از شرایط مرجع یکسان برای گاز استفاده کنید، دبی هر جزء را از دبی کل گاز جدا سازید و تلفات جذب، بازیابی یا بهره‌برداری را دوبار محاسبه نکنید.
ابتدا مرز محاسبه را بنویسید
موازنه جرمی مفید، CO₂ را از یک نقطه منبع مشخص تا یک نقطه محصول مشخص دنبال می‌کند. CO₂ در دسترس منبع، CO₂ پذیرفته‌شده در خوراک، مایع بازیابی‌شده و محصول قابل فروش کمیت‌های متفاوتی هستند. پیش از وارد کردن اعداد، تعیین کنید دبی‌سنج کدام کمیت را گزارش می‌کند و کسر بازیابی شامل کدام تلفات است. این کار مانع از ترکیب مرزهای متفاوت در نتیجه‌ای می‌شود که ظاهراً دقیق است.
در یک برآورد اولیه ساده، مقدار تن بازیابی‌شده سالانه برابر است با CO₂ در دسترس بر حسب کیلوگرم در ساعت، ضرب در کسر بازیابی کل و ساعات کارکرد، سپس تقسیم بر 1,000. اگر ورودی از ابتدا ظرفیت تحویل محصول مایع را بیان می‌کند، کسر بازیابی را دوباره اعمال نکنید. همچنین اگر ساعات کارکرد از قبل توقف برنامه‌ریزی‌شده را حذف کرده است، همان توقف را دوبار کم نکنید.
حجم را بر مبنای شرایط اعلام‌شده آن تبدیل کنید
در مدل گاز ایده‌آلِ ارزیابی اولیه که اینجا استفاده می‌شود، دبی جرمی CO₂ برابر است با دبی حجمی کل گاز ضرب‌در فشار مطلق، کسر مولی CO₂ و جرم مولی، تقسیم‌بر ثابت گاز و دمای مطلق. در صورت وجود مقدار مناسب برای گاز واقعی، می‌توان ضریب تراکم‌پذیری را نیز وارد کرد. مثال نرمال‌شده وب‌سایت از 0°C، فشار مطلق 101.325 kPa و Z = 1 استفاده می‌کند.
با جرم مولی CO₂ برابر با 44.0095 kg/kmol و ثابت R = 8.314462618 kPa·m³/(kmol·K)، جرم CO₂ ایده‌آل در شرایط مرجع ذکرشده تقریباً 1.9635 kg در هر متر مکعب است. این یک تقریب صریح است، نه چگالی یکسان برای هر دما یا فشار. محاسبه تفصیلی واحد باید از مدل مناسب خواص ترموفیزیکی استفاده کند.
مثال کارآمد: یک جریان گاز غنی از CO2
برای مثال، دبی گاز مخلوط خشک را 1,000 Nm³/h با 98% CO₂ بر همان مبنای خشک فرض کنید. CO₂ موجود تقریباً برابر است با 1,000 × 0.98 × 1.9635 = 1,924.2 kg/h. با فرض بازیابی کلی 90%، محصول تقریباً 1,731.8 kg/h خواهد بود. در 8,000 ساعت کارکرد، نتیجه محاسبه حدود 13,854 تن در سال است.
این فرضیات یک نتیجه اندازه گیری شده از واحدهای ما را توصیف نمی کنند. آنها نحوه اتصال واحدها را نشان می دهند. نتیجه هنوز نیاز به مقایسه با دسترس‌پذیری جمع‌آوری گاز، اوج جریان، پذیرش محصول، ذخیره سازی و تقاضای مشتری دارد. ظرفیت طراحی تجهیزات ممکن است لازم باشد با نرخ متوسط محصول متفاوت باشد زیرا منبع در طول زمان متفاوت است.
جذب CO₂ را از بازیابی پایین‌دست جدا در نظر بگیرید
یک منبع رقیق می تواند شامل دو بخش مجزا باشد: CO2 گرفته شده از گاز مخلوط و CO2 جذب شده که به عنوان محصول نهایی باقی می ماند. اگر برداشت 85% و بازیابی پایین دست 95% در نظر گرفته شود، کسر ترکیبی آنها 0.85 × 0.95 = 0.8075 یا 80.75٪ است. متعاقباً در کسر بازیابی کلی دیگری ضرب نکنید که برای نشان دادن همان ضررها طراحی شده است.
