بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به تحقیقات انجام شده در زمینه جذب گازهای اسیدی و گلخانهای مثل دیاکسیدکربن توسط محققان مختلف اهمیت جداسازی این گازها از گازهای طبیعی و فرآیندی و بررسی روشهای جداسازی آنها بیش از پیش مشخص است؟ کشورهای توسعه یافته در فرآیند شیرین سازی گاز تحقیقات گستردههای در زمینه تاثیر پارامترهای مختلف بر حلالیت انجام دادهاند که دست آوردهای حائز اهمیتی نیز داشتهاند
حلالهای رایج مانند آمینها که در شیرین سازی استفاده میشوند از لحاظ زیست محیطی دارای مشکلات متعددی از جمله فراریت هستند. در سالهای اخیر دسته ی جدیدی از حلالها بعنوان مایعات یونی معرفی شدند که از ویژگی های منحصر به فردی نظیر فشاربخار خیلی ناچیز برخورد دارند. در این پروژه اندازهگیری آزمایشگاهی میزان حلالیت تعادلی گاز CO2در حلال دیاتانول آمین - DEA - 25 % wt در حضور مایع یونی کولین کلراید با غلظت 0/5 %wt، در دمای 313/15 K و محدوده فشار4 bar تا 15 bar انجام شده است. نتایج حاصل نشان میدهد در فشار بالاتر میزان جذب گاز دیاکسید کربن بیشتر خواهد بود
-1مقدمه
با توجه به تحقیقات انجام شده در زمینه جذب گازهای اسیدی و گلخانهای توسط محققان مختلف اهمیت جداسازی این گازها از گازهای طبیعی و فرآیندی و بررسی روشهای جداسازی آنها بیش از پیش مشخص است. همچنین مشخص است که کشورهای توسعه یافته در فرآیند شیرین سازی گاز تمرکز خود را بر روی فرآیندهای بهینه و کم هزینه، چه از لحاظ مصرف انرژی و چه از لحاظ هزینههای تمام شده فرآیندها، قرار دادهاند و تحقیقات گستردههای در زمینه حلالهای قابل استفاده در این فرآیند انجام دادهاند که دست آوردههای حائز اهمیتی نیز داشته اند
با در نظر گرفتن این که کشور ما یکی از بزرگترین دارندگان منابع طبیعی از قبیل نفت و گاز میباشد، اهمیت سرمایه گذاری و انجام تحقیقات در زمینه فرآیندهای مرتبط با این منابع بیش از گذشته به چشم میخورد
حلالهای رایج مانند الکلها و یا آمینها که در شیرین سازی استفاده میشوند از لحاظ زیست محیطی دارای مشکلات متعددی از جمله فراریت هستند. در سالهای اخیر دستهی جدیدی از حلالها بعنوان مایعات یونی معرفی شدند که از ویژگیهای منحصر به فردی نظیر فشاربخار خیلی ناچیز برخورد دارند. به حداقل رسیدن ریسک انجام فرآیندهای شیمیایی براساس طبیعت ضد آتشگیر بودن مایعات یونی ، ایجاد نشدن خوردگی و قابل حل بودن محدوده وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی در مایعات یونی از دیگر ویژگی های این مایعات هستند.
Zoubeik و همکارانش در سال [3] 2014 حلالیت CO2 در سه مایع یونی متفاوت [TDC][DCN] ,[TDC][TF2N] [EMMP][TF2N] دردماهای 313/15K،323/15 K و333/15 K و رنج فشار 20 -10/1 bar گزارش شده است. همچنین مقادیر ثابت هنری، دانسیته، آنتالپی و آنتروپی این گاز تعیین شده اند. دادههای آزمایشگاهی توسط مدلهای ترمودینامیکی پنگ رابینسون و ردلیش کوانگ بیان شد.
