بررسی جامع و مدلسازی تولید، استحصال، ذخیره سازی و اثرات زیست محیطی دی اکسید کربن

افزایش دمای کره زمین در اثر انتشار گازهای گلخانه ای و غلظت رو به افزایش آن ها از مهمترین مسائل زیست محیطی به شمار می رود که سبب بروز تغییراتی در شرایط آب و هوایی جهانی شده است. در این میان گاز دی اکسید کربن بیشترین درصد را در بین گازهای گلخانه ای به خود اختصاص می دهد. یافتن راهکارهایی مناسب جهت پیش بینی میزان انتشار دی اکسید کربن به محیط زیست، حذف و یا استحصال از منابع تولید و ذخیره سازی آلاینده مذکور از مهمترین اهداف پیش رو در این رساله می باشد. در رساله حاضر جهت پیش بینی میزان انتشار دی اکسید کربن به محیط زیست در سال های 2030 و 2050 از شبکه های عصبی مصنوعی مختلفی استفاده گردید. برای اولین بار در این رساله شبکه عصبی مصنوعی نوینی به نام پرسپترون چند لایه (mlp) پایدار شده ارائه و نتایج حاصله با شبکه رگولاریزاسیون مقایسه شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که بیشترین میزان انتشار در سال های 2030 و 2050 مربوط به کشورهای است که هم دارای جمعیت و هم تولید ناخالص ملی زیادی هستند. وجود دی اکسید کربن (2co) در خوراک ورودی به واحد بازیافت گوگرد (sru) باعث بروز مشکلات عدیده ای می شود. استفاده از شبکه های mlp پایدار شده و رگولاریزاسیون نشان داد که در صورت استفاده از غلظت های 37% وزنی سولفولان، 45% وزنی مونو دی اتانول آمین و 18% وزنی آب در واحد تصفیه گاز ترش (gtu) پالایشگاه خانگیران به طور موفقیت آمیزی می تواند تمامی تولوئن، اتیل بنزن و همچنین حدود 80% بنزن را از خوراک ورودی به واحد sru حذف نماید. همچنین کسر مولی سولفید هیدروژن در خوراک گاز اسیدی واحد sru از 35 % مولی به 57% مولی افزایش پیدا خواهد کرد. در این رساله با ارائه سه سناریوی مختلف جهت تغییر آرایش واحد gtu پالایشگاه خانگیران به منظور تغلیظ گاز اسیدی، برای اولین بار نسبت به بهینه سازی فرآیندی پارامترهای تاثیرگذار بر غلظت سولفید هیدروژن در خوراک ورودی به واحد sru اقدام شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان دادند که سناریوی سوم، که در آن از برج غنی سازی در فشار بین برج دفع (psia 30) و فلاش درام (psia 90) استفاده شده است، به طور موفقیت آمیزی می تواند مقدار سولفید هیدروژن موجود در خوراک واحد sru پالایشگاه خانگیران را از مقدار اولیه 335/0 (کسر مولی) به مقدار 7/0 و درصد بازیافت گوگرد را به حدود 97% (از مقدار اولیه 90%) افزایش دهد. استفاده همزمان از سناریوی بهینه سوم و فرآیند پیش گرمایش هوا در واحد sru به طور موثری میزان انتشار دی اکسید گوگرد را از مقدار فعلی 400 تن در روز به کمتر از 75 تن در روز کاهش داد. نتایج حاصل از شبیه سازی ذخیره سازی دی اکسید کربن در مخازن خالی موجود در زیر بستر اقیانوس هایی با عمق کم (200 متر) که امکان تشکیل هیدرات 2co در پوسته زمین وجود ندارد نشان داد که پس از گذشت 50 سال از زمان تزریق، دی اکسید کربن 45% از ضخامت 300 متری پوسته زمین را پیمایش می کند. همچنین پس از سپری شدن 300 و 1000 سال از زمان تزریق، غلظت 2co در کف اقیانوس به ترتیب 50 و 800 مول بر مترمکعب خواهد شد. ناحیه تشکیل هیدرات در پوسته زمین مربوط به مخازن واقع در اقیانوس هایی با عمق متوسط (1500 متر) و عمق زیاد (2500 متر)، از نفوذ 2co حتی پس از گذشت 1000 سال به سطح جلوگیری می کند. نتایج حاصل از مدلسازی انجام شده مربوط به سینتیک فرآیند جایگزینی co2 با متان موجود در هیدرات زیر کف بستر اقیانوس جهت ذخیره سازی آن، با داده های تجربی تطابق مناسبی داشتند. کسر مولی متان آزاد شده در فاز گاز با کاهش فشار سیستم، افزایش کسر مولی اولیه co2 در فاز گاز و افزایش ضریب نفوذ متان در لایه هیدرات افزایش می یابد. همچنین مقدار کسر مولی co2 در فاز هیدرات در ضریب نفوذ mol.s-1.m-1.mpa-1 11-10×6/4 به بیشترین مقدار خود یعنی حدود 4/0 رسید.