عنوان پایان‌نامه
بررسی ترمودینامیکی و سینتیکی حلالیت دی اکسید کربن در حلالهای NMP و پتاسیم کربنات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1374.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60836
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمدرضا بهلول
- چکیده
- فرآیندهای شیرین¬سازی گاز یا حذف گازهای اسیدی (مانند CO2 ) به¬طور معمول در صنایع مختلفی از قبیل پالایشگاه¬های نفت، واحدهای فرآیند گاز و واحدهای پتروشیمی به¬کار برده می¬شوند. یکی از روش¬های مورد استفاده در فرآیند شیرین¬سازی استفاده از فرآیند جذب می¬باشد که این نوع فرآیند براساس نوع حلال به دو دسته شیمیایی و فیزیکی تقسیم می¬شود. استفاده از فرآیند جذب، چه فرآیند جذب شیمیایی که براساس حلال¬هایی مثل محلول آبی کربنات پتاسیم است و چه جذب فیزیکی که براساس حلال¬هایی مثل NMP می باشد، روش¬های بسیار مناسبی برای تصفیه گازها در مقیاس صنعتی می¬باشند. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از یک دستگاه طراحی شده برای اندازه¬گیری حلالیت گازها در حلال های مایع، دینامیک جذب و میزان حلالیت تعادلی گاز CO2 در حلال های NMP و محلول آبی کربنات پتاسیم در دماهای بین K 15/293 تا K 15/333 و در محدوده فشار تعادلی bar 5 تا 11 اندازه گیری شود. نتایج حاصل از جذب CO2 در NMP نشان می¬دهند که میزان قابلیت جذب با افزایش فشار یا کاهش دما بهبود می¬یابد. نتایج حاصل از جذب CO2 در محلول آبی کربنات پتاسیم با غلظت¬های 15، 20 و 30 درصد وزنی نشان می¬دهند که با افزایش فشار گاز در یک دمای ثابت میزان انحلال پذیری تا فشار خاصی افزایش می¬یابد و بعد از آن شروع به کاهش می¬کند. در ادامه با استفاده از معادله حالت Peng-Robinson و نرم افزار Matlab، میزان انحلال پذیری CO2 در NMP پیش بینی شده است که میانگین انحراف بین مقادیر پیش بینی شده و آزمایشگاهی 5/3 درصد می¬باشد. برای جذب CO2 در محلول آبی کربنات پتاسیم با استفاده از رگرسیون غیرخطی یک رابطه تجربی ارائه شده است که میانگین انحراف بین مقادیر پیش بینی شده و آزمایشگاهی در حدود 6/0 درصد می¬باشد.
- Abstract
- Gas sweetening or acid gas removal (such as CO2 and H2S) is conventionally used in various industries such as oil refineries, gas processing plants, petrochemical plants and so on. Both absorption in chemical solution such as aqueous potassium carbonate, and absorption in a physical solvent like NMP are suitable techniques for treating high-volume gas streams that contains hydrogen sulfide and/or carbon dioxide. In this study, by using a designed experimental device for measuring solubility of gases in liquids, the dynamic of absorption and equilibrium solubility of CO2 in the physical solvent such as NMP and chemical solvent such as aqueous solution of potassium carbonate were measured at different temperatures of 293.15 to 333.15 and different equilibrium pressures of 5 to 11 bar. The experimental data on the solubility of CO2 in the NMP results showed that the experimental solubility data increases with decreasing temperature and increasing pressure. The experimental data on the solubility of CO2 in the aqueous solution of potassium carbonate reported at different weight concentrations of 15%, 20% and 30%. The results of CO2-K2CO3 showed that the solubility increases with increasing pressure in constant temperature but to a specific pressure and then starts to decrease. In continuing this study, the solubility data of CO2-NMP was also envisaged by using the Peng-Robinson equation of state (PR-EOS) and MATLAB software. The mean deviation between the measured solubility data and the predicted values by the thermodynamic model was calculated to be less than 3.5 %. The solubility data of CO2-K2CO3 was also correlated by using non-linear regression that the mean deviation between the measured solubility data and the predicted values by the correlations was calculated to be less than 0.6 %