نتایج نشان داد که مایع یونی [TDC][TF2N] در مقایسه با دومایع یونی دیگر جذب خوبی از خودش نشان داده است. در سال Leron 2013 و همکارانش [4] جذب CO2 توسط مخلوط مایع یونی کولین کلراید در حلال پایه اوره در دماهای 303/15 تا 343/15 و فشارتا 6MPa اندازهگیری شد. نتایج نشان دادند که با افزایش فشار و کاهش دما، جذب افزایش می یابد.
در سال 2011 آقای liu و همکارانش[5] حلالیت CO2 در حلال پایه آب و نمک های متفاوت - - NaCl, CaCl2 ,KCl بصورت محلولهای تک نمک، دو نمک و سه نمک در دماهای 35 C، 45 Cو55 C و فشار تا 16MPa اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت نمک در آب، حلالیت تا یک مقدار معینی افزایش و پس از آن کاهش مییابد. در این تحقیق با طراحی و ساخت یک دستگاه آزمایشگاهی حلالیت دی اکسید کربن را در محلول در حضور مایع یونی DEAدر فشارهای مختلف بررسی می نماییم
در نهایت داده های سینتیکی بدست آمده بررسی می شوند
-2شرح دستگاه و مواد آزمایش
-1-2 دستگاه و تجهیزات مورد استفاده
شمای کلی دستگاه به کار گرفته شده در این تحقیق در شکل - 1 - نشان داده شده است. با توجه به این موضوع که نمونه مشابه این دستگاه آزمایشگاهی قبلا توسط محققان دیگر مورد استفاده قرار گرفته است، می توان به صحت عملکرد این دستگاه اطمینان داشت. این دستگاه شامل یک محفظه جذب بوده که در آن گاز با حلال مایع تماس پیدا میکند و در واقع میتوان حلالیت گاز را در این ظرف مشخص و اندازهگیری نمود؟
حجم خالص ظرف365 cm 3 بوده و جنس آن از فولاد زنگ - Stainless steel316 - میباشد. حداکثر فشار عملیاتی محفظه با توجه به ضخامت و نحوهی اتصال درب آن barًٍ می باشد. محفظه میانی یک کپسول به حجمcm 3 ًًٌ می باشد، که جنس آن مشابه با محفظه جذب میباشد.
هدف از قرار دادن محفظه میانی تنظیم دمای گاز ورودی به محفظه جذب میباشد. حداکثر فشار عملیاتی محفظه میانیbar ًًٍ می باشد. شیر تنظیم کننده فشار ورودی، به منظور تنظیم فشار ورودی به محفظه میانی به کار گرفته میشود. سازنده این شیر شرکت GENTECمیباشد که محدوده عملکردی آن ًتا barًٍ میباشد. با توجه به رفتار فازی گاز CO2و احتمال یخ زدگی گاز در اثر کاهش فشار ناگهانی، قبل از ورود گاز به شیر تنظیم فشار با استفاده از یک گرمکن دمای گاز تا حدود°C ًْبالا برده میشود و سپس فشار گاز کاهش مییابد ؟به منظور این کار از یک گرمکن ساخت شرکتT.J.CO استفاده شده است.
برای تامین گاز مورد نیاز در انجام آزمایشها از مخزن ذخیره گاز CO2 استفاده شده که فشار مخزن در حدود 70 bar میباشد. با توجه به انجام آزمایشها در یک دمای ثابت، نیاز است که دمای محفظه جذب و محفظه میانی در یک دمای مشخص ثابت نگه داشته شود. بدین منظور از حمام آب استفاده میشود. نحوه اندازهگیری فشار از حساسیت خاصی نسبت به دیگر پارامترها برخوردار است
بدین منظور از سنسورهای اندازهگیری خاصی با دقت barًًٌ در این سامانه استفاده شده است. مدل سنسور فشار به کار رفته در این سامانه PSH0025Bcij، Sensys است، که دارای محدوده فشار bar ًٍ بوده و ساخت کشور کره جنوبی میباشد. یکی دیگر از پارامترهای تاثیر گذار بر نتایج، دما میباشد که باید در اندازهگیری آن حساسیت خاصی لحاظ نمود. بدین منظور در این دستگاه از سنسور دقیقی برای اندازهگیری دما استفاده شده است.
