اصلاح مدل ضريب فعاليت Deshmukh-Mather در محاسبات شيرين سازي گاز

كارشناسي ارشد

وجود گاز CO2 در اتمسفر باعث افزايش گازهاي گلخانه¬اي، گرم¬تر شدن آب و هواي زمين و بالا آمدن سطح درياها مي¬شود. همچنين حضور CO2 در گاز طبيعي باعث خوردگي و پايين آمدن ارزش حرارتي گاز مي¬شود. در نتيجه حذف CO2 در سال¬هاي اخير يكي از مهم¬ترين عمليات¬هاي محيط زيستي بوده است. امروزه يكي از بهترين روش¬ها براي جداسازي CO2 فرآيند جذب با استفاده از محلول آبي آلكانول آمين است. آلكانول آمين¬ها با توجه به تعداد گروه¬هاي عاملي به سه دسته اصلي تقسيم¬بندي مي¬شوند، كه در ميان آن¬ها، آلكانول آمين¬هاي نوع سوم به دليل جذب گزينش¬پذير H2S و افزايش مقدار CO2 جذب شده در هنگام استفاده از مخلوط آلكانول آمين¬ها كاربرد بيشتري دارند. فرآيند جذب CO2 در محلول آبي آلكانول آمين يك سيستم تعادلي گاز-مايع است، كه براي پيش¬بيني رفتار سيستم بايد معادلات تعادل¬هاي شيميايي و فازي حاكم بر سيستم با استفاده از يك مدل ترموديناميكي حل شود. براي حل اين سيستم دو روش كلي مورد استفاده قرار مي¬گيرد، روش في-في كه فاز مايع و بخار با استفاده از يك معادله حالت الكتروليت (ePR, eSAFT, CPA) مدلسازي مي¬شود، و روش گاما-في كه از يك مدل ضريب فعاليت (extended UNIQUAC, eNRTL, Deshmukh-Mather) براي فاز مايع و يك معادله حالت براي فاز گاز استفاده مي¬شود. در اين كار، ابتدا مدل ضريب فعاليت دشماخ-ماتر اصلاح شد. نكته حائز اهميت در مدل¬هاي انرژي آزاد گيبس اضافي اين است كه، غيرايده¬آلي سيستم در ضريب فعاليت اجزا قرار دارد، و با تنظيم پارامترهاي برهمكنش بين اجزا با استفاده از الگوريتم بهينه¬سازي SCE، نتايج مدلسازي تا حد امكان به داده¬هاي آزمايشگاهي نزديك مي¬شود. با توجه به همين موضوع، مدل دشماخ-ماتر با افزودن يك پارامتر برهمكنش سه¬تايي اصلاح شد. اين معادله در ادامه مدل دشماخ-ماتر توسعه يافته ناميده شد و براي مدلسازي سيستم¬ آب-گاز اسيدي-آلكانول آمين مورد استفاده قرار گرفت. سيستم¬هاي MDEA-CO2-H2O، AMP-CO2-H2O، DEA-CO2-H2O، MEA-CO2-H2O، MOR-CO2-H2O، MDEA-DEA-CO2-H2O، AMP-DEA-CO2-H2O، MDEA-MOR-CO2-H2O و MDEA-H2S-H2O با استفاده از مدل دشماخ-ماتر توسعه يافته مدلسازي شدند. نتايج مدلسازي نشان داد كه، در در بازه دما (303 تا 393 كلوين) و فشار (1/0 تا 192 كيلوپاسكال) مورد مطالعه، مدل دشماخ-ماتر توسعه يافته دقت بالاتري نسبت به مدل دشماخ-ماتر دارد و براي سيستم¬هاي نام برده به ترتيب متوسط درصد قدرمطلق خطاي نسبي برابر با 22/1، 07/1، 83/1، 34/2، 14/1، 66/1، 38/1، 33/1 و 70/2 بدست آمد.

196547

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي-ترموسينتيك و كاتاليست

دكتر فرزانه فيضي