. افزایش دمای جریان گاز خروجی از برج جدا کننده از 82 درجه به 91 درجه سانتی گراد به منظور افزایش راندمان احیای حلال و جدا کردن گاز دی اکسید کربن می باشد. پس از ورود جریان Hot Rich MEA  به برج احیاء، حلال MEA از گاز CO2 جدا شده و جــریــان حــلال عاری از دی اکسید کربن با دمایی در حدود 7/119 درجه سانتی گراد و فشـــار bar 216/1 از برج احیـــاء خارج می شــود و به منظور تنظیم دما جهت استفاده مجدد و به عنوان جریان Lean MEA، وارد مبـــدل حرارتی شده و دمـــای آن به 92 درجه سانتی گراد می رسد. مقداری حلال MEA احیاء و با حلال ورودی (MEA make up)، مقداری آب              (Water make up) و مقدار آبی که از برج احیاء خـــارج می گردد، توسط یک میکسر مخلوط شده و با نام جریان Sol-Cool  جهت تنظیم دما برای ورود به برج جذب از میکسر خارج می گردد.

 

 

 

 

 

شکل6- ورود حلال غنی از CO2 به مبدل حرارتی و برج احیاء در فرآیند شبیه سازی بازیافت CO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

              مطابق شکل 7 جریان Sol-Cool جهت تنظیم دما وارد کولر  (E-103) گردیده و دمای آن از 89 درجه سانتی گراد به 72 درجه سانتی گراد کاهش می یابد، سپس مجدداً برای کاهش دما وارد کولرهای (E-104, E-105) گردیده و دمای آن در نهایت به 39 درجه سانتی گراد کاهش می یابد. برای افزایش فشار حلال ورودی به برج جذب از یک پمپ استفاده گردیده و فشار آن در حدود یک بار افزایش می یابد و  در نهایت حلال با فشار bar 026/2 و دمای 40 درجه سانتی گراد وارد برج جذب می گردد.

           جریانی که از برج احیاء خارج می گردد،  برای ورود به مخزن ذخیره بایستی دما و فشارش تنظیم گردد، ولی قبل از آن جریان خارج شده از برج احیاء دارای مقداری آب و رطوبت می باشد، لذا مقداری از آن تحت عنوان water وارد میکسر شده و با جریان Water make up  مخلوط می گردد. جریانی که از برج احیاء خارج می شود با نام جریان CO2 جهت کاهش دما وارد یک کولر می گردد و دمای آن از 119 درجه سانتی گراد به 98 درجه سانتی گراد کاهش می یابد.

 

 

 

شکل7-تنظیم دمای جریان خروجی از میکسر جهت ورود به برج درجذب فرآیند شبیه سازی بازیافت CO2

 

 

در ادامه مقادیر ترکیبات هر یک از جریان های شبیه سازی شده توس نرم افزار HYSYS در جدول 8و9 ارایه شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 8- فهرست ترکیبات جریان ها در فرآیند شبیه سازی بازیافت CO2

Compositions

Rich MEA

Flue gas 6

Flue gas 5

Flue gas 4

.Flue Gas From sTake

Name

0414/0

2468/0

2468/0

2450/0

2450/0

CO2 (%)

8615/0

0690/0

0690/0

0760/0

0760/0

H2O (%)

0000/0

0484/0

0484/0

0480/0

0480/0

O2 (%)

0000/0

06358/0

06358/0

6310/0

6310/0

N2 (%)

0971/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

MEAmin (%)

18/82

33/44

39

00/75

300

Temperature ©

6/202

4/106

3/101

3/101

3/101

Pressure (kpa)

 

CO2

Clean Gas

Lean MEA

Cool Lean MEA

Hot Rich MEA

Name

1485/0

0028/0

0000/0

0000/0

0414/0

CO2 (%)

8518/0

0334/0

5356/0

5356/0

8615/0

H2O (%)

0000/0

0681/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2 (%)

0000/0

8956/0

0000/0

0000/0

0000/0

N2 (%)

0000/0

0001/0

4635/0

4635/0

0971/0

MEAmin (%)

8/119

3/617

6/118

74/92

00/91

Temperature ©

6/121

6/202

6/202

6/202

6/202

Pressure (kpa)

 

 

 

 

CO2-8

CO2-7

CO2-4

CO2 -3

CCO1

Name

9757/0

9757/0

2214/0

2214/0

1482/0

CO2 (%)

2040/0

2040/0

7785/0

7785/0

8517/0

H2O (%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2 (%)

0002/0

0002/0

0000/0

0000/0

0000/0

N2 (%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

MEAmin (%)

