مقدمه
گاز سنتز، مخلوطی است که عمدتاً از هیدروژن (H2)، مونوکسید کربن (CO) و اغلب دی اکسید کربن (CO2) تشکیل شده است. این یک واسطه ضروری در تولید مواد شیمیایی و سوخت های مختلف مانند آمونیاک، متانول و هیدروکربن های مصنوعی از طریق فرآیندهایی مانند سنتز فیشر-تروپش است.
1. روش های تولید گاز سنتز:
– اصلاح متان بخار (SMR): رایج ترین روش، که در آن گاز طبیعی (عمدتا متان) با بخار در دمای بالا (700 تا 1000 درجه سانتیگراد) در حضور کاتالیزور برای تولید گاز سنتز واکنش می دهد. واکنش گرماگیر است و می تواند به صورت زیر نمایش داده شود:
– اکسیداسیون جزئی: در این فرآیند یک ماده اولیه هیدروکربنی با مقدار محدودی اکسیژن تا حدی اکسید می شود و در یک واکنش گرمازا گاز سنتز تولید می کند.
– گاز شدن زغال سنگ: زغال سنگ جامد با واکنش با اکسیژن و بخار در دمای بالا به گاز سنتز تبدیل می شود. این روش به ویژه در مناطقی با منابع زغال سنگ فراوان اهمیت دارد.
– Biomass Gasification: مشابه گازی شدن زغال سنگ، اما با استفاده از زیست توده به عنوان ماده اولیه. این فرآیند به عنوان یک جایگزین پایدارتر مورد توجه قرار گرفته است.
2. ترکیب و موارد استفاده گاز سنتز:
– نسبت هیدروژن به مونوکسید کربن در گاز سنتز بسته به روش تولید متفاوت است و اغلب برای کاربردهای پایین دستی خاص تنظیم می شود. به عنوان مثال، نسبت H2/CO بالا برای تولید آمونیاک مطلوب است. در حالی که ممکن است نسبت کمتری برای سوخت مایع ترجیح داده شود.
جذب هیدروژن و دی اکسید کربن:
در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، از جمله تولید و استفاده از گاز سنتز، جداسازی و خالص سازی هیدروژن و دی اکسید کربن از مخلوط گاز ضروری است. این جداسازی معمولاً از طریق فرآیندهای جذب به دست می آید.
1. جذب هیدروژن:
– جذب نوسان فشار (PSA): این رایج ترین روش برای تصفیه هیدروژن است. گاز سنتز از بستری از مواد جاذب (مانند زئولیت ها) عبور می کند. که به طور انتخابی ناخالصی ها (مانند CO، CO2 و CH4) را در فشارهای بالا جذب می کند. هیدروژن خالص جمع آوری می شود و ناخالصی ها با کاهش فشار دفع می شوند.
– جداسازی غشایی: غشاهای پلیمری یا فلزی به طور انتخابی اجازه عبور هیدروژن را می دهند و آن را از سایر گازها جدا می کند. این روش در مصرف انرژی کارآمد است. و می توان از آن برای عملیات های کوچک تا متوسط استفاده کرد.
2. جذب دی اکسید کربن:
– جذب شیمیایی: این فرآیند شامل واکنش CO2 با یک حلال شیمیایی است. رایج ترین حلال ها آمین ها هستند. مانند مونو اتانول آمین (MEA). CO2 با MEA واکنش می دهد و یک ترکیب برگشت پذیر تشکیل می دهد که بعداً می تواند گرم شود تا CO2 خالص آزاد شود و MEA دوباره تولید شود:
– جذب فیزیکی: در این روش، CO2 بدون واکنش شیمیایی به یک حلال فیزیکی (مانند سلکسول یا رکتیزول) جذب می شود. جذب فیزیکی در فشارهای بالا موثرتر است و با کاهش فشار برگشت پذیر است.
– جداسازی برودتی: برای CO2 با خلوص بالا می توان از روش های برودتی استفاده کرد. مخلوط گاز تا دمای بسیار پایین خنک می شود، جایی که CO2 مایع می شود و می تواند از گازهای دیگر جدا شود.
کاربردها و اهمیت:
– هیدروژن برای صنایعی مانند تولید آمونیاک (برای کودها)، پالایش و به عنوان سوخت پاک در پیل های سوختی حیاتی است.
– CO2 جذب شده را می توان در بازیافت افزایش یافته نفت (EOR)، به عنوان ماده اولیه برای مواد شیمیایی، یا جداسازی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای استفاده کرد. جداسازی CO2 از گاز سنتز به ویژه در تلاش برای تولید سوخت های کم کربن یا کربن خنثی مهم است. این فرآیندهای جذب برای استفاده کارآمد از گاز سنتز حیاتی هستند و نقش مهمی در زمینه گسترده تر انتقال انرژی و مدیریت کربن دارند.
نتیجه گیری
فرآیندهای تولید گاز سنتز، هیدروژن و جذب دی‌اکسید کربن، از اهمیت بالایی در صنایع شیمیایی، انرژی و محیط زیست برخوردار هستند. این فرآیندها نقش کلیدی در تولید سوخت‌های پاک، مواد شیمیایی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا می‌کنند. تولید گاز سنتز، هیدروژن و جذب کربن دی‌اکسید فرآیندهایی هستند که نقش مهمی در گذار به سمت یک اقتصاد کم‌کربن و پایدار ایفا می‌کنند. با توسعه فناوری‌های جدید و بهبود کارایی فرآیندها، می‌توان به تولید محصولات با ارزش افزوده، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و ایجاد فرصت‌های شغلی جدید دست یافت.
واحد متانول پتروشیمی مرجان به سه صورت زیر توسط شرکت APIPCO انجام گردید.
- شبیه سازی کامل واحد متانول پتروشیمی مرجان
- طراحی مفهومی یک فرآیند نوین به منظور تولید گاز سنتز، هیدروژن و جذب کربن دی اکسید
- مقایسه فرآیند تولید گاز سنتز و صنعتی واحد متانول پتروشیمی مرجان
طراحی مفهومی یک فرآیند نوین به منظور تولید گاز سنتز، هیدروژن و جذب کربن دی اکسید
در این پروژه طراحی مفهومی یک فرآیند نوین به منظور تولید گاز سنتز، هیدروژن و جذب کربن دی اکسید انجام شده است. جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.