منابع و ماخذ پایان نامه فعال نمودن

ی و ماده جاذب رطوبت و دیگری جذب در اثر خاصیت میعان مویینگی به گونهای که مولکولهای آب و هیدروکربورهای سنگین در حفره های دانهای جاذب رطوبت به دام افتاده و مایع شوند و در دمای بالا مجدداً به صورت بخار از درون حفرهها خارج شده و بستر احیا شود. موادی که بدین طریق عمل جذب و دفع را انجام میدهند کاربرد گستردهای در صنعت دارند. خواص مشترک مورد نیاز این جامدات جاذب رطوبت به قرار زیر است:
سطح فعال این مواد در فرایند جذب زیاد باشد.
شرایط احیا آن در حد قابل قبولی باشد.
سرعت جذب رطوبت گاز زیاد باشد.
احیای آن آسان و اقتصادی باشد.
در برابر جریان گاز، مقاومت کمی داشته باشد یعنی افت فشار کمی در گاز ایجاد کند.
از قدرت مکانیکی بالایی برخوردار باشد تا دانههای آن شکسته و یا ساییده نشود.
جنس آن خورنده و سمی نباشد، ارزان و از نظر شیمیایی خنثی باشد، دانسیته آن زیاد باشد.
در زمان احیا و سرویس تغییرات حجمی آن ناچیز باشد.
مواد جاذب رطوبت به دلیل فضای متخلخل زیادی که دارند ( هر گرم آن حدود 500 تا 800 متر مربع مساحت دارد) بهترین انتخاب در این خصوص میباشند.
انواع مواد جامد جاذب رطوبت
مواد جامد جاذب رطوبت از نظر تجاری به گروههای زیر تقسیم بندی میشوند:
بوکسیت11: در طبیعت به صورت سنگ معدن وجود دارد که بیشترین حجم آن را اکسید آلومینیوم AL2O3 تشکیل میدهد.
آلومینا12: یک محصول خالصتر میباشد و از بوکسیت ساخته میشود.
ژل ها13: توسط واکنشهای شیمیایی ساخته میشوند و بخش عمده آن را اکسید سیلیس (SiO2) تشکیل میدهد.
زغال فعال14: یک محصول به دست آمده از زغال سنگ است که برای جذب مواد فعال شده است.
غربال مولکولی15: یک اسفنج از ترکیبات کلسیم، سدیم و آلومینیم سیلیکات است و فرمول کلی آن به قرار زیر است:
(1-1)
تمام مواد فوق به استثنای کربن فعال برای نم زدایی مورد استفاده قرار میگیرد. ظرفیت جذب کربن فعال بسیار کم بوده و برای بازیافت هیدروکربنها و جذب ناخالصیهای مشخصی که خواص معینی دارند، به کار برده میشود.
به طور معمول لوازم و تجهیزات مورد استفاده برای مواد مختلف، اساساً مشابه بوده و در بسیاری از حالات قابلیت تعویض با یکدیگر را دارند و واحدهای طراحی شده برای عملیات یکی از آنها برای نوع دیگر مناسب است.
کاربردهای اساسی جامدات جاذب رطوبت شامل موارد زیر است:
چنانچه گاز کاملاً خشک مورد نیاز باشد، از این فرآیند استفاده میشود.
در مواردی که از لحاظ موقعیت مکانی، محدودیت وجود دارد.
در نم زدایی از گاز طبیعی با فشار بالا و حجم زیاد، چنان چه نقطه شبنم پایین مد نظر باشد استفاده از این سیستم نسبت به سیستم نم زدایی به وسیله گلایکول مناسبتر است.
1-3-2-1- سیلیکاژل
سیلیکاژلها به صورت پودر یا دانههای سخت با ظاهری شیشهای شبیه کوارتز وجود دارند. این مواد را اغلب با فرمول SiO2+nH2O نشان میدهند، مخلوط حاصل را درون یک هیدروسل قرار داده و پس از شستن و بیرون ریختن سولفات سدیم، هیدروژل را خشک می نمایند. محصول به دست آمده تخلخل بالایی دارد به گونه ای که قطر متوسط منافذ آن 40 آنگستروم است. جدول 1- 2 آنالیز شیمیایی یک نوع سیلیکاژل تجاری را نشان می دهد.
1-3-2-2- موبیل سوربید
موبیل سوربید یک نوع سیلیکاژل اصلاح شده است که تکنیکهای پیشرفتهتری در ساخت آن به کار رفته و به شکل دانههای سخت کروی و نیمه شفاف دیده میشود که در آن تعداد حفرههای بسیار زیادی وجود دارند که دیده نمیشوند. بخار در این حفرهها به دام می افتد و مایع میشود، حفرهها در موبیل سوربید آنقدر زیاد است که هر 500 گرم آن 30 هکتار مساحت دارد. سوربیدها خورنده نیستند و در شرایط ایستایی حدود 40% وزن خود آب جذب میکنند. چون فعالیت موبیل سوربیدهای نوع H و نوع R بسیار زیاد است، آب میتواند سبب شکستن دانهها شود، جهت حفاظت از بستر سوربیدهای H و R در برابر آب، از سوربید نوع W و Ws استفاده میشود، نوع W و Ws در برابر آب مقاوم است، پیش از این محصول موبیل سوربید تحت نام KC-TROCKENPERELEN عرضه میشد که محصول شرکت Engelhard آلمان بود ( بعدها شرکت BASF این شرکت را خریداری نمود). در حال حاضر شرکتهای متعددی این محصولات را با نامهای تجاری مختلف به بازار عرضه مینمایند. سیلیکاژل نوع H برای جداسازی هیدروکربونهای سنگین تر از پنتان و نوع Ws برای جداسازی آب از جریان گازی مورد استفاده قرار میگیرد.