338

0/70

0/468

00/98

00/98

Temperature ©

104 × 520/1

1520

1520

6/121

6/121

Pressure (kpa)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 9- فهرست ترکیبات جریان ها در فرآیند شبیه سازی بازیافت CO2

Compositions

Water2

Water1

Water

DARIN

FCO2

Name

0000/0

0001/0

0000/0

9757/0

0260/0

CO2(%)

0000/1

9999/0

0000/1

0240/0

9740/0

H2O(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0002/0

0000/0

N2(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

MEAmin(%)

00/98

00/39

1/105

00/53

00/53

Temperature ©

6/121

3/101

6/121

102×520/1

102×520/1

Pressure (kpa)

 

 

 

 

 

 

Sol-Cool2

Sol-Cool

Water Make up

MEA Make up

Water2

Name

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0025/0

CO2(%)

8979/0

8979/0

0000/1

0000/0

9975/0

H2O(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

N2(%)

1021/1

1021/1

0000/0

0000/1

0000/0

MEAmin(%)

00/72

19/89

00/25

00/25

00/94

Temperature ©

3/101

3/101

3/101

3/101

1520

Pressure (kpa)

 

1

Solvent

Sol-2

Sol-Cool4

Sol-Cool3

Name

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

CO2(%)

0000/1

8979/0

8979/0

8979/0

8979/0

H2O(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

N2(%)

0000/0

1021/0

1021/0

1021/0

1021/0

MEAmin(%)

75

00/40

00/40

99/39

00/57

Temperature ©

0/40

6/202

6/202

3/101

3/101

Pressure (kpa)

 

6

5

4

3

2

Name

0000/0

0000/0

0000/0

2214/0

0000/0

CO2(%)

0000/1

0000/1

0000/1

7785/0

0000/1

H2O(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

N2(%)

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

MEAmin(%)

00/60

4500

0/290

00/70

53/59

Temperature ©

4500

4500

4500

1520

00/40

Pressure (kpa)

 

 

10

9

8

7

Name

 

2450/0

0000/0

0000/0

0000/0

CO2(%)

 

7060/0

0000/1

0000/1

0000/1

H2O(%)

 

0480/0

0000/0

0000/0

0000/0

O2(%)

 

6310/0

0000/0

0000/0

0000/0

N2(%)

 

0000/0

0000/0

0000/0

0000/0

MEAmin(%)

 

00/39

0/427

0/450

00/60

Temperature ©

 

3/101

4500

4500

4500

Pressure (kpa)

 

 

از آن جایی که این مقدار گاز CO2 هنوز به درجه خلوص 100% نرسیده است و حاوی مقداری رطوبت می باشد، بایستی خالص سازی آن صورت گیرد، زیرا اگر گاز حاوی رطوبت یا آب باشد، در مخزن ذخیره با CO2 واکنش داده و به H2CO3 یا اسید کربنیک تبدیل می گردد و باعث ایجاد خوردگی در مخزن ذخیره و لوله های انتقال می گیرد. بنابراین از وسل جداکننده به منظور رطوبت گیری استفاده شده است.

مطابق شکل 8 جریان CCO1 وارد وسایل جدا کننده فاز گاز و مایع (Two Phase Separator)  می گردد در نتیجه مقدار آب جدا شده از وسل خارج می گردد و CO2 خارج شده نیز تحت عنوان CO2-3 با فشاری در حدود 1 بار از آن خارج می گردد. برای این که  CO2 در مخزن ذخیره به فشار و دمای استانــدارد جهت ذخیره سازی برسد از کمپرسور کولر و استفاده گردیده است. در نتیجه فشار آن  bar 15 افزایش می یابد، در اثر افزایش فشار دمای جریان نیز به 468 درجه سانتی گراد می رسد. به همین منظور               HRGS (E-107) استفاده می گردد و دما کاهش یافته و به 70 درجه سانتی گراد می رسد. و دمای آن مانند جریان دود خروجی از دودکش (Flue Gas From Stack)  بهینه گردد. بنابراین جریان خروجی از  (E-107) با عنوان جریان (8) به همراه جریان (4) خروجی از (E-109) با عنوان جریان (9) وارد یک جمع کننده بخار شده و پس کندانس شدن توسط منبسط کننده (K-100) و تنظیم دما توسط کولر (E-100) وارد پمپ (P-101) سپس وارد یک جدا کننده (TEE-100) می گردد. جریان خروجی از جدا کننده مجدداً وارد  HRGS (E-107) شده، و با دمای بهینه در حدود 70 درجه سانتی گراد خارج می گرددجریان خروجی از کولر HRGS (E-107) هنوز حاوی مقداری ناخالصی و رطوبت می باشد، در نتیجه به منظور افزایش درجه خلوص CO2 در حدود 100% ، مجدداً از یک وسل جدا کننده فاز مایع و گاز استفاده می شود. آب جدا شده از گاز CO2 از سومین  وسل جدا کننده خارج می گردد.

