مدلسازي ترموديناميكي تعادل گازهاي حاصل از احتراق در نيروگاه و آب سازندي

كارشناسي ارشد

انقلاب صنعتي و رشد روزافزون صنايع مختلف موجب توليد و انتشار آلايندههاي گازي و گازهاي گلخانهاي شده است. در سالهاي اخير، محققان به آلودگي هوا از طريق گازهاي حاصل از احتراق نيروگاه توجه زيادي ميباشند. CO2 ،SO2 ،CO ،NOx داشته و سعي در كاهش آن را دارند. گازهاي حاصل از احتراق مانند همچنين دفع پسماندهاي توليد نفتي به ويژه آب توليدي كه خود داراي تركيبات سنگين و اورانيوم دار ميباشد، مشكلات زيادي داشته است. يكي از اين راهها تزريق دوباره اين آب توليدي به لايههاي زيرزميني است. جداكردن دي اكسيد كربن و رخيرهسازي آن، يك استراتژي براي كاهش انتشار گازهاي گلخانهاي است. آب توليدي از مخزن حاوي املاح و نمكهاي حل شده مختلفي است. معمولترين نمكهايي كه در آب در اين تحقيق، مدلسازي ترموديناميكي .NaCl, KCl, MgCl2, CaCl توليدي شور وجود دارند عبارتند از: 2 تعادل گازهاي حاصل از احتراق در نيروگاه و آب سازندي مورد بررسي قرار گرفته است. هدا آن است كه توانايي آب توليدي از لايههاي زيرزميني در فشارهاي سرچاهي براي نگهداشت اين گازها در فاز مايع بررسي شود. در محاسبه خواص )SAFT( در پايان نامه حاضر، از معادله حالتي بر مبناي تئوري آماري زنجيره اغتشاشي فازي اعم از چگالي و فشار بخار محلولهاي الكتروليتي استفاده شده است. معادله حالت ارائه شده براي مجموعه وسيعي از نمكها كاربرد دارد. در حقيقت، معادله حالت الكتروليتي ارائه شده، تركيبي از معادله حالت ناميده ميشود و حضور نيروهاي بين ePC-SAFT و تئوري دباي هوكل ميباشد كه معادله حالت PC-SAFT و نيروهاي الكترواستاتيكي توسط تئوري PC-SAFT مولكولي دافعه، پراكندگي و تجمعي توسط معادله حالت دباي هوكل محاسبه ميشوند. به دليل پيچيدگيهاي رياضي در معادله حالت تعريف شده، در ابتدا مدل براي مواد خالص مورد استفاده قرار گرفت و سپس طي مراحلي گام به گام مدل براي سيستمهاي پيچيدهتر مانند مخلوطهاي شامل مواد غيرتجمعي، تجمعي و الكتروليت توسعه داده شد. پارامترهاي معادله حالت شامل تعداد بخشها، قطر بخش، انرژي پراكندگي، حجم تجمعي و انرژي تجمعي ميباشند. دو پارامتر آخر تنها براي مواد تجمعي داراي پيوند هيدروژني بكار ميروند. در اين تحقيق، ابتدا صحت سنجي معادله حالت براي سيستم هاي غير تجمعي، تجمعي مواد خالص مانند آب، تولوئن، بوتان متان و دي اتيل اتر به كمك الگوريتم بهينه سازي تبريد شبيه سازي شده انجام شد و در ادامه براي سيستمهاي دوتايي مانند متانول-ايزوبوتان، متانول- 1-اكتانول، آب كربن دياكسيد مورد بررسي قرار گرفت. پس از آن ضرايب اندركنش مولكولهاي گازي مختلف با آب تنظيم شد. در نهايت، تعادل بين گازهاي حاصل از احتراق نيروگاه و آب سازند مورد بررسي قرار گرفت. ارزيابي نتايج مدل با دادههاي تجربي نشان ميدهد كه تعادل گازهاي موجود در گاز حاصل از احتراق نيروگاه با آب حاوي نمكهاي مختلف توسط الگوريتم فلش محاسبه شده توسط مدل با دادههاي آزمايشگاهي تطابق خوبي دارند.

195257

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر مهدي عصاره - دكتر فزانه فيضي