نمونه کار ارائه چارچوب یکپارچه شیمی ‌محور برای کاهش مصرف آب در واحدهای احیای مستقیم میدرکس در شرایط کم‌آبی

چکیده چالش کمبود منابع آب، بهره ‌برداری پایدار از واحدهای احیای مستقیم مبتنی بر گاز طبیعی از جمله فرآیند میدرکس را، به ‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌ خشک، با محدودیت‌های فزاینده‌ای مواجه کرده است. بررسی‌های صنعتی نشان می‌دهد که سهم قابل‌ توجهی از مصرف آب در این واحدها نه ناشی از نیازهای ذاتی واکنش‌های احیایی، بلکه پیامد طراحی‌های محافظه‌ کارانه، مدیریت غیر تفکیکی جریان‌های آبی با کیفیت‌های شیمیایی متفاوت، و راهبردهای کنترل ناکار آمد رسوب و خوردگی در مدارهای در گردش است. در این مقاله، یک چارچوب یکپارچه و شیمی ‌محور برای کاهش پایدار مصرف آب تازه در کارخانه‌های میدرکس ارائه می‌شود که با تمرکز بر مدیریت فعال کیفیت آب، به جای اتکای صرف بر افزایش نرخ بلودان یا استفاده از فناوری‌های پرهزینه تصفیه، طراحی شده است. هسته نوآوری این چارچوب بر سه مؤلفه مکمل استوار است: بازچرخانی هدفمند آب بر اساس شاخص‌های کلیدی کیفیت شیمیایی، اصلاح انتخابی شرایط شیمیایی مدارهای آبی به‌ منظور کنترل هم‌ زمان تمایل به رسوب و خوردگی و در نتیجه کاهش نیاز عملیاتی به بلودان، و باز استفاده کنترل ‌شده از آب کندانس گاز احیا پس از پیش ‌تصفیه شیمیایی متناسب با ماهیت آلاینده‌های غالب آن. در رویکرد پیشنهادی، جریان‌های مختلف آبی بر پایه پارامترهایی نظیر شوری کل محلول، سختی، سیلیس، ترکیبات آمونیومی و گونه‌های احیاکننده به ‌صورت عملکرد محور تفکیک می‌شوند و مسیرهای مصرفی متناسب با محدودیت‌های شیمیایی و عملیاتی هر زیر سیستم تعریف می‌گردد. تحلیل شیمیایی–صنعتی نشان می‌دهد که این چارچوب، بدون ایجاد ریسک برای پایش ‌پذیری خوردگی و پایداری رسوبی تجهیزات، امکان کاهش معنی ‌دار مصرف آب تازه را فراهم کرده و هم‌ زمان تاب‌ آوری سیستم مدیریت آب را در شرایط تنش آبی افزایش می‌دهد. نتایج این مطالعه می‌تواند به ‌عنوان مبنایی کاربردی برای باز طراحی یا بهینه ‌سازی سیستم‌های مدیریت آب در واحدهای میدرکس موجود و همچنین در طراحی کارخانه‌های جدید در مناطق دارای محدودیت شدید منابع آبی مورد استفاده قرار گیرد.