مطالعه ي تجربي و مدلسازي جذب دياكسيد كربن با حلال تركيبي سولفولان-آمين

كارشناسي ‌ارشد

گاز دي‌اكسيد كربن يكي از اصلي‌ترين آلاينده‌ها است كه با تغيير آب‌وهوا مي‌تواند خسارات جبران‌ناپذيري وارد كند، ازاين‌رو حل اين معضل نياز به توجه جدي دارد. در حال حاضر جذب شيميايي CO2 با محلول‌هاي آبي آلكانو آميني متداول‌ترين روش تجاري جداسازي با بازدهي بالا در صنعت است. در اين مطالعه براي بهره‌وري از مزاياي هر دو جذب فيزيكي و شيميايي و كاهش خوردگي از حلال‌هاي تركيبي استفاده‌شده است. حلال‌هاي انتخابي شامل سولفولان ((SFL، پيپرازين (PZ) و متيل دي اتانول آمين ((MDEA مي‌باشند. محدوده‌ي تجربي مورد مطالعه شامل دماي 70-20 درجه‌ي سلسيوس و فشار 8-2 بار است. غلظت حلال‌هاي تركيبي به‌ ترتيب به‌صورت H2O + wt%) PZ8-2)wt%) SFL+30-10)،+H2O MDEA (wt%20-10)wt%) SFL+20-10) وH2O + wt%) PZ5-1)+ wt%) MDEA5-1)wt%) SFL+5-1) براي حلال‌هاي اول، دوم و سوم است. بارگيري و درصد جذب CO2 به ترتيب در محلول آبي SFL-PZ در محدوده‌ي 248/0-105/0 و 161/79%-023/22% و در محلول آبي SFL-MDEA در محدوده‌ي 375/0-207/0 و 442/98%-843/40% و در محلول آبي SFL-PZ-MDEA در محدوده‌ي 504/0-301/0 و 290/76%-640/19% به‌دست‌آمده است. براي آناليز نتايج از مدل چندجمله‌اي درجه‌دو توسط RSM استفاده‌شده است. همچنين براي يافتن ماكزيمم مقدار بارگيري و درصد جذب تحت شرايط بهينه، بهينه‌سازي عددي با استفاده از RSMبراي هركدام از حلال‌ها به كار گرفته‌شده است. اين مقادير براي حلال SFL-PZ به ترتيب برابر 194/0 و 836/54% و براي حلال SFL-MDEA به ترتيب برابر 308/0 و 73/72% و براي تركيب سه‌تايي حلال‌ها به ترتيب برابر 431/0 و 50/38% تخمين زده‌شده است. بر اساس نتايج، بارگيري CO2 در هر سه حلال تركيبي بيشتر از محلول آبي سولفولان و در مقابل كمتر از محلول آبي آميني به‌دست‌آمده است. در بخش مدل‌سازي با نرم‌افزار متلب بر اساس مدل پيتزر از تركيب معادلات تعادل واكنش‌هاي شيميايي، موازنه‌ي جرم و بار، غلظت اجزاء در بالك مايع محاسبه‌شده است كه داراي روندي مشابه با مطالعات قبلي مي‌باشد. با اضافه كردن معادلات تعادلات فازي امكان تخمين بارگيري CO2 توسط مدل ايجاد شد كه درصد خطاي محاسبه‌شده بين بارگيري تجربي و تخميني 23/16%-86/4% در حلال SFL-PZ، 62/15%-41/1% در حلال SFL-MDEA و 42/22%-08/8% در حلال SFL-MDEA-PZ به‌دست‌آمده است. واژه‌هاي كليدي: جذب، دي‌اكسيد كربن، سولفولان، پيپرازين، MDEA

192935

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي - طراحي فرآيند

دكتر احد قائمي