26477

مدل سازي جذب كربن دي اكسيد با استفاده از آمين ها و به كمك حلال عميق يوتكتيك

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش مدلسازي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

1399-1400

1400/12/09

دكتر شاهرخ شاه حسيني

مهندسي شيمي،نفت و گاز

كربن دي اكسيد يكي از گازهاي گلخانه اي بوده، كه مقدار زياد آن موجب آلودگي محيط زيست مي‌شود. روش هاي مختلفي براي حذف اين گاز از اتمسفر وجود دارد كه در بين اين روش¬ها، فرآيند جذب به دليل بازدهي بالا يك روش مناسب شناخته شده است. در فرآيند جذب گاز از حلال‌هاي مختلفي استفاده مي‌شود، كه اخيرا مطالعات آزمايشگاهي بر روي حلال هاي DES تركيبي مبتني بر آمين¬ها در اين زمينه انجام شده است، اما مطالعه عددي بر حلال هاي DES بسيار محدود هستند. در اين مطالعه، فرآيند جذب CO2 با حلال DES به همراه آمين هاي مختلف توسط طراحي روش سطح پاسخ و مدلسازي عددي حالت تعادلي با استفاده بر حل معادلات حاكم بر فرآيند بررسي شده است. در طراحي RSM، دو مدل براي پيش-بيني مقادير نرخ جذب و بارگيري كربن دي اكسيد توسط حلال DES ارائه شد كه هر دو داراي دقت بالايي با ضريب همبستگي بيشتر از 99/0 بودند. شرايط بهينه فرآيند شامل غلظت آب v% 50، دماي 48 درجه سانتيگراد و فشار اوليه 10 بار است در اين شرايط عملياتي، مقادير بهينه بارگيري و نرخ جذب به ترتيب mol CO2/mol DES 3914/0 و mol CO2/kmol.s 0991/2 پيش بيني شده است. از نتايج حاصله از مدلسازي حالت تعادلي براي دو حالت MEA خالص و مخلوط ChCl-MEA با نسبت وزني 1:8، حداكثر و حداقل مقادير خطاي نسبي به ترتيب 7/13% و 26/6% به دست آمد كه مقادير قابل قبولي هستند. همچنين، اثر آمين هاي مختلف از قبيل DEA، MEA و MDEA در حلال DES بررسي شد كه خطاي مقادير تعادلي پيش بيني شده توسط مدل حاضر براي هر سه حالت بين مقادير حداقلي 4% و حداكثري 18% بوده است. با استفاده از مدلسازي ترموديناميكي، غلظت اجزاي مولي و يوني موجود در سيستم الكتروليتي در طي زمان انجام واكنش توسط مدل حاضر پيش بيني شد كه روند تغييرات هر كدام از اجزا مطابق با مطالعات مشابه انجام گرفته شده است. واژه‌هاي كليدي: جذب دي اكسيد كربن، حلال يوتكتيك عميق مبتني بر آمين، روش سطح پاسخ، مدلسازي ترموديناميك، مدلسازي حالت تعادلي.

1401/02/24

Modeling of Carbon Dioxide Adsorption Using Amines and Deep Eutectic Solvents

2/28/2023 12:00:00 AM

Carbon dioxide is one of the greenhouse gases, a large amount of which pollutes the environment. There are various CO2 removal method, among which adsorption is known as a more appropriate method. Various solvents are used in the gas adsorption process, and recent laboratory studies on amine-based hybrid DES solvents have been performed in this field, but numerical studies on DES solvents are very limited. In this study, the process of CO2 adsorption with DES solvent along with different amines has been investigated by modeling the response surface methodology and equilibrium modeling based on solving the governing equations. In RSM, two models were proposed to predict the amount of adsorption and carbon adsorption capacity of DES solvent, both of which had high accuracy with a correlation coefficient greater than 0.99. Optimal process conditions include 50% water concentration, 48 ° C temperature and 10 bar initial pressure. In these operating conditions, the optimal values of adsorption capacity and adsorption rate are 0.3914 mol CO2/mol DES and 0991 mol CO2/ kmol.s, respectively. is predicted. From the results of equilibrium modeling for both pure MEA and mixed ChCl-MEA with a weight ratio of 1: 8, the maximum and minimum relative error values were 13.7% and 6.26%, respectively, which are acceptable values. Also, the effect of different amino acids such as DEA, MEA and MDEA in DES solvent was investigated. Using kinetic modeling, the concentration of molar and ionic components in the electrolytic system during the reaction time was predicted by the present model that the trend of changes of each component is in accordance with similar studies. Keywords: Carbon dioxide adsorption, Amine-based deep eutectic solvent, Response surface methodology, Thermodynamic modeling, Equilibrium modeling.

Ali Shahri

Dr. Shahrokh Shahhosseini