اندازه‌گیری تعادل‌های فازی در سامانه‌های آبی کربن دی‌اکسید – مونواتانول‌آمین - مایع یونی 1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیم نیترات در فشارهای بالا

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 6، دوره 13، شماره 1، خرداد 1398، صفحه 39-48   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

میلاد دامن افشان¹؛ بابک مختارانی^{* 2}؛ حسن شیخ ممو³؛ میر اسمعیل معصومی⁴؛ مرتضی مافی⁵؛ مجتبی میرزایی⁶؛ علی شریفی⁷

¹کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²دانشیار مهندسی شیمی، پژوهشکده مهندسی نفت، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

³کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁴استادیار مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

⁵استادیار مهندسی شیمی، پژوهشکده مهندسی نفت، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

⁶استادیار شیمی آلی، پژوهشکده شیمی آلی، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

⁷دانشیار شیمی آلی، پژوهشکده شیمی آلی، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران، ایران

چکیده

استفاده از مایع‌های یونی در کنار حلال‌های مبتنی بر آلکانول‌آمین، به‌عنوان جاذب‌هایی کارآمد با برخی ویژگی‌های بهبودیافته مانند کاهش هدر رفت حلال و عملکرد احیای آسان به منظور جذب و جداسازی گاز کربن دی‌اکسید به‌تازگی موردتوجه قرارگرفته است. بنابراین، در این پژوهش، بررسی تجربی حلالیت گاز کربن دی‌اکسید در محلول‌های آبی مونواتانول‌آمین (MEA) و مایع یونی1-هگزیل-3-متیل ایمیدازولیم نیترات ([Hmim][NO₃]) به صورت سامانه‌های چهارجزئی با ترکیب درصدهای متفاوت به‌عنوان محلول‌های جاذب جدید با تأکید بر اندازه‌گیری ظرفیت جذب موردبررسی قرار گرفت. بدین منظور، اندازه‌گیری تعادل‌های بخار - مایع در گستره دمایی 298 تا K 343 و تا فشار حداکثر bar 40 با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری تعادل فازی به روش استاتیکی انجام شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که در تمام محلول‌های جاذب مورد آزمایش، حلالیت کربن دی‌اکسید با کاهش دما و افزایش فشار، افزایش می‌یابد. همچنین، با افزودن مایع یونی [Hmim][NO₃] به محلول‌های آبی MEA، حلالیت کربن دی‌اکسید در محلول‌های جاذب افت نسبی پیدا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

حلالیت؛ کربن دی‌اکسید؛ مونواتانولآمین؛ مایع یونی؛ تعادل فازی

مراجع

[1] Hussain, A.; Sep. Sci. Technol. 47, 1857–1865, 2012.
[2] Zhang, Y.; Ji, X.; Xie, Y.; Lu, X.; Appl. Energy. 162, 1160–1170, 2016.
[3] Zhang, W.; Ye, L.; Jiang, J.; J. Environ. Chem. Eng. 3, 227–232, 2015.
[4] Karadas, F.; Atilhan, M.; Aparicio, S.; Energy & Fuels. 24, 5817–5828, 2010.
[5] Poe, W.A.; Mokhatab, S.; “Introduction to Natural Gas Processing Plants, in Modeling, Control, and Optimization of Natural Gas Processing Plants”, Elsevier, USA, 1–72, 2017.
[6] Rochelle, G. T.; Science 325, 1652–1654, 2009.
[7] Abu-Zahra, M.R.M.; Schneiders, L.H.J.; Niederer, J.P.M.; Feron, P.H.M.; Versteeg, G.F.; Int. J. Greenh. Gas Control. 1, 37–46, 2007.
[8] Yang, H.; Xu, Z.; Fan, M.; Gupta, R.; Slimane, R.B.; Bland, A.E.; Wright, I.; J. Environ. Sci. 20, 14–27, 2008.
[9] Vaidya, P. D.; Kenig, E. Y.; Chem. Eng. Technol. 30, 1467–1474, 2007.
[10] Keskin, S.; Kayrak-Talay, D.; Akman, U.; Hortaçsu, Ö.; J. Supercrit. Fluids. 43, 150–180, 2007.
[11] Lu, B.; Wang, X.; Xia, Y.; Liu, N.; Li, S.; Li, W.; Energy & Fuels. 27, 6002–6009, 2013.
[12] Baj, S.; Siewniak, A.; Chrobok, A.; Krawczyk, T.; Sobolewski, A.; J. Chem. Technol. Biotechnol. 88, 1220–1227, 2013.
[13] Fu, D.; Zhang, P.; Energy 87, 165–172, 2015.
[14] Mokhtarani, B.; Negar Khatun, A.; Mafi, M.; Sharifi, A.; Mirzaei, M.; J. Chem. Eng. Data. 61, 1262–1269, 2016.
[15] Jalili, A.H.; Shokouhi, M.; Maurer, G.; Hosseini-Jenab, M.; J. Chem. Thermodyn. 67, 55–62, 2013.
[16] Safavi, M.; Ghotbi, C.; Taghikhani, V.; Jalili, A.H.; Mehdizadeh, A.; J. Chem. Thermodyn. 65, 220–232, 2013.
[17] Kumełan, J.; Pérez-Salado Kamps, Á.; Tuma, D.; Maurer, G.; J. Chem. Eng. Data. 51, 1802–1807, 2006.
[18] Haghtalab, A.; Shojaeian, A.; J. Chem. Thermodyn. 81, 237–244, 2015.
[19] Osman, K.; Ramjugernath, D.; Coquelet, C.; J. Chem. Eng. Data. 60, 2380–2391, 2015.
[20] Span, R.; Wagner, W.; J. Phys. Chem. Ref. Data. 25, 1509–1596, 1996.
[21] Jou, F.; Mather, A. E.; Otto, F. D.; Can. J. Chem. Eng. 73, 140–147, 1995.
[22] Lee, J.I.; Otto, F.D.; Mather, A.E.; Can. J. Chem. Eng. 52, 803–805, 1974.
[23] Damanafshan, M.; Mokhtarani, B.; Mirzaei, M.; Mafi, M.; Sharifi, A.; Jalili, A.H.; J. Chem. Eng. Data. 63, 2135–2150, 2018.
[24] Ahmady, A.; Hashim, M.A.; Aroua, M.K.; Fluid Phase Equilib. 309, 76–82, 2011.
[25] Chinn, D.; Vu, D.Q.; Driver, M.S.; Boudreau, L. C.; “CO2 removal from gas using ionic liquid absorbents,” US Patent US2006/0251558A1, 2006.
[26] Shojaeian, A.; Haghtalab, A.; J. Mol. Liq. 187, 218–225, 2013.