شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی جداسازی دی اکسید کربن از گاز دودکش توسط غشاء پلیمر طبیعی

امروزه مشخص شده است که انتشار دی اکسید کربن به عنوان یک گاز گل‌خانه‌ای از مهم ترین دلایل ایجاد پدیده گرمایش زمین محسوب می‌شود. نیروگاه‌های فسیلی یکی از عمده‌ترین تولید‌کنندگان دی‌اکسید‌کربن شناخته شده‌اند. با توجه به این امر جداسازی دی اکسید کربن از گازهایی که توسط دودکش نیروگاه‌های فسیلی به جو رها می شوند به عنوان روشی موثر جهت کنترل انتشار این گاز ضروری به نظر می‌رسد. در پژوهش حاضر، جداسازی دی اکسید کربن از گاز دودکش با استفاده از غشاء طبیعی چیتوسان ارائه شده است. در ابتدا مدل ریاضی برای جداسازی دی اکسید کربن با استفاده مدول الیاف تو خالی استفاده شده است؛ به نحوی که جریان گاز داخل پوسته و گاز خنثی (آرگون) در لوله به صورت نا هم سو جهت به حداقل رساندن فشار جزیی دی اکسید کربن در جریان هستند. از نرم افزار comsol 6.0، فرایند فوق و نیز تاثیر تغییرات شرایط مختلف بهره برداری بر روی فرایند بر پایه‌ی دینامیک سیالات محاسباتی شبیه‌سازی شد. نتایج شبیه‌سازی نشان می دهد که گزینش‌پذیری دی اکسید کربن/نیتروژن 5-15 و تراوایی barrer 1-26 می باشد. افزایش دما و فشار گاز ورودی تاثیر مثبت بر راندمان جداسازی دارد؛ در حالی که درصد ورودی دی اکسید کربن تاثیر بسزایی نداشته و می‌توان از تاثیر آن صرف نظر کرد.

computational fluid dynamics simulation of carbon dioxide separation from flue gas by natural polymer membrane

today, it is known that the emission of carbon dioxide as a greenhouse gas is one of the most important causes of global warming. fossil power plants are known as one of the major producers of carbon dioxide. due to this, the separation of carbon dioxide from the gases that are released into the atmosphere by the chimney of fossil power plants seems to be necessary as an effective method to control the emission of this gas. in the current project, the separation of carbon dioxide from flue gas using natural chitosan membrane is presented. at first, the mathematical model was used to separate carbon dioxide using the module of hollow fibers; in such a way that the flow of gas inside the shell and inert gas (argon) in the tube are in an unequal way to minimize the partial pressure of carbon dioxide. the above process as well as the effect of changes in different operating conditions on the process were simulated based on computational fluid dynamics with comsol 6.0 software. the simulation results show that the carbon dioxide/nitrogen selectivity is 15-5 and the permeability is 1-26 barrer. increasing the temperature and pressure of the inlet gas has a positive effect on the separation efficiency; while the input percentage of carbon dioxide has no significant effect and its effect can be ignored.