در صورتی که فقط بخشی از گاز منبع تولید شده مجاز باشد، کسر جمع آوری نیز ممکن است مرتبط باشد. فقط زمانی به تعادل تعلق دارد که قبلاً در جریان اندازه گیری شده موجود نباشد. هر جریان و تلفات را یک بار بنویسید. این نظم ساده از افزودن ارقام اعشاری بیشتر به داده های ورودی نامشخص ارزشمندتر است.
بدانید که نتیجه چه چیزی را نمی تواند تعیین کند
محاسبات مقدار را تخمین می زند. مناسب بودن مواد غذایی، حذف آلاینده ها، بار سرمایشی، قدرت کمپرسور یا یک محدوده کارکرد ایمن را نشان نمی دهد. منبعی با تجزیه و تحلیل ناقص باید به جای تایید کیفیت، فهرستی از داده های از دست رفته را تهیه کند. یک موازنه جرم صحیح هنوز هم می تواند یک پروژه غیراقتصادی یا نامناسب را توصیف کند.
برای ارزیابی تجاری، محصول قابل قبول سالانه را با تقاضای داخلی قابل استفاده یا برداشت خارجی معتبر مقایسه کنید. اگر کارخانه بتواند 8000 تن را بازیابی کند اما بازار فقط 5000 تن را بپذیرد، با اختصاص ارزش فروش کامل به همه 8000 تن، این فرصت بیش از حد اعلام می شود. هنگام بحث در مورد نتیجه با ما، تمایز بین پتانسیل بازیابی فنی، تولید برنامه ریزی شده و تن قابل فروش را حفظ کنید.
سوالات فنی رایج
آیا Nm³/h همان m³/h واقعی است؟
خیر. حجم نرمال شده به شرایط مرجع اعلام شده اشاره دارد. حجم واقعی به شرایط در نقطه اندازه گیری اشاره دارد.
آیا غلظت CO2 باید به یک کیلوگرم ورودی CO2/h اعمال شود؟
خیر. این ورودی قبلاً جزء CO2 را توصیف می کند. هنگام تبدیل یک اندازه گیری گاز مخلوط کل مناسب، غلظت لازم است.
قبل از تبدیل آن به ظرفیت تجهیزات، محاسبه را بررسی کنید
| بررسی کنید | تفسیر صحیح |
|---|---|
| 1,000 Nm³/h گاز خشک است؛ CO₂ بر مبنای خشک 98% است | دبی گاز خشک را همراه با کسر CO₂ بر همان مبنای خشک به‌کار ببرید. |
| 1000 m³/h گاز مرطوب واقعی است | از فشار مطلق واقعی، دما، تراکم پذیری و کسر CO2 مرطوب استفاده کنید. در چگالی حالت عادی ضرب نکنید. |
| بازیابی 90٪ CO2 جمع آوری شده است | دوباره همان 10% ضرر را در ساعات کار سالانه اعمال نکنید. |
| در 8,000 ساعت کار، زمان توقف از پیش کسر شده است | تنها در صورتی یک عامل در دسترس بودن جداگانه اعمال کنید که نشان دهنده تلفات زمانی اضافی و مشخص شده باشد. |
در دمای 15 درجه سانتیگراد به جای 0 درجه سانتیگراد، همان حجم گاز ایده آل حاوی حدود 5.2٪ جرم کمتر در همان فشار است. بنابراین برچسبی مانند “استاندارد” بدون دمای مرجع می تواند باعث خطای مهم در اندازه‌گذاری تجهیزات شود. در فشار بالا، به جای فرض Z = 1، از معادله حالت مناسب یا محاسبه معتبر خواص ترموفیزیکی استفاده کنید.
مراجع فنی
- کتاب وب شیمی NIST: دی اکسید کربن – وزن مولکولی 44.0095 و داده های تغییر فاز CO2.
- NIST CODATA: ثابت های فیزیکی اساسی – ثابت گاز مولی R = 8.314462618 J mol-1 K-1 بر اساس مولی اعلام شده.
این را در پروژه خود اعمال کنید
ابزار ارزیابی منبع را باز کنید برای ثبت فرضیات موازنه جرم و ارزیابی اقتصادی. برای طراحی متناسب با پروژه، آنالیز گاز و مشخصات محصول را با ما به اشتراک بگذارید.
ما این راهنما را به عنوان YTC منتشر می کنیم. خط مشی تحریریه ما بررسی منابع، کمک هوش مصنوعی و روش گزارش اصلاح را توضیح می‌دهد. مثال‌ها تضمینی برای عملکرد واحد ایجاد نمی‌کنند.