MODELING OF MOFS BASED CO2 ADSORPTION SYSTEMS
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تشكل إنبعاثات ثانى أكسيد الكربون الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري، لتلبية الطلب العالمي على الطاقة المتنامية، تهديدا خطيرا على البيئة متمثلا فى ظاهرة الاحتباس الحراري. أصبح الحد من تركيز إنبعاثات ثانى أكسيد الكربون وغيرها من غازات الاحتباس الحراري في البيئة قضية البيئة الأولى فى العصر الحالى. وقد أجريت بحوث واسعة النطاق في مجال التقاط الكربون وتخزينه. تقدم تكنولوجيا التقاط الكربون في مرحلة ما بعد الاحتراق وسيلة مبتكرة لمعالجة هذه القضية البيئية لأن هذه التكنولوجيا يمكن تطبيقها فى وحدات إنتاج الطاقة القائمة والتي تنتج حوالى ثلثي الإنبعاثات الكلية لثانى أكسيد الكربون. في تكنولوجيا التقاط الكربون في مرحلة ما بعد الاحتراق يتم معالجة غازات العادم الناتجة من عملية الإحتراق من أجل فصل الكربون. تمثل أطر المعادن العضوية فئة جديدة من المواد المسامية والمتاحة لإلتقاط ثانى أكسيد الكربون. تتشكل أطر المواد العضوية من هيكل قفصى يتألف من عقد معدنية متصلة بواسطة شبكة من الوصلات العضوية. تركز الدراسة الحالية على نمذجة نظام إمتزاز ثانى أكسيد الكربون بإستخدام ممتزات مختلفة مثل الكربون المنشط، الزيوليت وأطر المعادن العضوية. تم عمل نموذج للإمتزاز بناء على تعديل معادلة دوبينين-أستاكوف. تم تنفيذ عمليات المحاكاة عن طريق عمل كود مبنى على أساس ديناميكا الموائع الحسابية وتم عمل الحسابات بإستخدام البرنامج التجاري فلوينت. تم عمل كود بإستخدام لغة البرمجة C++ لضبط ظروف السريان عند الدخول وتم دمجها مع برنامج فلوينت. تم دراسة تأثير ضغط التخزين والمسامية على عمليات إنتقال الكتلة والحرارة خلال عملية الإمتزاز مع الأخذ في الاعتبار تأثير مقاومتا اللزوجة والقصور الذاتي داخل مادة التخزين. تم التحقق من صحة حسابات إنتقال الحرارة والكتلة عن طريق مقارنة نتائج البرنامج المستخدم مع البيانات التجريبية لإمتصاص الهيدروجين فى الكربون المنشط. تم العثور على قيم المعاملات فى معادلة دوبينين-أستاكوف للإمتزاز مثل معامل الإنثالبى ومعامل الإنتروبى وأقصى ضغط وأقصى إمتزاز عن طريق تحليل الانحدار لبيانات إمتزاز ثانى أكسيد الكربون فى ممتزات مختلفة وتحت درجة حرارة ثابتة. تم إستخدام دالة معرفة للبرنامج مكتوبة بلغة C++ لتحديد كمية سريان ثانى أكسيد الكربون كدالة فى الزمن عند مدخل الخزان. تشير النتائج إلى أن أعلى كمية للإمتزاز المطلق وجدت في المناطق عند مدخل الخزان وبالقرب من الجداران. في حين أن أقل كمية للإمتزاز المطلق وجدت في المنطقة الوسطى من خزان التخزين. تم العثور على درجة الحرارة القصوى في منطقة وسط الخزان ودرجة الحرارة الصغرى عند المدخل وفي المناطق المتاخمة للجدران. يميل توزيع درجات الحرارة إلى أن يصبح موحد بعد مرحلة الشحن الرئيسية. تم عرض مقارنات بين إمتزاز ثانى أكسيد الكربون في الكربون المنشط والزيوليت وأطر المعدن العضوى (Mg-MOF-74) مع مراعاة تأثير ضغط التخزين في المدى من 20 كيلو باسكال إلى 100 كيلو باسكال. أظهرت النتائج زيادة كمية الامتزاز المطلق مع زيادة ضغط التخزين. وأظهرت مادة أطر المعدن العضوى (Mg-MOF-74) قدرة عالية على إمتصاص ثانى أكسيد الكربون بالمقارنة مع الزيوليت والكربون النشط. تم دراسة تأثير مسامية الممتزات وقد وجد أنه مع زيادة المسامية تزيد قيمة درجة الحرارة في مناطق مختلفة داخل الخزان ويحدث أيضا تأخير فى الوصول إلى أعلى قيمة لدرجات الجرارة داخل الخزان.