دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیندهای صنایع نفت

عنوان:

فرآیندهای غشایی کلر آلکالی

چکیده:

نظر به ویژگی های منحصر به فرد غشاءهای تبادل یونی به ویژه در فرآیند غشایی تولید کلر آلکالی و نیز اهمیت فنی و اقتصادی این غشاءها مطالعه اولیه ای در زمینه شناخت غشاءهای تبادل یونی انجام دادم.

در این تحقیق ضمن معرفی آیونومرها و غشاءهای تبادل یونی به ویژه پرفلئورینه و تعیین خواص و نقش آنها در صنعت کلر آلکالی، انواع غشاءهای تجاری موجود در بازار معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است. مدل های ساختمانی و مورفولوژی پرفلئورینه به همراه اصول و مکانیزم انتقال یون از درون غشاء ارائه گردیده است. مدل های شبکه خوشه ای و سه فاز توانایی نسبی خواص و قابلیت انتخاب پلیمر را دارا می باشند. خواص مهم غشاءهای تبادل یونی پرفلئورینه همچون گنجایش آب، ظرفیت تبادل یونی، راندمان جریان، هدایت الکتریکی، خواص مکانیکی و غیره تعریف و مورد بررسی قرار گرفته است، نیز روش های اندازه گیری این خواص ارائه گردیده است.

در این تحقیق ضمن ارائه تاریخچه ای از صنعت کلر آلکالی انواع سل های مورد استفاده توصیف شده، در ادامه مزایا و معایب غشاءهای تبادل یونی و به طور کلی انتظاراتی که از غشاءهای کلر آلکالی داریم بیان شده است. در ادامه نیم نگاهی نیز به غشاءهای تبادل یونی در صنعت، چگونگی مراقبت از الکترولایزرها و انواع تست های مربوط به غشاء در قبل و بعد از راه اندازی شده است. علل راه اندازی سل با آب نمک قلیایی، علل پاره شدن غشاء و نشانه های آن و چگونگی تعمیر آنها نیز ذکر شده است. در انتها نیز نکاتی در مورد چگونگی نگهداری و مراقبت از غشاء از زمان تولید تا هنگام نصب ذکر گردیده است. به واسطه نقش کلیدی غشاء در فرآیند کلرآلکالی تحقیق هرچه بیشتر در زمینه غشاء و البته تلاش برای ساخت غشاء در کشور اهمیت زیادی می یابد، زیرا صنعت کلرآلکالی غشایی در صنایع پتروشیمی در جهان در حال گسترش بوده و در نتیجه احتمال تبدیل واحدهای جیوه ای به غشایی در آینده زیاد است.

فقط غشاءهای تبادل یونی چند لایه (کامپوزیت) پرفلئورینه متشکل از کوپلیمرهای تفلون و یک پلی وینیل اثر دارای گروه های عاملی سولفونیک و یا کربوکسیلیک اسیدی تقویت شده با پارچه های تفلونی، پایداری شیمیایی، الکتروشیمیایی، حرارتی و مکانیکی لازم جهت به کارگیری در سل های غشایی واحدهای صنعتی کلر آلکالی را دارا می باشند. بهترین آنها در حال حاضر نفیون گریدهای Nx982 و 966 ساخت شرکت Du pont و سپس فلمیون 892 ساخت شرکت Asahi Glass می باشند.

مقدمه:

از اوایل دهه 70 میلادی، به دلیل بالا رفتن سریع قیمت های انرژی و نگرانی هایی محیط زیستی در مورد آلودگی های ناشی از جیوه در سل های جیوه ای، انگیزه های بسیار قویی برای توسعه یک تکنولوژی جدید در صنعت کلر – آلکانی در کشور آمریکا شکل گرفت. بدین منظور فرآیند الکترولیز با استفاده از Membrane های تبادل یونی در سل های الکترولیز مورد توجه قرار گرفت. قلب این فرآیند جدید، غشاهای تبادل یونی (کاتیونی) بود که در آن Membrane به عنوان یک سد جداکننده دو فاز با قابلیت نفوذ انتخابی تلقی گردیده که تحت تأثیر نیروی محرکه فقط به برخی ترکیبات معین (کاتیون ها یا آنیون ها) اجازه نفوذ می داد در حالی که بقیه ترکیبات در فاز اولیه باقی می ماندند.

غشاهای تبادل یونی اولیه بر پایه پلیمرهای هیدروکربوری ساخته شده بودند که به دلیل شرایط محیطی بسیار خورنده در فرآیند کلرآلکالی، سریعا توسط کلر تخریب می شدند. اما توسعه پرفلئورو آیونومرها و فلئورو پلیمرهای حاوی گروه های تبادل یونی و به کارگیری آنها به عنوان غشاء موجب برطرف شدن این مشکل و باعث توسعه تکنولوژی سل های غشایی در الکترولیز محلول آب نمک شده لازم به ذکر است که این غشاهای پرفلئورینه به دلیل خواص منحصر به فرد و کاربرد چند منظوره در فرآیندهای مختلف که عمدتا کلر – آلکالی و پیل های سوختی نوع Proton Exchange Membrane (PEM  می باشد توسط شرکت های معدودی تولید می شود.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.