در حال حاضر شرکتهای Union Carbide، BASF، Slicarbon و بسیاری دیگر ( شرکتهای روسی و چینی) از عمدهترین تولیدکنندگان این مواد در خارج کشور بوده و در داخل کشور نیز تلاشهای بسیار خوبی برای تولید این مواد انجام شده است و دانش فنی تولید آن بدست آمده است، اطمینان داریم بزودی محصولات تولید داخل کشور به عنوان رقیب محصولات خارجی در پالایشگاههای گاز کشور استفاده خواهند شد.
1-3-2-3- آلومینای فعال
آلومینای فعال شکلی از اکسید آلومینیوم است که مقادیر جزیی هیدرات ها و ذرات متخلخل و مقادیر بسیار کمی از عناصر دیگر در آن به کار رفته است. 51% از حجم ذرات آن را حفرهها تشکیل میدهند. آنالیز نمونه ای از آن در جدول 1- 2 نشان داده شده است.
1-3-2-4- بوکسیت فعال
بوکسیت فعال ذراتی با رنگ قرمز متمایل به قهوهای میباشند که از سختی بالایی برخوردارند. این ماده به طور طبیعی از گرم کردن بوکسیت تحت شرایط خاصی که آب از آلومینای آن خارج میشود به دست میآید که پس از فعال نمودن آن دارای ترکیب درصدهایی همانند جدول 1- 2 میباشد. از ویژگیهای برجسته بوکسیت فعال، پایین بودن هزینههای عملیاتی در مقایسه با دیگر جاذبها است. ویژگی دیگر آن مقاوم بودن در برابر آب مایع است و از معایب عمده آن پایین بودن ظرفیت جذب آن میباشد.
جدول 1- 2: مقایسه ظرفیت جذب انواع مواد خشک کننده در برابر هوای مرطوب [3]
1-3-2-5- غربال مولکولی
گرچه تهیه غربالهای مولکولی به طور طبیعی از مدتها قبل شناخته شده بود ولی تا سال 1954 که شرکت Union Carbide موفق به ساخت آن از طریق واکنشهای شیمیایی شد، غربالهای مولکولی جزء مواد تجاری به حساب نمیآمدند. غربال مولکولی برخلاف خشک کنندههای متداول (سیلیکاژل، موبیل سوربید، اکسید آلومینیوم و … ) دارای ساختمان کریستالی میکروسکوپی ثابت با مشخصات مخصوص به خود میباشد، که با استفاده از یک ماده ثانوی میتوان ساختمان ظاهری آن را به اشکال مختلف مورد استفاده در صنعت در آورد. از نظر شیمیایی مجموعهای از ترکیبات کلسیم، سدیم، آلومینیوم سیلیکات مواد اصلی تشکیل دهنده آن است. پس از انجام عملیات تکلیس16 در مجاورت حرارت 400 تا 600 درجه سانتی گراد، آبهای کریستالی در ساختمان آن خارج میشود و منافذ بسیار ریزی در حد آنگستروم به وجود میآید و کار جذب رطوبت را انجام میدهد. در حالتهای خاص میتوان اندازه منافذ ایجاد شده را با تغییرات جزئی در مبادله یونی بین سدیم، پتاسیم و کلسیم به طور دلخواه تغییر داد و منافذی با قطر 3 تا 5 آنگستروم ایجاد نمود تا جذب مولکولهای کوچک در آن صورت گیرد.
اگر تغییرات خاصی بر روی آلومینیوم سیلیکات صورت گیرد منافذی با قطرهای 8 تا 10 آنگستروم ایجاد خواهد شد که برای جذب مولکولهای بزرگتر مورد استفاده قرار میگیرد به گونهای که از علامت اختصاری آن به اندازه منافذ و کاربرد آن میتوان پی برد. به عنوان مثال نوع (4A) قادر است فقط آن دسته از مولکولهایی را جذب کند که قطر آن 4 آنگستروم بیشتر نباشد. در ساختمان این ماده پتاسیم جایگزین سدیم شده (4A) در نوع (5A) کلسیم جایگزین سدیم شده است. اندازه مولکولهایی را که قادرند به داخل ساختمان کریستالی غربال مولکولی نفوذ کرده و در آن جذب شوند به همراه دیگر ویژگیهای مهم آن در جدول 1- 3 آمده است. علاوه بر غربال مولکولی که در جدول 1- 3 آمدهاند دو نوع غربال مولکولی دیگر نوع AW 300 و AW500 برای نم زدایی از گازهای ترش بکار میروند.
