مقاله بررسی گاز متان متصاعد شده از زباله های شهری و اثرات آن بر محیط زیست و راه حلهای آن در 19 صفحه ورد قابل ویرایش

مقاله بررسی گاز متان متصاعد شده از زباله های شهری و اثرات آن بر محیط زیست و راه حلهای آن در 19 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه:

طی تحقیقات زیادی که بر روی زباله های شهری صورت گرفته است به این نتیجه رسیدیم که این مواد محتوی تعداد زیادی کربن می باشند وقتی این مواد دفع می گردند بوسیله میکروارگانیرمهای داخل زمین به گازهای زیرزمینی تبدیل می گردند که ترکیب اصلی این گازها متان دی اکسید کربن می باشد. مقدارمتان موجود حدود 25 تا 22 درصد ودی اکسید اکربن حدود 62 تا 60 درصد می‎باشد

گاز ایجاد شده دارای مضرات زیادی می‎باشد از آن جمله می‎توان گفت که انتشار متان از landfill ها منبع اصلی گازهای گل خانه ای می باشد که عامل گرم شدن درجه حرارت زمین می باشند همچنین بوی بد ناشی از H₂s نیز باعث ازار می گردد این گازها می‎توانند به نقصان و پوشش گیاهی نیز آسیب برسانند در نتیجه این گاز باید از هوا حذف گردد ازسال 1992 بوسیله سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا یک سری مقررات برای دفع گازهای landfill ایجاد شده است روش کلی که در زمینه دفع این گازها وجود دارد سوزاندن آن بوسیله می‎باشد اگر چه سوزاندن باعث می‎شود تا قوانین سازمان حفاظت محیط زیست رعایت گردد ولی در حقیقت نوعی اتلاف انرژی صورت گرفته است. بدین صورت که تحقیقات نشان داده است که از بازیافت این گازها حدود 13.5 مگاوات الکتریسیته تولید می گردد. که حدود 1.3 آن صرف تأمین انرژی خود نیروگاه می گردد و بقیه آن برای استفاده صادر می گردد که حود 12.3 مگا وات می‎باشد که می‎تواند سالانه انریژ حدود 17000 خانه را تولید کند.

روشهای اندازه گیری متان:

رروشهای مختلفی ارائه شده است که بصورت اختصار به آن می‎پردازیم

1. انتشار می‎تواند از غلظت پروفیل هسته خاک محاسبه گردد
2. champer های استاتیکی و دینامیکی برای سایه سطحی landfill می‎تواند مورد استفاده قرار گیرد
3. روش تعادل جرمی یا میکروبیولوژیکی که غلظت پروفیل را در سطح باید landfill به ما می‎دهد

طی حتقیقات صورت گرفته روش سوم از سایر روشهای کاربردی تر و مقرون به صرفه تر می باشد که ؟/؟؟د به آن می‎پردازیم:

کلا انتشار متان و دی اکسید کربن تابع دو عامل زیر می باشدک

1. پروفیل سرعت بالا
2. غلظت

که طی رابطه زیر می‎توان به آن پرداخت:

در رابطه فوق j به ما میزان تراوش متان به سطح lanfill را می‎دهد که واحد آن می‎باشد و سرعت باد و ارتفاع را نشان می‎دهد و غلظت برحسب گرم بر متر مکعب و ارتفاع z می‎باشد. L طول قطبهای landfill و x فاصله قطبها (کناره ها) تا مرکز landfill می‎باشد.

روش جمع آوری landfillgass و تحویل آن به کارخانه:

درسیستم جمع آوری از چاهاهی قائم مجوف که تا عمق بین 100 تا 60 متری فرو رفته اند استفاده می‎شود و سپس این چاهها به لوله اصلی که وظیفه هدایت به سمت کارخانه را دارد متصل می‎شود.

مراحل تصفیه landfillgass (LFGs)

گاز بدست آمده در مرحله قبلی ابتدا فشرده می‎شود و عناصر بد بوی آن مانند H₂s گرفته می‎شوند سپس گاز خشک شده و آب آن از بین می رود در مرحله بعدی بوسیله شستشو با CO­₂ مایع مقدار آلاینده های فرار آن به کمتر از 1 ppm می رسد ( مطابق شکل) بعد از این مرحله دارای تعداد CO₂ 88% با درجه خلوس 99.99% می باشیم که بصورت مایع می باشد که البته این عمل در یک محفظه صورت می‎گیرد که در انتهای آن CO₂ با آلاینده ها جمع شده که با استفاده از عمل سوختن مشعلها آن را از بین می برند.

