مدلسازي شار انتقال جرم بر اساس مدل فيلمي براي فرايندهاي جذب واكنش دار

كارشناسي ارشد

چكيده در اين تحقيقجذب واكنش‌دارCO2 در سه محلولآبيپيپرازين (PZ)، مونواتانول آمين (MEA) و متيل دي اتانول آمين (MDEA)مورد بررسي قرار گرفته است. جهت مدل سازي فرآيند جذب واكنش¬دار، با استفاده از تئوري فيلمي و حل همزمان تمامي معادلات حاكم در جذب واكنش‌دار، معادلات تعادلي و موازنه جرم، تغييرات غلظت تمامي اجزا در طول فيلم و شار انتقال جرم محاسبه شد. حل معادلات به كمك نرم‌افزار متلب انجام شده‌است. براي ارزيابي نتايج مدل ارائه شده از داده هاي تجربيموجود در منابع استفاده شده است. در مدل ارائه شده اثرپارامترهاي بدون بعدشامل پارامتر فيلم، بارگذاري، نسبت فشارجزئي گاز اسيدي به فشار كل و نسبت ضخامت فيلمي¬فازها بر شار انتقال جرم نيز بررسي گرديد.جهت مدل‌سازي ترموديناميكي سيستم سه جزئي آمين، آب و CO2و محاسبه حلاليت گازهاي اسيدي در محلول آمين‏ها از روش φ-γ استفاده شده است. براي مدل‌سازي فاز بخار از معادله حالت ويريال و جهت مدل‌سازي فاز مايع با توجه به اينكه فاز مايع محلول الكتروليت مي¬باشد از مدل يوني‌كواك توسعه‏يافته و مدل الكتروليتي پيتزراستفاده شده است.ميزان انحراف از داده‌هاي تجربي براي شار انتقال جرم با محاسبه متوسط خطاي نسبي، براي محلول PZحدود 5.302درصد براي محلول MEA برابر با 8.24 درصد و براي MDEA برابر با 6.56 درصد به دست آمد. با در نظر گرفتن جابه‌جايي فيلم، ميزان شار انتقال جرم تحت تاثير قرار گرفت و ميزان خطا كاهش يافت. براي محلول PZ حدود 0.1 درصد و براي محلول‌هاي MEA و MDEA به ترتيب حدود 0.6 و 1.1 درصد كاهش خطا مشاهده شد. با بررسي هاي به دست آمده در اين تحقيق، به ترتيب تاثير واكنش، نفوذ ، سرعت فيلم و نفوذ اددي‌هابر شار انتقال جرم بيشتر است. واكنش و نفوذ بر ميزان شار انتقال جرم به طور ميانگين بيشتر از35 درصد نسبت به سرعت و نفوذ اددي‌ها تاثير گذارترند و نيز سهم سرعت جابه‌جايي فيلم از شار انتقال جرم وابسته به ميزان سرعت وشرايط آزمايشگاه و نوع آمين از مقادير بسيار كم در جريان بسيار آرام تا حدود 30 درصد براي جريان‌هاي نزديك به درهم متفاوت است. در سرعت‌هاي پايين جابه‌جايي تاثير اددي بر انتقال جرم بسيار ناچيز است.درجذب توسط محلول PZ و بعد از آن MEA تغيير در سرعت فيلم، در تغيير ميزان شار انتقال جرم تاثير زيادي ندارد اما در محلول MDEA تغيير كمي در ميزان سرعت، باعث تغيير شار انتقال جرم مي شود. چرا كه واكنش در محلول MDEA آهسته تر از MEA و PZاست و در اين محلول دو فاز نياز به زمان تماس بيشتري دارند. بنابراين در نظر گرفتن جابه‌جايي فيلم در جذب واكنش‌دار محلولهايي با سرعت واكنش آهسته تاثيرگذارتر است. واژه‌هاي كليدي: جذب واكنش¬دارCO2، شار انتقال جرم، مدلسازي فيلمي، نفوذ ادي‌، سرعت فيلم

190324

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر اميد وحيدي

طراحي، شبيه سازي و كنترل فرآيندها

دكتر احد قائمي