مطالعه آزمایشگاهی ضریب نفوذ مولکولی اتیلن در حلال نرمال متیل پیرولیدون

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ماهشهر، ماهشهر، ایران

چکیده

در این مطالعه، با اخذ داده ­های آزمایشگاهی نفوذ گاز در حلال ساکن و استفاده از مدل­ های ریاضی مبتنی بر قانون دوم فیک، ضریب نفوذ مولکولی محاسبه  شد. هدف از این مطالعه، محاسبه ضریب­ های نفوذ مولکولی اتیلن در حلال نرمال متیل پیرولیدون (NMP) در فشارهای اولیه 600 ، 800  و 1100کیلوپاسکال و دماهای 1/278، 1/298 و 1/328 کلوین با استفاده از دو مدل موجود می­ باشد. هر چند همانند مطالعات گذشته، نتیجه ­های آزمایشگاهی ناشی از هر دو مدل نشان می‌دهد که ضریب نفود مولکولی  با افزایش دما افزایش می­ یابد ولی نوع وابستگی به دما به صورت  DAB =A.Tn در دیدگاه پژوهشگران متفاوت بوده است. برای بررسی، نتیجه­ های آزمایشگاهی با پیش بینی مدل وایلک ـ چانگ که در آن 65/5 n= و مدل دیاز که در آن 5/8 n = می­ باشد مقایسه شد و نشان داده شد که پیش بینی مدل دیاز با داده ­های آزمایشگاهی این پژوهش ارتباط بهتری نشان می ­دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[2] Sanders D., Freeman B., Energy-Efficient Polymeric Gas Separation Membranes for a Sustainable Future: A Review, Polymer, 54: 4729-4761 (2013).
[3] Buonomenna M.G., Membrane Processes for a Sustainable Industrial Growth, RSC Advances, 3: 5694-5740 (2013).
[4] Jamialahmadi M., Muller-Steinhagen, H., Diffusion Coefficient of Methane in Liquid Hydrocarbons at High Pressure and Temperature, J. Pet. Sci.Eng, 53:  47-60 (2006).
[5] Etminan R., Maini B., Chen Z., Hassanzadeh H., Constant-Pressure Technique for Gas Diffusivity and Solubility Measurements in Heavy Oil and Bitumen, Energy & Fuels, 24: 533-549 (2010).
[6] Azizi S., Tahmasebi Dezfuli H., Kargari A., Peyghambarzadeh S.M., Experimental Measurement and Thermodynamic Modeling of Propylene and Propane Solubility in N-Methyl Pyrrolidone (NMP), Fluid Phase Equilibria, 387:  190-197 (2015).
[7] Zhang Y., Hyndman C., Maini B., Measurement of Gas Diffusivity in Heavy Oils, J. Pet. Sci. Eng, 25:  37-47 (2000).
[9] Rasmussen M., Givan F., Parameters of Gas Dissolution in Liquids Obtained by Isothermal Pressure Decay, AIChE J, 55(1):  9-23 (2009).
[10] Upreti S., Mehrotra A., “Diffusivity of CO2, CH4, C2H6 and N2 in Athabasca Bitumen, Can. J. Chem. Eng, 80(1):  116-125 (2002).
[11] Sheikha H., Pooladi-Darvish M., Mehrotra A., “Development of Graphical Methods for Estimating the Diffusivity Coefficient of Gases in Bitumen from Pressure-Decay Data, Energy & Fuels, 19(5): 2041–2049 (2005).
[12] Creux P., Meyer V., Graciaa A., Cordelier P., Franco F., Montel F., “Diffusivity in Heavy Oils. SPE International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium, Calgary, AB, CANADA, SPE/PS-CIM/CHOA  97798 (2005).
[15] Azizi S., Kargari A., Kaghazchi T., Experimental and Theoretical Investigation of Molecular Diffusion Coefficient of Propylene in NMP. Chem. Eng. Res. Des, 92: 1201-1209 (2014).
[16] Zhang W., Wu S., Ren S., Zhang L., Li J., The Modelling and Experimental Studies on the Diffusion Coefficient of CO2 in Saline Water, Journal of CO2 Utilization, 11: 49-53 (2015).
