فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول1-مقدمه.. 11-1-تاریخچه انتشار دی اکسیدکربن.. 31-2-اثرات زیست محیطی دی اکسیدکربن.. 3 فصل دوم2-روش های مختلف جداسازی دی اکسیدکربن.. 122-1- جذب غشایی.. 122-2-تقطیر در دمای پایین.. 132-3-جذب سطحی توسط جامد.. 132-3-1-جذب سطحی توسط جامد در دمای ثابت.. 142-3-2-جذب سطحی توسط جامد در فشار ثابت.. 142-4-جذب توسط جامد همراه با واکنش شیمیایی.. 142-5-جذب فیزیکی توسط حلال.. 152-5-1-جذب توسط فرآیند رکتیسول.. 16 2-5-2-جذب توسط فرآیند سلکسول.. 172-6-جذب شیمیایی توسط حلال.. 172-6-1-جذب توسط محلول آبی آلکانول آمین ها.. 182-6-2-جذب توسط پتاسیم کربنات داغ.. 192-6-2-1-فرآیند کاتاکارب.. 202-7-جذب توسط فرآیند سولفینول.. 212-8-جذب توسط آب.. 222-9-برج جذب بستر سیال.. 22 فصل سوم3- بررسی حلال های مختلف مورد استفاده در صنعت.. 253-1- مهمترین پارامترها در انتخاب حلال مناسب.. 253-1-1-میزان جذب.. 253-1-2-سرعت جذب.. 253-1-3-انرژی مورد نیاز جهت احیاء.. 263-1-4-میزان تخریب.. 263-1-5-ویسکوزیته حلال.. 263-1-6-خوردگی حلال.. 263-1-7-فراریت.. 273-1-8-قیمت حلال.. 273-1-9-ایجاد رسوب.. 273-1-10-دمای جوش و فشار بخار.. 273-1-11-جرم مولکولی.. 27عنوان صفحه 3-2-بررسی معایب و مزایای حلال های مورد استفاده در صنعت 283-2-1-مونواتانول آمین.. 293-2-2-دی اتانول آمین.. 303-2-3-تری اتانول آمین.. 303-2-4-دی گلایکول آمین.. 313-2-5-متیل دی اتانول آمین.. 313-2-6-دی ایزوپروپانول آمین.. 32 فصل چهارم4- مروری بر تحقیقات گذشته.. 34 فصل پنجم5-انتخاب حلال.. 385-1-محلول.. 385-2-حلالیت گاز مایع.. 38 فصل ششم6- دستگاه و روش انجام آزمایش.. 426-1-دستگاه اندازه گیری حلالیت حلال.. 426-1-1-راکتور یک لیتری.. 426-1-2-سنسور فشار.. 436-1-3-ذخیره ساز اطلاعات.. 44عنوان صفحه 6-1-4-روش انجام آزمایش.. 476-1-5-محاسبات انجام شده جهت اندازه گیری ظرفیت تعادلی حلال 486-2-برج جذب بستر سیال.. 506-2-1-اندازه گیری افت فشار برج.. 526-2-2- پکینگ.. 526-2-3-اندازه گیری راندمان جذب در برج.. 536-2-4-سنسور دی اکسیدکربن.. 54 فصل هفتم7- نتایج و بحث.. 567-1-صحت عملکرد سیستم و روش انجام آزمایش.. 567-2-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با اسید بوریک.. 577-3-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با پپرازین اتیل آمین.. 597-4-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی مونو اتانول آمین با پپرازین اتیل آمین.. 617-5-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی مونو اتانول آمین با تترا اتیلن پنتا آمین.. 637-6-حلالیت دی اکسیدکربن درمحلول ترکیبی پپرازین اتیل آمین با تترا اتیلن پنتا آمین.. 657-7-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با تترا اتیلن پنتا آمین.. 677-8-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و پپرازین اتیل آمین.. 687-9-حلالیت دی اکسیدکربن درمحلول ترکیبی تری سدیم فسفات و تترا اتیلن پنتا آمین.. 697-10-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و اسید بوریک.. 707-11-حلالیت دی اکسیدکربن در محلول ترکیبی تری سدیم فسفات و مونو اتانول آمین.. 717-12- افت فشار در برج جذب بستر سیال.. 727-12-1-تاثیر دبی مایع بر افت فشار برج.. 72عنوان صفحه 7-12-2-تاثیر قطر پکینگ بر افت فشار برج.. 747-12-3-تاثیر ارتفاع بستر ثابت پرکن ها بر افت فشار برج 757-13-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج جذب بستر سیال 767-13-1-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی پتاسیم کربنات با اسید بوریک.. 767-13-2-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی تری سدیم فسفات با اسید بوریک.. 787-13-3-راندمان جذب دی اکسیدکربن در برج توسط محلول ترکیبی تری سدیم فسفات با مونو اتانول آمین.. 797-13-4-مقایسه راندمان و ظرفیت جذب حلال های انتخاب شده 807-14-نتیجه گیری.. 827-15-پیشنهادات.. 83فهرست منابع و مراجع.. 84 فهرست جدول هاجدول2-1-مقایسه خواص فیزیکی حلال های مختلف.. 16جدول 3-1 مقایسه حلال های شیمیایی جهت جذب دی اکسیدکربن 32جدول6-1-مشخصات سنسور الکتریکی فشار.. 44جدول6-2-مشخصات ذخیره ساز USB-4718. 