مدل سازی ترمودینامیکی جذب کربن دی اکسید در محلول آبی متیل دی اتانول آمین

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

نظریه سیال مجتمع آماری (Statistical Associating Fluid Theory) یا به اختصار SAFT، روشی برای تخمین ویژگی­ های سیال ­های دارای تجمع بر اساس نظریه ورتایم است.SAFT  و دیگر روش های مبتنی بر مکانیک آماری غیرایده آلی را
به برهم کنش های بین ملکولی ارتباط می دهند و در واقع تجمع را از منظر فیزیکی بررسی می کنند. برتری چنین نظریه ­های فیزیکی این است که نخست توسط شبیه سازی ملکولی می توان آن ها را مورد آزمایش قرار داد، و دوم گسترش و تغییر آن ها به صورت سیستمی قابل انجام است. یکی از پر کاربردترین و موفق ترین ویرایش ­های SAFT، معادله حالت SAFT-HR  است که ﻗـﺎدر ﺑـﻪ توصیف ویژگی ­های ﺗﺮﻣﻮدینامیکی ﻣﺨﻠﻮط سیال ­های پیچیده ﺑﺎ دﻗﺖ ﺑﺎﻻ اﺳﺖ. در این پژوهش به­ منظور تعیین حلالیت گاز کربن  دی­اکسید در محلول آبی ­متیل ­ دی­اتانول ­آمین(MDEA) از معادله حالت  SAFT-HR استفاده شده است و با استفاده از پارامترهای موجود در مقاله ­ها و پارامترهای تنظیم شده در این کار، برای بازه دمایی 298-15/413 کلوین و بازه فشار 7/5036-11/0 کیلوپاسکال، پیش ­بینی حلالیت تعادلی کربن دی ­اکسید انجام شده است. درصد متوسط قدر مطلق خطای نسبی برای 293 داده برابر با 9/27 است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Saghafi, H. and M. Arabloo, Modeling of CO2 solubility in MEA, DEA, TEA, and MDEA aqueous solutions using AdaBoost-Decision Tree and Artificial Neural Network. International Journal of Greenhouse Gas Control, 2017. 58: p. 256-265.

[2] Stewart, C. and M.-A. Hessami, A study of methods of carbon dioxide capture and sequestration––the sustainability of a photosynthetic bioreactor approach. Energy Conversion and Management, 2005. 46(3): p. 403-420.

[3] Constantinou, A., S. Barrass, and A. Gavriilidis, CO2 Absorption in Polytetrafluoroethylene Membrane Microstructured Contactor Using Aqueous Solutions of Amines. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014. 53(22): p. 9236-9242.

[5] Ghalib, L., et al., Modeling the effect of piperazine on CO2 loading in MDEA/PZ mixture. Fluid Phase Equilibria, 2017. 434: p. 233-243.

[7] Uyan, M., et al., Predicting CO2 solubility in aqueous N-methyldiethanolamine solutions with ePC-SAFT. Fluid Phase Equilibria, 2015. 393(0): p. 91-100.

[8] Park, S.-B. and H. Lee, Vapor-liquid equilibria for the binary monoethanolamine+ water and monoethanolamine+ethanol systems. Korean Journal of Chemical Engineering, 1997. 14(2): p. 146-148.

[11] Kent, R.L. and B. Elsenberg, BETTER DATA FOR AMINE TREATING. Hydrocarbon Processing, 1976. 55(2): p. 87-90.

[12] Mondal, B.K., S.S. Bandyopadhyay, and A.N. Samanta, Experimental measurement and Kent-Eisenberg modelling of CO2 solubility in aqueous mixture of 2-amino-2-methyl-1-propanol and hexamethylenediamine. Fluid Phase Equilibria, 2017. 437: p. 118-126.

[13] Deshmukh, R.D. and A.E. Mather, A mathematical model for equilibrium solubility of hydrogen sulfide and carbon dioxide in aqueous alkanolamine solutions. Chemical Engineering Science, 1981. 36(2): p. 355-362.

[14] Haghtalab, A. and M. Dehghani Tafti, Electrolyte UNIQUAC−NRF Model to Study the Solubility of Acid Gases in Alkanolamines. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2007. 46(18): p. 6053-6060.

[15] Fakouri Baygi, S. and H. Pahlavanzadeh, Application of the perturbed chain-SAFT equation of state for modeling CO2 solubility in aqueous monoethanolamine solutions. Chemical Engineering Research and Design, 2015. 93(0): p. 789-799.

[16] Pahlavanzadeh, H. and S. Fakouri Baygi, Modeling CO2 solubility in Aqueous Methyldiethanolamine Solutions by Perturbed Chain-SAFT Equation of State. The Journal of Chemical Thermodynamics, 2013. 59(0): p. 214-221.

[17] Haghtalab, A. and S.H. Mazloumi, Electrolyte cubic square-well equation of state for computation of the solubility CO2 and H2S in aqueous MDEA solutions. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2010. 49(13): p. 6221-6230.

[18] Huang, S.H. and M. Radosz, Equation of state for small, large, polydisperse, and associating molecules. Industrial & Engineering Chemistry Research, 1990. 29(11): p. 2284-2294.

[19] Huang, S.H. and M. Radosz, Equation of state for small, large, polydisperse, and associating molecules: extension to fluid mixtures. Industrial & Engineering Chemistry Research, 1991. 30(8): p. 1994-2005.

[20] Al-Rashed, O.A. and S.H. Ali, Modeling the solubility of CO2 and H2S in DEA–MDEA alkanolamine solutions using the electrolyte–UNIQUAC model. Separation and Purification Technology, 2012. 94(0): p. 71-83.

[21] Chen, S.S. and A. Kreglewski, Applications of the Augmented van der Waals Theory of Fluids.: I. Pure Fluids. Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie, 1977. 81(10): p. 1048-1052.

[22] Tan, S.P., H. Adidharma, and M. Radosz, Recent Advances and Applications of Statistical Associating Fluid Theory. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2008. 47(21): p. 8063-8082.

[23] Smith, W.R. and R.W. Missen, Strategies for solving the chemical equilibrium problem and an efficient microcomputer-based algorithm. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 1988. 66(4): p. 591-598.

[24] Lagarias, J.C., et al., Convergence Properties of the Nelder-Mead Simplex Method in Low Dimensions. SIAM J. on Optimization, 1998. 9(1): p. 112-147.

[25] Lemoine, B., et al., Partial vapor pressure of CO2 and H2S over aqueous methyldiethanolamine solutions. Fluid Phase Equilibria,.2000. 172(2): p. 261-277.

[26] Sidi-Boumedine, R., et al., Experimental determination of carbon dioxide solubility data in aqueous alkanolamine solutions. Fluid Phase Equilibria, 2004. 218(1): p. 85-94.

[27] Ma'mun, S., et al., Solubility of carbon dioxide in 30 mass % monoethanolamine and 50 mass % methyldiethanolamine solutions. Journal of Chemical and Engineering Data, 2005. 50(2): p. 630-634.

[29] Rho, S.-W., et al., Solubility of CO2 in Aqueous Methyldiethanolamine Solutions. Journal of Chemical & Engineering Data, 1997. 42(6): p. 1161-1164.

[31] MacGregor, R.J. and A.E. Mather, Equilibrium solubility of H2S and CO2 and their mixtures in a mixed solvent. Can. J. Chem. Eng, 1991. 69: p. 1357.