[17] Etminan S.R., Pooladi-Darvish M., Maini B.B., Chen Z., Modeling the Interface Resistance in Low Soluble Gaseous Solvent-Heavy Oil System, Fuel, 105: 672-687 (2013).
[18] Kavousi A., Torabi F., Chan C.W., Shirif E., Experimental Measurement and Parametric Study of CO2 Solubility and Molecular Diffusivity in Heavy Crude Oil Systems, Fluid Phase Equilibria, 371: 57–66 (2014).
[19] Gholami Y., Azin R., Fatehi R., Suggesting a Numerical Pressure-Decay Method for Determining CO2 Diffusion Coefficient in Water, Journal of Molecular Liquids, 211: 31-39 (2015).
[20] Gholami F., Azizi S., Peyghambarzadeh S.M., Bohloul M.R., “The Modelling and Experimental Study on Molecular Diffusion Coefficient of CO2 in N-Methyl Pyrolidone, J. Sep. Sci. Tech, 15: 2435-2442 (2017).
[21] Yang Z., Bryant S., Dong M., Hassanzadeh H., An Analytical Method of Estimating Diffusion Coefficients of Gases in Liquids from Pressure Decay Tests, AIChE J., 65: 434–445( 2019).
[22] Crank J., “The Mathematics of Diffusion”, 2nd ed., Oxford, (1975).
[23] Azin R., Mahmoudy, M., Jafari Raad S.M., Osfouri S., Measurement and modeling of CO2 Diffusion Coefficient in Saline Aquifer at Reservoir Conditions, Central European Journal of Engineering, 3(4): 585–594 (2013).
[25] Afanasenko L.D., Yarym Agaev N.L., Korotkova E.V., Viscosimetric Properties of the System Diethylene Glycol - n-Methylpyrrolidone –Water, Zh. Prikl. Khim, 58: 2291-2296 (1985).
[26] Langan J.R., Salmon G.A., “Physical Properties of N-Methylpyrrolidinone as Functions of Temperature, J. Chem. Eng. Data, 32: 420-422 (1987).
[27] Vodolazhskii S.V., Yakushkin M.I., Golobacheva O.I., Gaile A.A., Production and Application of p-Dioxan-2-one, 3-Morpholinone, n-Methyl-3-Morpholinone, Khim. Prom, 434-435 (1994).
[28] Ambrosone L., D'Errico G., Sartorio R., Vitagliano V., Analysis of Velocity Cross-correlation and Preferential Solvation for the System N-Methylpyrrolidone-Water at 20 °C, J. Chem. Soc. Faraday Trans, 91: 1339-1344 (1995).
[29] Renner T.A., Measurement and Correlation of Diffusion Coefficients for CO and Rich-Gas Applications, SPE Reservoir 2 Engineering, 517–523 (1988).
[30] Diaz M., Vega A., Coca J., Correlation for the Estimation of Gas-Liquid Diffusivity, Chemical Engineering Communications, 52: 271-281 (1987).
[31] Yousefi M., Azizi S., Peyghambarzadeh S.M., Azizi Z., Ethylene Solubility in N-methylpyrrolidone (NMP): Experimental Study and Thermodynamic Modeling, Applied Petrochemical Research, 10(2): 95-105 (2020).
[32] Saltzman E.S., King D.B., Holmen K., Leck C., Experimental Determination of the Diffusion coefficient of Dimethylsulfide in Water, Journal of Geophysical Research, 98(C9): 16, 481-16,486 (1993).
[36] Young M.E., Carroad  P.A., Bell R.L., Estimation of Diffusion Coefficients of Proteins, Biotechnology and Bioengineering,  xxӀӀ: 947-955( 1980).
[37] Akgerman A.,  Gainer J.L., Diffusion of Gases in Liquids, Ind. Eng. Chem. Fund, 11(3): 373-379 (1972).