محاسبه شار جذب واكنش دار دي اكسيدكربن در آمين هاي تركيبي

كارشناسي ارشد

يكي از گزينه¬ها براي كاهش انتشار دي¬اكسيدكربن از جريان¬هاي گازي استفاده از حلال¬هاي آمين واكنش-پذير است كه به عنوان مهم¬ترين تكنولوژي¬هاي حذف دي¬اكسيدكربن در نظر گرفته شده است. براي تركيب مزاياي آمين¬ها با هم و همچنين از بين بردن معايب يك آمين با آمين ديگر از مخلوط آمين در فرآيند جذب آلاينده¬هايي چون دي¬اكسيد كربن استفاده شده است. در پژوهش¬هاي انجام شده عمدتا محققان به بررسي تجربي حلاليت دي¬اكسيدكربن در حلال¬هاي آميني و همچنين بررسي سينتيك اين سيستم¬ها براي محدوده¬اي از دما و ميزان بارگذاري پرداختند و متأسفانه تاكنون مدل‌هاي دقيق يا معادلات دقيق براي محاسبه شار انتقال جرم در سيستم‌هاي جذب واكنش‌دار ارائه نشده است در نتيجه محاسبه طول ستون‌هاي جذب و يا محاسبه تعداد سيني ستون جذب به دقت انجام نمي¬گيرد. لذا در اين پژوهش هدف ارائه يك روش كلي و دقيق با كمترين فرضيات ساده كننده براي محاسبه شار انتقال جرم اجزاء فاز گاز به فاز مايع در سه سيستم الكتروليت MDEA-PZ ، MEA-PZ و MEA-MDEA است. براي اين منظور، پارامترهاي موثر بر شار انتقال جرم بررسي شده سپس با استفاده آناليز ابعادي به كمك قضيه پاي-باكينگهام متغيرهاي موثر به صورت پارامتر بدون بعد استخراج شد. همچنين فرآيند جذب با مخلوط آمين با توجه به چهار قانون تعادل شيميايي، تعادل فازي، موازنه جرم و بار (و در نظر گرفتن مدل ترموديناميكي مناسب براي هر تركيب حلال) مدلسازي شد. براي محاسبه مقادير پارامترهاي بدون بعد از داده¬هاي تجربي موجود در منابع ذكر شده استفاده شده است. در روابط ارائه شده اثر پارامترهاي عملياتي همچون فشار جزئي دي¬اكسيدكربن، دما، ميزان آمين آزاد در محلول و همچنين پارامترهاي بدون بعد پارامتر فيلمي، فاكتور افزايشي، ميزان بارگذاري، نسبت ضخامت فيلمي بررسي شده است. براي مدلسازي ترموديناميكي فاز بخار از معادله حالت ويريال و براي فاز مايع كه محلول الكتروليت است، از معادلات ترموديناميكي پيتزر، يوني كواك، eNRTL استفاده شده است. متوسط خطاي نسبي حاصل از پيش¬بيني روابط شار انتقال جرم براي هر سه سيستم تركيب آمين MDEA-PZ ، MEA-PZ ، MDEA-MEA به ترتيب 6/3، 5/4، 8/4 درصد بدست آمد كه نشان دهنده دقت بالا در پيش¬بيني روابط است. نتيجه گرفتيم كه شار انتقال جرم با كاهش ميزان بارگذاري و پارامتر فيلمي افزايش مي¬يابد. پارامتر فيلمي هر سه محلول نيز با هم مقايسه شد كه محلول MEA-PZ بيشترين مقدار را داشت كه اين نشان¬دهنده مكانيسم و سينتيك واكنش آني پيپرازين است.

190296

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر احد قائمي