غربالهای مولکولی در نم زدایی از گازهایی به کار می روند که باید خشک شوند و نقاط شبنم بسیار پایینی را در اختیار قرار می دهند ( حدود 100- درجه سانتی گراد).
اگر چه غربالهای مولکولی نسبت به دیگر مواد خشک کننده گران هستند ولی دارای مزایای زیر هستند:
برای نم زدایی از گازهایی که رطوبت نسبی آن پایین است، ظرفیت جذب بالایی دارند.
در دمای بالاتر از 50 درجه سانتی گراد نیز قادر به نم زدایی هستند.
به طور انتخابی آب و هیدروکربور را جذب میکنند.
هر ناخالصی همراه گاز را جذب میکنند.
گاز را کاملاً خشک نموده و نقطه شبنم پایین ایجاد مینمایند.
در برخورد با آب شکسته و یا ساییده نمی شوند و به یک لایه محافظ نیاز ندارند.
ظرفیت جذب آب به صورت پوند آب جذب شده توسط 100 پوند غربال مولکولی در فشار 5/17 میلیمتر جیوه و دمای 25 درجه سانتیگراد به شکل کروی تعریف میشود.
جدول 1- 3: خواص انواع غربال های مولکولی [3]
یکی از مهم ترین خواص غربال مولکولی داشتن حالت انتخاب و جذب ذرات مولکولی است به طوری که میتوان به راحتی ایزومرهای یک هیدروکربور را از مشتقات اصلی آن به روش کاملاً اقتصادی جدا نمود. به دلیل خاصیت فوق العاده شدید در جذب مولکولهای قطبی H2S، CO2، H2O میتوان به تفکیک هیدروکربورهای غیر اشباع از هیدروکربورهای اشباع پرداخت.
خواص فیزیکی انواع مواد جاذب رطوبت در جدول 1- 4 داده شده است. در ادامه خواص مهم هر یک از جاذبهای تجاری شرح داده شده است.
جدول 1- 4: خواص فیزیکی انواع مواد خشک کننده تجاری [3]
پارامترهای مؤثر در انتخاب یک ماده جامد خشککننده
انتخاب یک ماده جاذب رطوبت با در نظر گرفتن مسایل اقتصادی صورت میگیرد در این قسمت به بعضی پارامترهایی که در انتخاب این مواد مؤثر است اشاره میشود.
آلومینا نسبتاً ارزانتر از بقیه است چون ظرفیت جذب آن پایین است، بنابراین برای رسیدن به نقطه شبنم مطلوب، نیاز به طراحی برج بزرگتری میباشد. بنابراین دستگاه ها و لوازم احیا نیز به همان نسبت افزایش مییابد.
غربال مولکولی از بقیه جاذبها گرانتر است ولی برخلاف همه آنها قادر است گاز با دمای بالاتر از 50 درجه سانتی گراد را نیز خشک نماید، در مقابل گاز ترش نیز قادر به جذب آب میباشد و نقطه شبنم پایین تر از دیگر خشک کنندهها ایجاد میکند. برای گازهای ترش که ترکیبات گوگردی کمی دارند سیلیکاژل مناسب است، خشک کننده هایی نظیر آلومینای فعال که در ترکیب آنها، آهن به کار رفته است. برای نم زدایی از گازهای ترش مناسب نیستند چون اکسید آهن به کار رفته در آن با H2S واکنش می دهد و سولفور آهن به وجود میآورد و این واکنش به طور کلی خصوصیات ماده جاذب رطوبت را عوض میکند.
در حالتی که PH آب تشکیل شده درون منافذ از 5 کمتر شود باید از غربال مولکولی نوع AW استفاده شود.
1-2- فرآیندهای غشائی
در چند سال اخیر، فرآیندهای غشائی به طور گسترده در فرآیندهای جداسازی مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع گاز استفاده از غشاءها برای جداسازی گازهای مختلف، روند رو به رشدی داشته و جداسازی ترکیبات مختلف از گاز طبیعی توسط فرآیندهای غشائی مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. تکنولوژی غشاء به خاطر ویژگی های ذاتی خود مانند حجم کم، احتیاج نداشتن به انرژی برای احیا، سادگی در انجام عملیات، نداشتن قسمت متحرک و … جایگزین مناسب و بسیار جذابی برای فرآیندهای جذب و جذب سطحی رایج در پالایشگاههای گاز است[7].
1-2-1- معرفی تکنولوژی غشاء
غشاء عبارتست از یک ناحیه غیرپیوسته که بین دو فاز قرار داده میشود[8]. در این ناحیه انتقال جرم انتخاب پذیر اتفاق میافتد که این انتقال بواسطه اختلاف در خواص فیزیکی و شیمیایی بین دو فازی است که غشاء بین آنها قرار گرفته است[9]. در

مطلب مرتبط :   پایان نامه با واژگان کلیدیآداب و رسوم، مفهوم وجود، نقشه راه

دیدگاهتان را بنویسید