دو مرحله بعدی گاز که مسائل CH₄ و CO₂ می‎باشد وارد سیستم غشایی می گردد که در این مرحله CO₂ گاز حذف شده و دوباره به سیستم برگشت داده می‎شود تا تصفیه گردد و در نهایت CH₄ بصورت 98% را نیز داریم که در نهایت دارای گاز تصفیه شده می باشیم که برای استفاده می‎توان از آن بهره جست.

اثرات landfillgas (LFG) برموجودات زنده و محیط زیست

کنترل تخلیه گاز به محیط زیست:

کنترل تخلیه گاز به محیط زیست می‎تواند شامل چندین مورد بطور مشترک باشد:

1- آستر کف مدفن: معمولاً سیستم استرکشی در کف زمین دفن به منظور کنترل و جمع آوری شیرابه می‎باشد ولی بر کنترل گاز نیز مؤثر است. در سیستم آسترکشی کف مدفن انتقال گاز و جمع آوری آن به سهولت انجام می گیرید.

2- سیستم جمع آوری گازها تعبیه سیستم جمع آوری گازها در محل دفن ضروری می باشد. سیستم جمع آوری گاز از مجموعه ای از لوله جمع کننده و هدایت کننده به گاز به خارج از مدفن یا محل تصفیه تشکیل می‎شود. سیستم های متعارف کنترل و جمع آوری گازها در پوشش مدفنها به صورت زیر است:

لایه یکپارچه جمع آوری گاز

این لایه خروجی از صفحات ژئوسنتیک با خاک دانه ای تشکیل شده است و باید بتواند ضمن جمع آوری گازها و هدایت آن به سمت خروجیها از پیش تعیین شده در برابر گرفتیگیهای احتمالی و فشار ناشی از لایه های فوقانی مقاومت لازم را دارا باشد. در بین لایه شبکه ای از لوله های مجوف برای جمع آوری بهتر گازها تعبیه می گردد و لوله های قائم گاز را از درون لایه های زیرین به این لایه انتقال می‎دهد.

چاهکهای خروج گاز

ممکن است لوله های مجوف قائم در درون مدفن زباله کاز گذاشته شود تا به خروج گازها کمک شود استفاده از لوله ها در مدفنهایی که به علت وضعیت لایه ها، راههای عادی خروج گاز مسدود می‎باشد ضروری است انتهای لوله های این چاهک در سطح زمین ممکن است به صورت آزاد و خمیده باشد تا علاوه بر انتقال گاز به خارج از نفوذ آب باران به آن جلوگیری گردد. همچنین ممکن است شبکه لوله انتهای لوله های چاهکها را بهم متصل نماید. و به صورت فعال گازها به سمت ملح سوزاندن هدایت شود.

خرید فایل

سمینار بررسی مدل کاتالیستی وکنش جفت شدن اکسایشی متان (OCM ) درراکتورهای کاتالیستی بستر ثابت

سمینار بررسی مدل کاتالیستی وکنش جفت شدن اکسایشی متان (OCM ) درراکتورهای کاتالیستی بستر ثابت

فایل بصورت PDF

چکیده:

فرایند جفت شدن اکسایشی متان برهم کنش پیچیده ای از پدیده های انتقال و سینتیک شیمیایی است. لذا شبیه سازی و بررسی مدلسازی با احتساب جزئیات واکنش به فهم هرچه بیشتر این برهم کنش کمک خواهد کرد. برای مدلسازی جریان توام با واکنش از داخل دانه کاتالیست در محیط متخلخل از دینامیک سیال محاسباتی استفاده می شود. ضرورت کاربرد CFD در چنین سیستم هایی بکارگیری ابزار پر قدرت و توانا برای تحلیل رفتار جریان سیال و انتقال حرارت و معادلات حاکم پیچیده می باشد. در واقع هدف از این تحقیق، بررسی رفتار دانه کاتالیست متخلخل در واکنش جفت شدن اکسایشی متان است که دانه کاتالیست متخلخل حکم قلب راکتور کاتالیستی بستر ثابت را دارد می باشد. لذا برای رسیدن به این هدف اطلاع داشتن از مراحل انجام واکنش کاتالیستی و مبانی مدلسازی راکتورهای کاتالیستی بستر ثابت امری ضروری و مهم می باشد. از جمله عوامل موثر در رفتار کاتالیستی درجه حرارت، فشار، نسبت متان به اکسیژن و سرعت فضایی گاز (GHSV) می باشد. تاثیر این عوامل بر میزان و گزینش پذیری محصولات C2 نتایج مهمی می باشد که از این مدل سازی به دست خواهد آمد.