46جدول6-3-مشخصات سنسور دی اکسیدکربنTesto 535. 54 فهرست شکل ها شکل2-1-واحد شیرین سازی گاز ترش.. 18شکل6-1-شماتیک سیستم جذب گاز.. 43شکل6-2-شماتیک سنسور الکترونیکی فشار.. 45شکل6-3-شماتیک ذخیره ساز.. 47شکل6-4-شماتیک سیستم تعادلی.. 49شکل6-5- شماتیک برج جذب بستر متحرک.. 51شکل6-6-شماتیک مانومتر.. 52شکل6-7-شماتیک پکینگ با قطرهای مختلف.. 53شکل6-8-شماتیک سنسور دی اکسیدکربن.. 54شکل7-1- ظرفیت جذب دی اکسیدکربن در محلول 5/2 مولار مونواتانول آمین در دمای 40 درجه سانتیگراد.. 56شکل7-2 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد.. 57شکل7-2 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد.. 58 عنوان صفحه شکل7-2 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد.. 58شکل7-3 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد 59شکل7-3 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 60شکل7-3 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد 60شکل7-4الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد 61شکل7-4 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 62شکل7-4 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد 62شکل7-5 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد 63شکل7-5 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 64شکل7-5 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد 64شکل7-6 الف، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 30 درجه سانتیگراد 65شکل7-6 ب، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 66عنوان صفحه شکل7-6 ج، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 50 درجه سانتیگراد 66شکل7-7، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 67شکل7-8، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف پپرازین اتیل آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 68شکل7-9، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف تترا اتیلن پنتا آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 69شکل7-10، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف اسید بوریک به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد.. 70شکل7-11، ظرفیت تعادلی حلال ترکیبی در نسبت های مولی مختلف مونو اتانول آمین به غلظت کلی محلول در دمای 40 درجه سانتیگراد 71شکل7-12-شماتیک برج جذب بستر سیال.. 72شکل7-13-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایعبرای ارتفاع بستر ثابت 20 سانتیمتر و پکینگ با قطر 5/1 سانتیمتر.. 73شکل7-14-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در قطرهای مختلف پکینگبرای ارتفاع بستر ثابت 20 سانتیمتر و دبی مایع 10 لیتر بر دقیقه.. 74شکل7-15-تغییرات افت فشار بستر نسبت به سرعت گاز در ارتفاع های مختلف پرکن هایداخل برج برای توپ های با قطر 1.5 سانتیمتر و دبی مایع 10 لیتر بر دقیقه.. 75شکل7-16-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 77شکل7-17-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 77شکل7-18-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 78 عنوان صفحه شکل7-19-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 79شکل7-20-تغییرات راندمان جذب نسبت به سرعت گاز در دبی های مختلف مایع.. 79شکل7-21-تغییرات راندمان جذب نسبت به ارتفاع بستر ثابت پرکن ها در قطرهای مختلف پرکن.. 80شکل7-22-مقایسه ظرفیت جذب حلال های مختلف در جزء مولی های بهینه 81شکل7-23-مقایسه راندمان جذب حلال های مختلف در جزء مولی های بهینه 81 فهرست نشانه های اختصاری MEA: مونو اتانول آمینPC: پتاسیم کربناتPZEA: پپرازین اتیل آمینTEPA: تترا اتیلن پنتا آمینAB: اسید بوریکTSP: تری سدیم فسفاتDEA: دی اتانول آمینTEA: تری اتانول آمینMDEA: متیل دی اتانول آمینDGA: دی گلایکول آمینDIPA: دی ایزو پروپانول آمین فصل اول مهمترین مسئله ای که امروزه توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است گرم شدن زمین در اثر گازهای گلخانه ای است که این مسئله جهان را در آستانه یک فاجعه بزرگ انسانی و زیست محیطی قرار داده و دانشمندان عامل اصلی آن را انتشار گازهای دی اکسیدکربن ناشی از سوخت های فسیلی و معدنی کشورهای صنعتی میدانند. در جو زمين چندين گاز وجود دارد كه نقش شيشه را در يك گلخانه دارند. که نسبت به نورمرئي خورشيد شفاف هستند و اجازه ميدهند تا اين نور به زمين برسد، اما نور زير قرمزي كه به طرف خارج از زمين نشر مييابد، توسط اين گازها به تله افتاده و تبديل به گرما ميشود.