 

 



 

 

شکل 8- مراحل خالص سازی CO2 و جداسازی رطوبت

 

 

مطابق با شکل  9 جریان CO2 خالص شده به نام  CO2-7 با 97% درجه خلوص CO2 و فشاری در حدود bar 15 و دمای 70 درجه سانتی گراد از وسل جــدا کننده خارج می گردد و سپس وارد یک کمپرسور  می گردد تا به فشار استاندارد جهت ذخیره یعنی فشار bar 152 و دمای 53 درجه سانتی گراد برسد. CO2 مایع شده تحت عنوان CO2-8  وارد مخزن ذخیره CO2 گردیده و در آنجا فشرده می شود. مابقی گاز دی اکسید کربن مایع شده که در حدود 97% جذب شده به همراه مقدار ناچیزی رطوبت و حدود 0002/0درصد گاز N2 وارد خط لوله انتقال می گردد.

 

 

 

 

شکل 9- تنظیم دما و فشار جهت ذخیره سازی در مخزن CO2

 

 

مطابق جدول 10 و 11 گاز CO2 خالص شده وارد مخزن ذخیره شده و در آن جا به مایع تبدیل می شود. در این مرحله، درجه خلوصCO2  در مخزن ذخیره حدود 97% و دمای آن حدود 53 درجه سانتی گراد، فشار 152 بار  و میزان آب و نیتروژن به ترتیب 0609/0 و 0002/0 درصد می باشد. در نهایت، میزان 117040 کیلوگرم در ساعت معادل 040/117 تن در ساعت گاز CO2 جذب گردیده و سپس به مایع تبدیل می شود.

 

 

 

جدول 10- مشخصات CO2 خروجی از مخزن ذخیره جهت انتقال

Vapor Phase

Liquid Phase

Overall

Condition

0000/0

1.0000

0000/0

Vapor /Phase Fraction

00/53

00/53

00/53

Temperature (C)

104× 520/1

104× 520/1

104× 520/1

Pressure (kpa)

0000/0

2747

2840

Molar Flow (kgmole/h)

0000/0

105× 188/1

105× 205/1

Mass Flow (kg/h)

105× 989/3-

105× 989/3-

105× 989/3-

Molar Enthalpy (kJ/kgmole)

9190-

9210-

9299-

Mass Enthalpy (kJ/kg)

0000/0

109×094/1-

109×120/1-

Heat Flow (kJ/h)

 

جدول 11- ترکیبات  CO2 مایع خروجی از مخزن ذخیره جهت انتقال

 

Mass Flow (kg/h)

Mole Fraction

Molar Flow (kgmole/h)

Composition

0100/117273

9700/0

7082/2664

CO2 (%)

0825/1475

0298/0

8803/81

H2O (%)

4955/2

0000/0

0780/0

O2 (%)

4298/16

0002/0

5865/0

N2 (%)

0000/0

0000/0

0000/0

MEAmin (%)

0178/118767

0000/1

2530/2747

Total

 

 

 

نتیجه گیری

 

            استفاده از تکنولوژی CCS  و انتخاب روش بهینه بازیافت نه تنها موجب کاهش گازهای گلخانه ای و اثرات سوء ناشی از آن می گردد، بلکه می توان از CO2 ذخیره شده، در بسیاری از صنایع از جمله صنایع غذایی و تولید نوشابه های گاز دار و از همــه مهم تر در صنعت نفت و گاز جهت تزریـق به چاه های نفت به منظور افزایش راندمان استخراج نفت (EOR)[16] و ... استفاده نمود. در این تحقیق درکارخانه سیمان آبیک امکانسنجی فنی استفاده از روش پس احتراق به وسیله جذب شیمیایی توسط حلال MEA  به منظور بازیافت CO2 توسط نرم افزار HYSYS شبیه سازی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که حدود 117تن دی اکسید کربن در ساعت از گازهای خروجی از دودکش کارخانه سیمان آبیک قابل بازیافت است.