مقدمه:

امروزه در پالایشگاه های نفت و گاز و مجتمع های پتروشیمی، مدل های کامپیوتری و تکنیک های ریاضی نقش مهمی را در طراحی تجهیزات جدید کارآمد و بهینه سازی آنها ایفا می کند. در این راستا در مهندسی واکنش ها بررسی واکنش های هتروژنی جامد – گاز و پدیده هایی مانند انتقال حرارت، نفوذ و واکنش شیمیایی در تجهیزات فرایندی و خطوط تولید از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در چند دهه اخیر محققان تلاش های زیادی را در جهت مدل سازی این پدیده ها با استفاده از ابزارها و نرم افزارهای پر قدرت به منظور افزایش راندمان تجهیزات و واحدها و همچنین درک بهتر از مکانیزم های فیزیکی و شیمیایی فرایندها انجام داده اند و توسط آن توانسته اند تکنیک های جدیدی را در زمینه های شبیه سازی و بهینه سازی فرایندها به منظور کاهش هزینه های اقتصادی و بهره وری بیشتر ارائه نمایند.

در این میان طراحی و مدل سازی راکتورهای کاتالیستی بستر ثابت توجه بسیاری از محققان و مهندسان را در چند دهه گذشته به خود جلب کرده است. تحلیل کلی راکتورهای بستر ثابت از مقیاس میکروسینتیک (با بررسی دانه و ساختار حفره ای آن که پدیده های نفوذ و واکنش در آن رخ می دهد) آغاز می گردد. تا به مقیاس ماکرو (با مطالعه و تحقیق بر شکل هندسی و مشخصات بستر راکتور جایی که پدیده های جابجایی و انتقال جرم و حرارت و پراکندگی رخ می دهد) ختم می گردد. مهم ترین و اساسی ترین بخش این مدلسازی که حکم قلب راکتور کاتالیستی بستر ثابت را دارد مدلسازی دانه کاتالیست و رفتار جریان سیال در داخل دانه می باشد. در پروژه حاضر به بررسی یک دانه کاتالیست متخلخل از نوع تیتانیت پروسکایت و مدل سازی آن توسط دینامیک سیال محاسباتی (CFD) در واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) خواهیم پرداخت. نرم افزار مورد استفاده در این تحقیق جهت مدل سازی FLUENT & GAMBIT می باشد که یکی از ابزارهای CFD به شمار می آید. CFD یکی از شاخه های دینامیک سیالات می باشد که از روش ها و الگوریتم عددی برای حل و تجزیه مسائل جریان سیال، انتقال حرارت و پدیده های همراه نفوذ و واکنش شیمیایی براساس شبیه سازی کامپیوتری استفاده می نماید. هدف نهایی از این شبیه سازی در این پروژه ارائه یک برنامه کامپیوتری است که بتوان با وارد کردن دما، فشار و جزء مولی اجزای خوراک در آن، دماهای خروجی و همچنین جزء مولی محصولات را در طول دانه کاتالیست پیش بینی نماید.

شایان ذکر است مدل سازی دانه کاتالیست و بررسی رفتار آن در واکنش های هتروژنی جامد گاز می تواند نتایج بسیار مهم و ارزشمندی برای محققان و مهندسان به ارمغان آورد. با مطالعات بیشتر بر روی این دسته از مدل سازی ها می توان زمینه لازم را برای طراحی یک راکتور کاتالیستی و کنترل آن (با تنظیم نسبت اجزای خوراک به عنوان مثال نسبت متان به اکسیژن (CH4/O2) در واکنش OCM یا کنترل محدوده دمای عملیاتی) در شرایط عملیاتی بهینه، دور از شرایط runaway تامین نمود. همچنین مسئله افزایش مقیاس در طراحی راکتور ها امری بسیار ضروری و مهم می باشد که با بررسی مدل در رفتار هیدرودینامیکی و خواص فیزیکی سیستم، امکان استفاده از راکتورهای صنعتی با اندازه های مختلف را فراهم می آورد. با در نظر گرفتن و جمع بندی تمامی عوامل فوق امکان دستیابی آسان تر به طراحی یک راکتور واحد صنعتی در شرایط عملیاتی بهینه را خواهیم داشت.

همان گونه که اشاره شد در این پروژه به کاربرد CFD در مدل سازی دانه کاتالیست متخلخل تیتانیت پروسکایت در واکنش جفت اکسایشی متان (OCM) خواهیم پرداخت. واکنش اکسایشی جفت شدن اکسایشی متان که یکی از روش های تبدیل مستقیم متان به هیدروکربن های باارزش تر مانند اتان و اتیلن می باشد در چند سال گذشته تحقیقات زیادی بر روی آن شده است. مسئله اساسی در این واکنش رسیدن به گزینش پذیری بالا برای اتیلن و میزان تبدیل مناسب متان بدون واکنش احتراق کامل متان می باشد. توصیف بیشتر این فرایند در بخش های بعدی آمده است.

