مقدمه
انتشار گازهای گلخانه‌ای از سوختن لاستیک ضایعاتی به‌طور چشمگیری به گرم شدن زمین کمک کرده و نیاز به فناوری‌های جایگزین برای استفاده مجدد از این تایرها را ضروری ساخته است. یکی از روش‌های امیدوارکننده، گازی‌سازی تایرهای ضایعاتی است که در آن تایرهای خرد شده با بخار و یا اکسیژن ترکیب می‌شوند تا گاز سنتزی و محصولات جانبی مانند ذغال تولید شود. این فرآیند می‌تواند به تولید سوخت‌های با ارزش و کربن فعال (AC) منجر شود.
شرح فرآیند
در این پروژه، فرآیند گازی‌سازی لاستیک ضایعاتی به دو منطقه اصلی تقسیم می‌شود: منطقه پیرولیز و منطقه گازی‌سازی. در منطقه پیرولیز، لاستیک تحت حرارت تجزیه شده و به اجزای اولیه خود شامل گازهای سبک، کربن جامد و خاکستر تبدیل می‌شود. این مرحله به کمک یک راکتور نوع RYield در نرم‌افزار Aspen Plus مدل‌سازی می‌شود. سپس کربن جامد تولید شده به منطقه گازی‌سازی منتقل می‌شود.
در منطقه گازی‌سازی که توسط راکتور RGibbs مدل‌سازی شده است، واکنش‌های احتراق و کاهش اتفاق می‌افتد که منجر به تولید گاز سنتزی می‌شود. ترکیب گازهای خروجی از این منطقه به پارامترهایی مانند نسبت معادلی (ER) و نسبت بخار به سوخت (SFR) بستگی دارد. این واکنش‌ها در دمای 800 درجه سانتیگراد و فشار یک بار انجام می‌شوند.
شبیه‌سازی فرآیند
شبیه‌سازی فرآیند گازی‌سازی لاستیک ضایعاتی با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus بر اساس داده های مقاله انجام شده است. در این شبیه‌سازی، لاستیک به عنوان یک جامد غیرمتعارف با شرایط دمایی و فشاری 25 درجه سانتیگراد و یک بار به مدل معرفی شده است. مدل شبیه‌سازی شامل چهار بلوک اصلی است:
- بلوک تجزیه (Decomposition Block): در این مرحله، لاستیک به گازهای سبک، کربن جامد و خاکستر تجزیه می‌شود. این فرآیند با استفاده از راکتور RYield و یک مدل سیکلون برای جدا‌سازی محصولات جامد از گازهای تولید شده، مدل‌سازی شده است.
- بلوک محاسبه‌گر (Calculator Block): این بلوک برای محاسبه تولید هیدروکربن‌ها در راکتور بستر سیال (Fluidized Bed) استفاده می‌شود. این محاسبات بر اساس مدل‌های نیمه تجربی موجود در ادبیات علمی انجام می‌شوند.
- بلوک گازی‌سازی (Gasification Block): این بلوک توسط راکتور RGibbs مدل‌سازی شده و واکنش‌های شیمیایی در این مرحله به حالت تعادل شیمیایی می‌رسند. دمای گازی‌سازی 800 درجه سانتیگراد بوده و نسبت‌های ER و SFR در این مرحله بهینه‌سازی شده‌اند.
- بلوک فعال‌سازی (Activation Block): در این مرحله، کربن تولید شده از گازی‌سازی با بخار آب و نیتروژن خالص واکنش داده و کربن فعال تولید می‌شود. هدف این مرحله افزایش سطح ویژه کربن (Porosity) برای استفاده در کاربردهای مختلف است.
فرضیات اساسی
برای ساده‌سازی و تسریع شبیه‌سازی، تعدادی فرضیات اساسی در نظر گرفته شده است:
- منطقه گازی‌سازی به صورت ایزوترمال (هم‌دما) و در حالت پایا (Steady State) عمل می‌کند.
- فشار در تمامی مناطق فرآیند برابر با فشار اتمسفری (1 بار) در نظر گرفته شده است.
- افت فشار در راکتورها نادیده گرفته شده است.
- تشکیل قیر (Tar) در فرآیند نادیده گرفته شده است.
- خشک شدن و تفکیک مواد به صورت لحظه‌ای و همزمان رخ می‌دهد.
- واکنش‌ها به تعادل شیمیایی و فازی رسیده‌اند.
- خسارت‌های حرارتی از گازی‌سازها نادیده گرفته شده‌اند.
نتایج و تحلیل
در این پروژه، عملکرد فرآیند با استفاده از معیارهای مختلفی مانند بازده گاز سنتزی (Yg)، نسبت تبدیل کربن (CCR)، و کارایی گاز سرد (CGE) ارزیابی شده است. این معیارها به عنوان شاخص‌هایی برای ارزیابی کارایی و بهره‌وری فرآیند گازی‌سازی و فعال‌سازی کربن استفاده شده‌اند.
نتیجه‌گیری
شبیه‌سازی فرآیند گازی‌سازی لاستیک ضایعاتی با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus یک ابزار قدرتمند برای بررسی و بهینه‌سازی این فرآیند است. با استفاده از این شبیه‌سازی، می‌توان شرایط عملیاتی مناسب برای تولید گاز سنتزی با بازده بالا و کیفیت مطلوب را تعیین کرد. علاوه بر این، تولید کربن فعال با سطح ویژه بالا نیز از مزایای دیگر این فرآیند است که می‌تواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد.
شبیه‌سازی فرآیند گازی‌سازی لاستیک ضایعاتی در نرم افزار اسپن پلاس
در این پروژه، شبیه‌سازی فرآیند گازی‌سازی لاستیک ضایعاتی برای تولید همزمان گاز سنتز و کربن فعال با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus بر مبنای روش‌ها و داده‌های مقاله انجام شده و به تحلیل و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی پرداخته است.جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.