بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به تقاضای الفینها، فرآیندهای جدیدی مانند هیدرروژنگیری کاتالیستی1 و استفاده از راکتورهای غشایی2 توسعه پیدا کرده است. هیدروژنگیری کاتالیستی، محدودیتهای تعادلی داشته و برای بدست آوردن تبدیل بالا و کافی ، دمای بالایی نیاز میباشد. در اثر تأمین حرارت مورد نیاز واکنش، دیاسیدکربن زیادی وارد محیط میشود. برای جلوگیری از افزایش گازهای گلخانهای - GHG - 3، میتوان از فرآیند حلقه شیمیایی استفاده کرد. مقاله حاضر مطالعهای تحلیلی، با هدف تولید اولفینها در راکتور کاتالیستی غشایی، با کمک فرآیند حلقه شیمیایی، به عنوان یک فناوری نوین و سبز است؛ که در آن CO2 به طور ذاتی در حین فرآیند جدا میگردد.
-1 مقدمه
مصرف سوختهای فسیلی برای تولید انرژی مورد نیاز باعث افزایش غلظت دیاکسیدکربن از حدود ppm 280 به 379 ppm در سال 2005 شده است که بیشترین مقدار دیاکسیدکربن در طی 450000 سال میباشد. بیشترین اثر افزایش غلظت دیاکسیدکربن در اتمسفر تغییرات آبوهوایی است که با گرم شدن جهان همراه است .[1] انتشار میزان CO2 به طور مداوم در حال افزایش است و افزایش دمای کره زمین را در پی دارد. هیدروکربنهای الفینی مانند اتیلن، پروپیلن، بوتن و ایزوبوتن محصولات میانی مهمی در صنایع پتروشیمی هستند که با روشهای مرسوم کراکینگ حرارتی آلکانها، نفتا و بوسیله هیدروژنگیری کاتالستی تولید میشوند.
هیدروژنگیری کاتالیستی محدودیتهای تعادلی داشته و برای تبدیل مناسب و تولید محصول مطلوب به دماهای بسیار بالایی نیاز است. برای تأمین حرارت واکنش، نیاز به سوخت و تولید انرژی میباشد. توأم با تولید انرژی دیاکسیدکربن بسیار زیادی وارد محیط زیست میگردد تحت این شرایط جداسازی و ذخیره دی-اکسیدکربن امری ضروری و لازم بنظر میرسد. به این منظور پیشنهاد میشود از حلقه شیمیایی استفاده گردد. فرآیندهای حلقه شیمیایی در دو راکتور سوخت و هوا انجام میشوند.
ذرات حامل اکسیژن1 در راکتور هوا در تماس با اکسیژن موجود در هوا اکسید شده و سپس به راکتور سوخت منتقل میشوند. در راکتور سوخت این ذرات کاهیده شده و اکسیژن لازم برای احتراق سوخت را فراهم میکنند و مجدداً به راکتور هوا انتقال داده می-شوند. بدین ترتیب از تماس مستقیم سوخت و هوا جلوگیری به عمل آمده و محصولات احتراق عاری از ترکیبات نیتروژندار میباشند
-2 حلقه شیمیایی
فرآیندهای حلقه شیمیایی به دو گروه حلقه شیمیایی احتراق - CLC - 2 و حلقه شیمیایی ریفرمینگ3 - CLR - دستهبندی میشوند. در حلقه شیمیایی احتراق، محصولات احتراق در راکتور سوخت، CO2 و H2O می-باشند که با کندانس بخارآب موجود در این جریان و بدون نیاز به روشهای جداسازی هزینهبر، جریان CO2 خالص حاصل میگردد - شکل .1-2الف - . در حلقه شیمیایی ریفورمینگ با کم نگهداشتن نسبت دبی هوا به دبی سوخت، از اکسیداسیون کامل سوخت با هوا جلوگیری به عمل میآید و در خروجی محصولات راکتور سوخت مقادیر CO و H2O دیده میشود
شکل .1-2 شماتیک فرآیندهای الف. حلقه شیمیایی احتراق و ب. حلقه شیمیایی ریفرمینگ [3]
-1-2 نوع راکتورها
راکتورهای به کار برده شده در فرآیندهای حلقه شیمیایی، راکتورهای بستر ثابت1، راکتورهای بستر متحرک2 و راکتورهای چرخشی3 میباشند. نوع مرسوم راکتورهای به کار برده شده در فرآیندهای حلقه شیمیایی، دو راکتور بستر ثابت و بستر متحرک متصل به هم میباشد.
-2-2 ذرات حامل اکسیژن
ذرات حامل اکسیژن باید شامل خصوصیات پایداری در دمای بالا در چرخه، قابلیت سیال شدن، مقاوم در مقابل انباشته شدن و دارای مقاومت مکانیکی باشد؛ همچنین برای محیط بیخطر بوده و اقتصادی باشد. که با توجه به شرایط میتواند یکی از فلزات Ni, Cu, Mn, Fe, Co باشد
