مدل فرایند جذب کربن دی اکسید در برج‌های آکنده به‌وسیله‌ی محلول 2-آمینو 2-متیل 1-پروپانول

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 5، دوره 6، شماره 4، اسفند 1391، صفحه 45-52   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

سپهر صدیقی^{* 1}؛ سید رضا سیف محدثی²

¹دکتری، مسئول پروژه، واحد مهندسی واکنش‌های کاتالیستی، پژوهشکده کاتالیست و نانوفناوری، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

²فوق لیسانس، مسئول طرح، واحد مهندسی واکنش‌های کاتالیستی، پژوهشکده کاتالیست و نانوفناوری، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش فرایند جذب گاز کربن دی اکسید در برج‌های آکنده توسط حلال2- آمینو 2- متیل پروپانول، مدل‌سازی و اعتبار سنجی شده است. مدل مبتنی بر نرخی که در این پژوهش ارایه شده، انتقال جرم و گرما، گرمای آزاد شده توسط جذب و تبخیر، حلالیت کربن دی اکسید در محلول آمین، واکنش جذب، ضریب افزونی و تعادل ترمودینامیکی در سطح تماس بین فاز گاز و مایع را در نظر می‌گیرد. معادلات جبری و دیفرانسیلی مدل در محیط برنامه "مطلب" پیاده‌سازی شده و با توابع مناسب به صورت یک مسأله مقدار مرزی به روش عددی حل شده است. نتیجه‌های به‌دست آمده از این مدل با اطلاعات آزمایشگاهی به‌دست آمده از یک برج پایلوت و هم‌چنین با نتیجه‌های به‌دست آمده از مدل ارایه شده توسط پژوهشگر دیگر برای همین فرایند با شرایط مشابه، مقایسه شده‌اند. نتیجه‌ها نشان دادند که مدل ارایه شده در این پژوهش به‌خوبی با نتیجه‌های آزمایشگاهی مطابقت داشته و مدل، تغییرات بار آمین، پروفایل دمای آمین و جز مولی کربن دی اکسید در فاز گاز در طول برج را به ترتیب با خطای میانگین 12/33، 2/47 و 8/46 درصد پیش بینی می‌کند. هم‌چنین خطای مطلق پیش بینی این مدل در مقایسه با مدل ارایه شده توسط پژوهشگری دیگر برای برج جذب مشابه، برای پیش بینی جز مولی کربن دی اکسید و دمای محلول آمین به ترتیب 13/094 و 6/56 کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

مدل‌سازی؛ کربن دی اکسید؛ مدل نرخ انتقال جرم؛ جذب واکنشی؛ 2-آمینو 2-متیل 1-پروپانول؛ برج جذب

مراجع

[1] Tan, L.S.; Shariff, A.M.; Lau, K.K.; Bustam, M.A.; J. Industrial and Engineering Chemistry,
18, 1874–1883, 2012.
[2] Wu, S.H.; Caparanga, A.R.; Leron, R.B.; Li, M.H.; J. Experimental Thermal and Fluid Science, In Press, 2013, http://dx.doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2013.01.012)
[3] Treybal, E.; J. Industrial & Engineering Chemistry. 61(7), 36-41, 1969.
[4] Pandya, J.D.; J. Chemical Engineering Communication, 19, 343-361, 1983.
[5] Froment, G.; Deleye, L.; J. Computers & Chemical Engineering, 10, 493-504,1986.
[6] Tontiwachwuthikul, P.; Meisen, A.; Lim, J.; J. Chemical Engineering Science, 47(2), 381-390, 1992.
[7] Alatiqi, I.; Sabri, M.; Bouhamra, W.; Alper, E.; J. Gas Sep Purification, 8, 3-11, 1993.
[8] Aboudheir, A.; Tontiwachwuthikul, P.; Idem, R.; J. Ind. Eng. Chem. Res. 45, 2553-2557, 2006.
[9] Aroonwilas, A.; "High Efficiency Structured Packing for CO2 Absorber Using 2-Amino-2-methyl-1-propanol (AMP)", M.Sc. Thesis University of Regina, Canada, 1996.
[10] Gabrielsen, J.; Michelsen, M.; Stenby, E.; Kontogeorgis, G.; J. AIChE, 52(10), 3443-3451, 2006.
[11] Gabrielsen, J.; Svendsenb, H.; Michelsen, M.; Stenbya, E.; Kontogeorgis, G.; J. Chem Eng Sci., 62, 2397–2413, 2007.
[12] Simon, L.L.; Elias, Y.; J. Chemical Engineering
Research and Design, 89, 1684-1692, 2011.
[13] Bird, R.B.; Stewart, W.E.; Lightfoot, E.N.; "Transport Phenomena", John Wiley & Sons, Inc., New jersey, 2002.
[14] Versteeg, G.F.; Van-Dijck, L.; Van-Swaaij, W.; J. Chem. Eng. Commun., 144, 113-158, 1996.
[15] Cussler, E.L.; "Diffusion-Mass Transfer in Fluid Systems", 3rd edition, Cambridge
University Press, Cambridge, 2002.
[16] Billet, R.; Schultes, M.; J. Chem. Eng. Res. Des., 77, 498-504, 1999.
[17] Gabrielsen, J.; Michelsen, M.; Stenby, E.; Kontogeorgis, G.; J. Ind. Eng. Chem. Res., 44, 3348-3354, 2005.
[18] Park, S.; Lee, K.; Hyun, J.; Kim, S.; J. Ind. Eng. Chem. Res., 41,1658-1665, 2002.
[19] Saha, A.K.; Bandyopahdyay, S.; Biswas, A.; J. Chem. Eng. Sci., 50, 3587-3598, 1995.
[20] Vazquez, G.; Alvarez, E.; Navaza, J.; Rendo, R.; Romero, E.; J. Chem. Eng. Data. 42, 57-59, 1997.
[21] Li, M.; Lai, M.; J. Chem. Eng. Data, 40, 486- 492, 1996.
[22] Onda, K.; Takeuchi, H.; Okumoto, Y.; J. Chem. Eng. Jpn., 1, 56-62, 1968.
[23] Hsu, C.; Li, M.; J. Chem. Eng. Data 42, 502-507, 1997.
[24] Henni, A.; Hromek, J.; Tontiwachwuthikul, P.; Chakma, A.; J. Chem. Eng. Data., 48, 551-556, 2003.
[25] Chiu, L.F.; Liu, H.F.; Li, M.H.; J. Chem. Eng. Data, 44, 631-636, 1999.
[26] Afkhamipour, M.; Khorrami, Z.; Ggolizadeh, A.; "Rate-based Modeling for CO2 Absorption into AMP Solution in a Random Packed Column", 2nd International Conference on Chemistry and Chemical Engineering IPCBEE, 14, 2011.
[27] Krevelen, D.; Hoftijzer, P.; Part I. General Theory., Rec. Trav. Chim., 67, 498-504, 1948.