گازهاي گلخانه اي تركيبات گازي اتمسفر هستند كه در پديده اثر گلخانهاي مشاركت ميكنند. تجزیه و تحلیل هوای فسیل شده در میان لایه های یخ به ما اجازه میدهد که شرایط آب و هوائی کره زمین را تا ٤٢٠ هزار سال قبل مطالعه و بررسی نمائیم. در حالیکه تراکم گاز کربنیک موجود در فضای زمین در دوران پیش صنعتی، تقریباً ثابت بوده از سالهای ١٨٥٠یعنی هنگام شروع دوران صنعتی به میزان ٣٠در صد افزایش یافته است.از آغاز انقلاب صنعتی به بعد در حدود 280 میلیارد تن کربن به جو زمین اضافه شده و برای کاهش آن به نصف حدود 50 سال زمان لازم است. در حال حاضر سالانه 27 میلیارد تن گاز دی اکسیدکربن در جهان تولید میشود که با ادامه روند فعلی در سال 2050 مقدار آن به 90 میلیارد تن در سال خواهد رسید. این در حالی است کره زمین توان جذب بیش از 12 میلیارد تن را ندارد]1[.بیانیه نشست دانشمندان زمین هشدار داد زمین 4 درجه و در حالت وخیم تر 4/6 درجه گرمتر شده و تا سال 2080 میلادی سه میلیارد و دویست میلیون نفر دچار کم آبی و 600 میلیون نفر از قحطی رنج خواهند برد. مطالعات نشان می دهد کشورهای فقیر به ازای هر نفر سالانه یک تن و کشورهای صنعتی 22 تن گاز دی اکسیدکربن وارد جو زمین می کنند این درحالی است که اقیانوس ها، دریاها و جنگلها قدرت جذب حدود نیمی از گازهای تولید شده توسط انسان ها را دارند و بقیه در جو زمین باقی می ماند. جو زمین از مجموعهای گاز تشکیل شده که نسبت های آنها بسیار حساس و ظریف است.این مخلوط ظریف ادامه حیات را بر روی زمین ممکن ساخته است. همزمان با شروع انقلاب صنعتی در اروپا و تکامل تمدن بشری به تدریج تعادل این مخلوط ظریف یا گازهای موجود در طبیعت بهم خورده و اکنون به یک معضل بزرگ جهانی تبدیل شده است. این مسئله بیشتر ناشی از بکارگیری سوخت های فسیلی و معدنی در کارخانه ها و وسایل حمل و نقل می باشد. انتشار دود ناشی از آنها باعث محبوس شدن گرما و افزایش درجه حرارت جو زمین توسط پدیده ای به نام اثر گلخانه ای می شود که بر اساس آخرین نظریه سازمان ملل 90 درصد بروز این مسئله ساخته و پرداخته خود بشر میباشد. این مسئله علاوه بر افزایش درجه حرارت، آلودگی آب و هوا و مسائل زیست محیطی را نیز به همراه دارد. مهمتر از همه ایجاد شکاف لایه ازون در اثر پدیده مذکور است. این لایه از ورود اشعه خطرناکی همچون اشعه ماورا بنفش خورشید به جو زمین جلوگیری میکند. تعدادي از گازهاي گلخانهاي به طور طبيعي در اتمسفر وجود دارند، در حاليكه بقيه گازها از فعاليت انساني حاصل ميشوند. برخي از دانشمندان معتقدند كه با افزايش كارخانه ها و فعاليت هاي صنعتي و استفاده بيش از حد از سوخت هاي فسيلي، افزايش استفاده از وسايل نقليه، از بين رفتن جنگل ها و مراتع ميزان گازهاي گلخانه اي چون دی اکسیدکربن افرايش يافته است كه اين امر ميتواند موجب گرم شدن زمين شود]1[. 1-1-تاریخچه انتشار دی اکسیدکربن اولین اندازه گیری دقیق و قابل اطمینان از تراکم جوی دی اکسیدکربن در سال 1957 و بوسیله کیلینگ در هاوایی انجام شد. اندازه گیری های مشابه نشان داد که تراکم جوی دی اکسیدکربن در شروع قرن نوزدهم در حدودppm 280 بوده است. این میزان معمولا به صورت مبنایی برای مقایسه سطح امروزی مورد استفاده قرار می گیرد. بر این اساس میزان تراکم دی اکسیدکربن در سال 1990 برابرppm355 بوده است که بیش از 25 درصد افزایش را نسبت به سطح تراکم پیش از انقلاب صنعتی نشان میدهد. محاسبات حاکی از آنست که حجم فعلی دی اکسیدکربن در جو حدود ppm365 میباشد و احتمالا تا پایان قرن بیست و یکم بهppm 400 خواهد رسید. در صورت افزایش به همین منوال حدود سال های 2040 غلظت دی اکسیدکربن به دو برابر مقدار فعلی خواهد رسید و در نتیجه درجه حرارت کره زمین به طور متوسط دو درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت]2[.