محققان دانشکدگان فنی دانشگاه تهران با طراحی و بهینهسازی یک فرآیند نوین جذب نوسانی خلأ (VSA) موفق به توسعه سامانهای مقرونبهصرفه، کممصرف و کارآمد برای جداسازی گازهای اسیدی خطرناک از دودکش صنایع شدند. این فناوری نوآورانه گامی مهم در مسیر کاهش انتشار آلایندههای صنعتی و توسعه فناوریهای دوستدار محیط زیست به شمار میرود.
حذف مؤثر دیاکسیدکربن و دیاکسیدگوگرد از دودکش صنایع
به گفته شهره فاطمی، عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی، این فناوری با انتخاب جاذب بهینه «MAF-66» و بهرهگیری از هوش مصنوعی در فرآیند طراحی، امکان تولید گاز نیتروژن با خلوص بیش از ۹۹.۹۹ درصد را فراهم کرده است.
در این پژوهش:
- جاذب MAF-66 به دلیل ظرفیت جذب بالا و انرژی بازیافت پایین انتخاب شد.
- فرآیند VSA به علت مصرف انرژی کمتر نسبت به سایر روشهای جذب سطحی به کار گرفته شد.
- یک مدل ریاضی دقیق برای طراحی در مقیاس صنعتی توسعه و اعتبارسنجی شد.
طراحی صنعتی با ظرفیت بالا
در نتیجه این تحقیق، سامانهای دو بستری با ابعاد صنعتی طراحی شد:
- ارتفاع: ۷.۳ متر
- قطر: ۳.۶۵ متر
- ظرفیت پردازش: ۱۸۵ کیلومول در ساعت
این سامانه قادر است گاز دودکش با ترکیب:
- ۸۴.۵٪ نیتروژن
- ۱۵٪ دیاکسیدکربن
- ۵۰۰۰ ppm دیاکسیدگوگرد
را پردازش کرده و ضمن خالصسازی نیتروژن، آلایندههای خطرناک را جمعآوری کند.
نقش هوش مصنوعی در کاهش زمان طراحی
برای دستیابی به بهترین عملکرد، بهینهسازی چندمنظوره با استفاده از الگوریتم ژنتیک NSGA-II انجام شد.
همچنین با توسعه یک مدل جایگزین مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی، زمان محاسبات از چند روز به چند دقیقه کاهش یافت؛ اقدامی که تحول مهمی در طراحی فرآیندهای صنعتی پیچیده محسوب میشود.
شرایط عملیاتی بهینه پیشنهادی
در سناریوی بهینهسازی با تمرکز بر حداکثر خلوص و حداقل مصرف انرژی، شرایط زیر پیشنهاد شده است:
- فشار خلأ: ۰.۱۰۳ بار
- نسبت جریان شستشو به خوراک: ۰.۲۷۹
- زمان مرحله جذب: ۱۶.۵۶ دقیقه
این تنظیمات تضمین میکند:
✔ خلوص نیتروژن بالاتر از ۹۹.۹۹٪
✔ حداکثر بهرهوری عملیاتی
✔ حداقل مصرف انرژی
اهمیت این دستاورد برای صنایع انرژیبر
این فناوری نوین میتواند در صنایع انرژیبر مانند پتروشیمی، فولاد، سیمان و نیروگاهها بهکار گرفته شود و نقش مؤثری در:
- کاهش انتشار دیاکسیدکربن
- حذف دیاکسیدگوگرد از دودکشها
- بهبود عملکرد زیستمحیطی صنایع
- کاهش هزینههای عملیاتی
ایفا کند.
جمعبندی
ابداع و توسعه فرآیند جذب نوسانی خلأ (VSA) توسط محققان دانشگاه تهران، نمونهای موفق از تلفیق مهندسی شیمی پیشرفته و هوش مصنوعی است که میتواند تحولی جدی در کاهش آلایندههای صنعتی و حرکت به سمت توسعه پایدار ایجاد کند.