ساختار و فصل بندی این پروژه به این صورت است که در فصل اول به اهمیت و کاربردهای CFD در مهندسی شیمی و مروری به تحقیقات پیشین در واکنش های هتروژنی جامد – گاز می پردازیم. در فصل دوم اصول و تئوری واکنش های هتروژنی و رفتار دانه کاتالیست متخلخل و برهم کنش های آن در واکنش فاز گازی را مورد مطالعه قرار می دهیم. سپس به معرفی و مکانیزم های فرایند جفت اکسایشی متان و داده های سینتیکی و ترمودینامیکی مربوطه خواهیم پرداخت.

خرید فایل

شبیه سازی فرآیند ریفرمینگ متان (methane steam reforming) برای تولید هیدروژن با استفاده از HYSYS

فایل شبیه سازی HYSYS.   در این پروژه فرآیند شکست متان برای تولید هیدروژن مدنظر قرار گرفته است. تولید هیدروژن جزء موضوعاتی است که توجه بسیار گسترده ای در سال های اخیر به آن شده است و این توجه به خاطر مصارف گسترده هیدروژن می باشد. از طرفی، گاز متان که تشکیل دهنده اصلی گاز طبیعی است با قیمت پایین در دسترس است و همین امر موجب توسعه فرآیند شکست متان (Methane Steam Cracking) با استفاده از بخار آب شده است. این فرآیند توسط نرم افزار HYSYS شبیه سازی شده است.   مناسب برای پروژه مناسب برای پروژه درسی مناسب برای یادگیری نرم افزار HYSYS  مناسب برای آشنایی با فرآیند شکست متان methane steam cracking که جزء فرآیند های پتروشیمی محسوب می شود. مناسب برای اعمال ایده های فرآیندی و انجام آنالیز حساسیت ...

مقاله درباره متان

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*   فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)   تعداد صفحه:25 فهرست و توضیحات: متان تعهد دولت ایالات متحده اهمیت متان متان یک هئیدروکربن و عنصر اصلی گاز طبیعی و همچنین یکی از گازهای گلخانه ای قوی است. در سرتاسر جهان، مقادیر بسیار زیاد متان به جای بازیابی و مورد استفاده قرار گرفتن به عنوان سوخت به درون اتمسفر منتشر می شود. حدود 60 درصد انتشار متان در جهان منشاء انسانی (انتروپوژنیک) دارد – محل های دفن زباله، معدن ها، و فعالیت های مربوط به گاز طبیعی و نفت – که در زیر به آنها اشاره شده است. یکی دیگر از منابع انتشار متان کشاورزی است. بقیه انتشارهای متان توسط منابع طبیعی، اکثرا تالاب ها، هیدرات های گازها (اجسام جامد کریستالی که از ملکول های متان درست شده، و هر یک از ملکول ها توسط ملکول های آب احاطه شده اند)، لائه منجمد دائمی اعماق زمین، و ...

پروژه با عنوان: بررسی فعالیت کاتالیست های دو فلزی بر پایه zsm 5 در واکنش کاتالیستی متان به بنزن

              در این پروژه واکنش آروماتیزاسیون متان و تبدیل مستقیم آن به بنزن روی کاتالیست های مولیبدن و تنگستن بر پایه زئولیت ZSM-5 در دمای 800 درجه سانتی گراد بررسی شد. کاتالیست های مورد نظر به روش تلقیح نمک فلزی روی زئولیت با درصدهای وزنی مختلف بین 2 تا 8 درصد ساخته شدند. شناسایی کاتالیست ها بوسیله تکنیک های XRD و FTIR انجام و ساختار آن ها قبل و بعد از واکنش بررسی شد. همچنین فعالیت و درصد تبدیل کاتالیست ها و گزینش پذیری محصولات بدست آمده اندازه گیری شد. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش مقدار فلز روی سطح کاتالیست درصد تبدیل متان به بنزن افزایش می یابد. مقایسه درصد تبدیل کاتالیست ها نشان می دهد که کاتالیست های مولیبدن فعالیت و پایداری بیشتری دارند و هر چه میزان مولیبدن در کاتالیست بیشتر باشد درصد تبدیل و نیز فعالیت کاتالیست بیشتر می شود. با افز ...