17920

17920

محاسبه شار جذب واكنش دار دي اكسيدكربن در آمين هاي تركيبي

كارشناسي ارشد

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

تير 1396

دكتر احد قائمي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

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.

1396/07/23

1/1/1900 12:00:00 AM

Nowadays, one of the options to reduce gas streams emission, using of alkanolamines that it has considered as a most important technology for removing carbon dioxide. One of the key parameters is using of effective solvent in this technology. Blended amines were suggested for combine advantages and eliminate disadvantages of amines. The aim of this study is to develop a model for mass transfer flux in the reactive absorption process. Mass flux parameters were studied using pi-Buckingham theorem and variables as dimensional parameters were extracted. Absorption process with aqueous amine solvent modeled according to the four laws of chemical equilibrium, phase equilibrium, mass balance, and charge balance (with thermodynamic model suitable for any solvent) then absorption process was simulated using MATLAB software. Dimensionless parameters were calculated using experimental data sources listed. In presented correlations, the effect of the operating parameters was investigated such as partial pressure of CO2, Temperature, the amount of free amine in solution as well as the parameters of dimensionless, film parameter, enhancement factor, the loading, the film thickness. For vapor phase was used the virial equation of state and for the liquid phase that is an electrolyte solution, the thermodynamic equations Pitzer, UNIQUAC, E-NRTL was used. The results showed that the average relative error of the predicted mass flux relationships for all three solutions, MDEA-PZ, MEA-PZ, MDEA-PZ respectively, 3.6, 4.5, 4.8, which shows a high accuracy the predicted correlations. It was also observed that the mass flux increases by reducing the loading and film parameter. Film parameter of three solutions was compared that solution MEA-PZ was highest that indicates the mechanisms and kinetics of the reaction of piperazine is instantaneous.