و چنانچه حدود 117 تن در ساعت گاز CO2 از گازهای حاصل از احتراق و فرآیند تولید سیمان جذب گردد، روزانه  می توان حدود 2800 تن و سالانه در حدود 102تن بازیافت CO2 انجام گیرد. در روش پس احتراق  به منظور جذب بیشتر  CO2 لازم است تا فرایند احتراق به خوبی انجام شود، بنابراین بهینه سازی فرایند احتراق و توجه به آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

            انتقال و ذخیره سازی CO2   به روش های گوناگون مانند ذخیره در اعماق اقیانوس ها، یا تزریق به چاه های نفت و ... خود بحثی جداگانه است که نیاز به مطالعات بسیاری در زمینه ساختار زمین شناسی مناسب دارد. در این میان هر چقدر میزان رطوبت در دی اکسید کربن کمتر باشد، تاثیر آن بر خوردگی قطعات و سیستم های فلزی و یخ زدگی لوله ها و مسیرهای حرکت گاز CO2 کمتر خواهد بود. در مناطق جنوبی کشور ایران که نیروگاه ها در محدوده ذخایر زیرزمینی قرار دارند، اجرای پروژه بازیافت CO2 می تواند در افزایش درآمد ملی از طریق ازدیاد برداشت، نقش بسزایی داشته باشد. با توجه به نتایج این تحقیق و حجم عظیم انتشارات CO2از صنایع و نیروگاه ها و پالایشگاه های کشور، انجام پروژه های CCS در قالب استفاده از امکانات GEF[17] قویاً توصیه می گردد.

 

تشکر و قدردانی

این تحقیق با حمایت مالی شرکت بهینه سازی مصرف سوخت انجام شده است. بدین وسیله نویسندگان این مقاله مراتب قدردانی خود را از جناب آقای مهندس کاظمی مدیر عامل، جناب آقای مهندس شاکری رئیس پژوهش و توسعه و جناب آقای مهندس مرادی مشاور صنعت شرکت بهینه سازی مصرف سوخت ابراز می نمایند.

 

منابع

  1. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2001, Climate Change 2001: "The Scientific Basis, Contribution C of Working Group I to the Third Assessment Report of the IPCC". Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Stangeland, Aage, 2007, "A Model for the CO2 Capture Potential', ELSEVIER, Journal Greenhouse Gas Control, P418-429
  3. مرادیان، عدنان، 1386، "امکان سنجی به کارگیری سیستم بازیافت گاز دی اکسید کربن در نیروگاه شهید رجایی"، بیست و دومین کنفرانس بین المللی برق، تهران
    1. Barker, D.J,2009,  "CO2 Capture in the Cement Industry "Energy Procedia (87-94)           
    2. Muller, Nicolas& Harnisch, Jochen, 2006, "A Blueprint a Climate friendly Cement Industry", A report prepared for the WWF Lafarge conservation partnership
    3. Taylor, Michael, 2006, "Energy Efficiency and CO2 Emission from the Global Cement Industry", IEA
    4. Ofarahi, Masoud and et al., 2006, "Design of CO2 Absorption Plant for Recovery of CO2 from Flue Gases of Gas Turbine", Energy 33, p1311-1319
    5. Viebahn, Peter, 2007, "Comparison of Carbon Capture and Storage with Renewable Energy Technologies Regarding Structural, Economic and Ecological Aspects in Germany", Journal  of Greenhouse Gas Control, ELSEVIER
    6. ETZ, Bert, 2005, "Carbon Dioxide Capture & Storage", Intergovernmental Panel on Climate Change, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS
    7. Korre, Anna, 2010, "Life Cycle Modeling of Fossil Fuel Power Generation With Post – Combustion CO2 Capture", International Journal of Greenhouse Gas Control 4, (289-300)
    8. Merkel, Tim C., 2009, "Power Plant Post – Combustion Carbon Dioxide Capture: An Opportunity for Membranes", Journal of Membrane Science
    9. Favre, Eric, 2007, "Carbon Dioxide Recovery From Post – Combustion Process: Can Gas Permeation Membranes Compete With Absorption ?", Journal of Membrane Science 294, (50-59)
    10. Abu- Zahra, Mohammad R.M, 2007, "CO2 Capture from Power Plants Part II. A Parametric Study of the Economical Performance Based on Mono – Ethanolamine", International Journal of Greenhouse Gas Control 1, (135-142)
    11. Figueroa, Jose D., 2008, "Advances in CO2 Capture Technology – The U.S. Department of Energy's Carbon Sequestration Program", International Journal of Greenhouse Gas Control 2, (9-20)
    12. Aronu, Ugochukwu E., 2009, "Solvent Selection for Carbon Dioxide Absorption", Energy Procedia 1, (1051-1057)
    13. Yeh, An Chin, 1999, "Comparison of Ammonia And Mono Ethanolamine Solvent to Reduce CO2 Greenhouse Gas Emissions", The Science of the Total Environment 228, (121-133)
    14. Lin, Sheng H., Shyu, Ching T., 1999, "Performance Characteristic and Modeling of Carbon Dioxide Absorption by Amines in a Packed Column", Waste Management 19, (225-262)
    15. پژوهشگاه نیرو، مرداد 1385،"شناخت، طراحی سیستم و بررسی فنی – اقتصادی روش بازیافت گاز CO2 از خروجی واحد های نیروگاهی"،
    16. مرکز تحقیقات سیمان آبیک،"پروژه تزریق سوخت در پیشگرمکن خط یک"

 

 

 

 



1- استادیار دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران*(مسئول مکاتبات)

2- استادیار دانشکده فنی  و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب.

