پیش بینی ظرفیت جذب دی اکسید کربن در محلول های بر پایه آمین در فرایند ام وی آر به روش کیو اس پی آر

افزایش غلظت کربن‌دی‌اکسید در اتمسفر زمین و در نتیجه افزایش خطرات گرمایش زمین، توجه به فرایندهای جداسازی کربن‌دی‌اکسید از جریان‌های گازی را دو چندان کرده است. جداسازی با استفاده از یک چرخه‌ی جذب دفع به کمک محلول‌های بر پایه‌ی آمین پرکاربردترین روش برای جداسازی کربن‌دی‌اکسید می‌باشد. این فرایند علی‌رغم قدمت بالا ضعف‌هایی دارد که مصرف بالای انرژی در صدر این مشکلات قرار دارد. مصرف بالای انرژی بخش احیای آمین در فرایند سنتی جداسازی کربن‌دی‌اکسید، هزینه‌ی زیادی را به صنعت تحمیل می‌کند.

اخیراً پژوهشگران زیادی استفاده از تماس‌دهنده‌های غشایی را جایگزین مناسبی برای فرایند سنتی معرفی کرده‌اند. در فرایند غشایی دمای لازم برای احیاء از 120 درجه‌ی سانتی‌گراد به 75 درجه کاهش می‌یابد. این کاهش دما موجب کاهش مشکلاتی همچون مصرف بالای انرژی، از دست رفتن حلال و خوردگی می‌شود. هرچند دمای پایین باعث کند شدن سینتیک احیاء می‌شود. معمولاً برای مقابله با کاهش نرخ واکنش از پمپ خلاء در مرحله‌ی احیاء استفاده می‌شود که به فرایند MVR معروف است.

متأسفانه هنوز حلال بهینه‌ی این فرایند مشخص نشده است و ارایه‌ی معیاری برای این امر کمک زیادی به تکامل این روش خواهد کرد. در این پژوهش مدلی برای پیش‌بینی ظرفیت جذب آمین در فرایند MVR ارائه شده است. همچنین برای بررسی کامل فرایند، دو مدل برای پیش‌بینی غلظت کربن‌دی‌اکسید در آمین پس از مرحله‌ی احیاء و ظرفیت چرخه‌ای توسعه یافته است.

با توجه به وجود رابطه‌ بین عملکرد آمین در فرایند غشایی و ساختار مولکولی آمین، روش رابطه‌ی کمی ساختار-ویژگی (QSPR) برای مدل‌سازی انتخاب شد. این روش از پارامترهایی که بیان ریاضی ویژگی‌های ساختاری مدل هستند، به عنوان متغیر بهره می‌برد. انتخاب بهترین متغیرها برای ساخت مدلی خطی با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت گرفت. نتایج ارزیابی مدل‌های حاصل، نشان‌دهنده‌ی قدرت بالای مدل برای پیش‌بینی می‌باشد.

مدل‌های ساخته شده، معیاری برای ارزیابی اولیه‌ی عملکرد آمین در فرایند غشایی پیش از انجام هرگونه آزمایش ارائه می‌دهد. در نهایت با بررسی مدل‌های حاصل از دیدگاه مکانیسم واکنش و اعمال شرط خورندگی کم آمین نتیجه‌گیری شد که داشتن یک گروه عاملی آمین و وجود ممانعت فضایی اطراف این گروه عاملی، ویژگی‌های ساختاری لازم برای آمین مطلوب این فرایند می‌باشند.

استاد راهنما : سیاوش ریاحی

سال انتشار : آذر ۱۳۹۴