بررسی عملکرد حلال ترکیبی پتاسیم هیدروکسید – گلیسرول در جذب گاز کربن‌دی‌اکسید

رشیدی, حامد; چوبتاشانی, شیما; براتی, جواد

بررسی عملکرد حلال ترکیبی پتاسیم هیدروکسید – گلیسرول در جذب گاز کربن‌دی‌اکسید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

چکیده

امروزه فرایند جذب واکنشی گازهای اسیدی توسط حلال،‌ به صورت وسیعی به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به کار می‌رود. در این پژوهش تجربی، فرایند جذب گاز کربن‌دی‌اکسید توسط حلال ترکیبی پتاسیم هیدروکسید- گلیسرول در یک برج جذب آکنده انجام شده است. اثر عامل های گوناگون، مانند؛ غلظت پتاسیم هیدروکسید (8/0 -2/0 مولار)، غلظت گلیسرول (12-4 درصد وزنی)، و شدت جریان گاز ورودی به برج (3/2 و 7/1 لیتر بر دقیقه) در دمای ثابت 35 درجه سلسیوس و غلظت ثابت گاز کربن‌دی‌اکسید 10 درصد در فشارجو به صورت آزمایشگاهی بر روی فرایند جذب کربن‌دی‌اکسید توسط حلال ترکیبی پتاسیم هیدروکسید – گلیسرول بررسی شد و درصد جذب کربن‌دی‌اکسید، ضریب کلی انتقال جرم حجمی برمبنای فاز گاز و شار انتقال جرم حجمی به عنوان پاسخ در نظر گرفته شد. نتایج نشان می‌دهد، در شرایط عملیاتی اعمال شده، افزایش میزان غلظت گلیسرول و پتاسیم هیدروکسید می‌تواند سبب کاهش غلظت کربن‌دی‌اکسید گاز خروجی از برج و افزایش درصد جذب، ضریب کلی انتقال جرم حجمی بر مبنای فاز گاز و شار انتقال جرم حجمی گردد. درصد جذب گاز کربن‌دی‌اکسید توسط این حلال ترکیبی، در حالت بیشینه، در شدت جریان 7/1 لیتر بر دقیقه، در غلظت‌های‌ 12 درصد وزنی گلیسرول و 8/0 مولار پتاسیم هیدروکسید، 28/94 درصد ارزیابی گردید. همچنین حداکثر میزان ضریب کلی انتقال جرم حجمی بر مبنای فاز گاز و شار انتقال جرم حجمی در شرایط عملیاتی ذکر شده، در غلظت‌های حداکثری 8/0 مولار پتاسیم هیدروکسید و 12 درصد وزنی گلیسرول و شدت جریان گاز ورودی 3/2 لیتر بر دقیقه، به ترتیبkmol/m³.h.kpa 96/0 و kmol/m³.h 65/67 است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

انتقال جرم، فرایندهای جداسازی

مراجع

[1] Metz, Bert, et al. "Carbon Dioxide Capture and Storage. Summary for Policymakers." (2005).

[2] Mumford, Kathryn A., et al. "Review of Solvent Based Carbon-Dioxide Capture Technologies." Frontiers of Chemical Science and Engineering, 9(2): 125-141 (2015).

[3] Aschenbrenner, Ortrud, and Peter Styring. "Comparative Study of Solvent Properties for Carbon Dioxide Absorption." Energy & Environmental Science, 3(8): 1106-1113 (2010).

[4] Mota-Martinez, Maria T., Jason Hallett, Niall Mac Dowell. "Screening Solvents Properties for CO₂ Capture Based on the Process Performance." Energy Procedia, 114: 1551-1557 (2017).

]5[ مریم اسدی، حسین ابوالقاسمی، جذب دی‌اکسید کربن توسط محلول آبی هیدروکسید سدیم در ستون پرشده: ضریب انتقال جرم و میزان جذب، نشریه مهندسی شیمی ایران، دوره یازدهم، شماره شصت و دوم 27-33 (1391).

[6] Nagumo, Ryo, et al. "Molecular Dynamics Simulations for Systematic Prediction of the CO₂ Solubility of Physical Absorbents." Journal of Chemical Engineering of Japan, 49(1): 1-5 (2016).

[7] Babamohammadi, Shervan, Ahmad Shamiri, Mohamed Kheireddine Aroua. "A Review of CO₂ Capture by Absorption in Ionic Liquid-Based Solvents." Reviews in Chemical Engineering, 31(4): 383-412 (2015).

[8] Babamohammadi, Shervan, et al. "Solubility of CO₂ in Aqueous Solutions of Glycerol and Monoethanolamine." Journal of Molecular Liquids, 249: 40-52 (2018).

[9] Smith, Kathryn, et al. "Pilot Plant Results for a Precipitating Potassium Carbonate Solvent Absorption Process Promoted with Glycine for Enhanced CO₂ Capture." Fuel Processing Technology, 135: 60-65 (2015).

[10] Valeh-e-Sheyda, Peyvand, Javad Barati. "Mass Transfer Performance of Carbon Dioxide Absorption in a Packed Column Using Monoethanoleamine-Glycerol as a Hybrid Solvent." Process Safety and Environmental Protection 146: 54-68 (2021).

[11] Alok, R., et al. "CO₂ Capture Using Crude Glycerol-Derived Deep Eutectic Solvents." Advances in Energy Research, Springer, Singapore, 2: 735-743(2020).

[12] Shamiri, A., et al. "Absorption of CO₂ into Aqueous Mixtures of Glycerol and Monoethanolamine." Journal of Natural Gas Science and Engineering, 35: 605-613 (2016).

[13] Lombardia, L, et al. "Carbon Dioxide Removal and Capture for Landfill Gas Up-Grading." Energy Procedia, 4: 465-472 (2011).

[14] Tippayawong, N., Thanompongchart, P., "Biogas Quality Upgrade by Simultaneous Removal of CO₂ and H₂S in a Packed Column Reactor." Energy, 35(12): 4531-4535 (2010).

[15] Zhao, Q., et al. "Purification Technologies for Biogas Generated by Anaerobic Digestion." Compressed Biomethane, CSANR, Ed, 24: (2010).

[16] Dey, Anindo, Adisorn Aroonwilas. "CO₂ Absorption into MEA-AMP Blend: Mass Transfer and Absorber Height Index." Energy Procedia, 1(1): 211-215 (2009).

[17] Sema, Teerawat, et al. "Mass Transfer of CO₂ Absorption in Hybrid MEA-Methanol Solvents in Packed Column." Energy Procedia, 37: 883-889 (2013).

[18] Rashidi, H, Valeh-e-Sheyda, P., Sahraie, S., "A Multiobjective Experimental Based Optimization to the CO₂ Capture Process Using Hybrid Solvents of MEA-MeOH and MEA-Water." Energy, 190: 116430 (2020).

[19] Baciocchi, Renato, Giuseppe Storti, Marco Mazzotti. "Process Design and Energy Requirements for the Capture of Carbon Dioxide from Air." Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 45(12): 1047-1058 (2006).‏

]20[ ساسان صحرایی، حامد رشیدی، بررسی اثر متغیرهای عملیاتی و بهینه‌سازی فرایند جذب کربن‌دی‌اکسید از گاز حاصل از احتراق توسط دی‌اتانول‌آمین با استفاده از روش پاسخ- سطح، نشریه علوم و مهندسی جداسازی، 11(1): 26-40 (1398).