3- کارشناس ارشد مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

1- Integrated Coal – Fired Combined Cycle

2- Natural Gases – Fired Combined Cycle

3- CO2 Capture & Storage

1- Anna Koree

2- Tim C. Merkel

3- Eric Favre

4- D.J. Barker

5- Jose D. Figueroa

6- Ugochukwu E. Aronu

7- An Chin Yeh

8- Shengh lin & Ching T. Shyu

1- Heat Recovery

[16] - Enhance Oil Recovery

[17] - Global Environment Facilities

  1. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2001, Climate Change 2001: "The Scientific Basis, Contribution C of Working Group I to the Third Assessment Report of the IPCC". Cambridge: Cambridge University Press.
  2. Stangeland, Aage, 2007, "A Model for the CO2 Capture Potential', ELSEVIER, Journal Greenhouse Gas Control, P418-429
  3. مرادیان، عدنان، 1386، "امکان سنجی به کارگیری سیستم بازیافت گاز دی اکسید کربن در نیروگاه شهید رجایی"، بیست و دومین کنفرانس بین المللی برق، تهران
    1. Barker, D.J,2009,  "CO2 Capture in the Cement Industry "Energy Procedia (87-94)           
    2. Muller, Nicolas& Harnisch, Jochen, 2006, "A Blueprint a Climate friendly Cement Industry", A report prepared for the WWF Lafarge conservation partnership
    3. Taylor, Michael, 2006, "Energy Efficiency and CO2 Emission from the Global Cement Industry", IEA
    4. Ofarahi, Masoud and et al., 2006, "Design of CO2 Absorption Plant for Recovery of CO2 from Flue Gases of Gas Turbine", Energy 33, p1311-1319
    5. Viebahn, Peter, 2007, "Comparison of Carbon Capture and Storage with Renewable Energy Technologies Regarding Structural, Economic and Ecological Aspects in Germany", Journal  of Greenhouse Gas Control, ELSEVIER
    6. ETZ, Bert, 2005, "Carbon Dioxide Capture & Storage", Intergovernmental Panel on Climate Change, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS
    7. Korre, Anna, 2010, "Life Cycle Modeling of Fossil Fuel Power Generation With Post – Combustion CO2 Capture", International Journal of Greenhouse Gas Control 4, (289-300)
    8. Merkel, Tim C., 2009, "Power Plant Post – Combustion Carbon Dioxide Capture: An Opportunity for Membranes", Journal of Membrane Science
    9. Favre, Eric, 2007, "Carbon Dioxide Recovery From Post – Combustion Process: Can Gas Permeation Membranes Compete With Absorption ?", Journal of Membrane Science 294, (50-59)
    10. Abu- Zahra, Mohammad R.M, 2007, "CO2 Capture from Power Plants Part II. A Parametric Study of the Economical Performance Based on Mono – Ethanolamine", International Journal of Greenhouse Gas Control 1, (135-142)
    11. Figueroa, Jose D., 2008, "Advances in CO2 Capture Technology – The U.S. Department of Energy's Carbon Sequestration Program", International Journal of Greenhouse Gas Control 2, (9-20)
    12. Aronu, Ugochukwu E., 2009, "Solvent Selection for Carbon Dioxide Absorption", Energy Procedia 1, (1051-1057)
    13. Yeh, An Chin, 1999, "Comparison of Ammonia And Mono Ethanolamine Solvent to Reduce CO2 Greenhouse Gas Emissions", The Science of the Total Environment 228, (121-133)
    14. Lin, Sheng H., Shyu, Ching T., 1999, "Performance Characteristic and Modeling of Carbon Dioxide Absorption by Amines in a Packed Column", Waste Management 19, (225-262)
    15. پژوهشگاه نیرو، مرداد 1385،"شناخت، طراحی سیستم و بررسی فنی – اقتصادی روش بازیافت گاز CO2 از خروجی واحد های نیروگاهی"،
    16. مرکز تحقیقات سیمان آبیک،"پروژه تزریق سوخت در پیشگرمکن خط یک"