مدل سازي براي جداسازي گاز هاي اسيدي با استفاده از مايعات يوني و غشا و مقايسه عملكرد بين دو غشاي متفاوت

Modeling of acid gases separation via ionic liquids and membrane and performance comparison between two different membrane

گاز طبيعي توليدي از چاه هاي نفت و گاز، اغلب داراي سولفيد هيدروژن و دي اكسيد كربن ميباشد كه اصطلاحاً اين گازها را گاز ترش ميگويند. وجود دي اكسيد كربن (به مقدار زياد) و سولفيد هيدروژن (حتي به مقدار كم) باعث اشكالات فراواني در هنگام انتقال و مصرف گاز طبيعي ميشود. در اين تحقيق، مدل رياضي براي جداسازي گازهاي دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن از هليم به كمك دو جنس متفاوت غشايي شامل مدول سراميكي و PEEK-L II و مايعات يوني مورد بررسي قرار گرفت. روش بررسي: تاثير جنس، قطر، فشار و دما بر روي بازده جداسازي بررسي شد. مايع يوني مورد استفاده دراين تحقيق [hemim][BF4] مي­باشد. مدول سراميكي و PEEK-L IIمورد مطالعه قرار گرفت. تغييرات فشار و غلظت در هنگام جذب بررسي شد. تغييرات غلظت دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن در مايع يوني بر حسب زمان بررسي شد. يافته ها: براي مدول سراميكي حدود 50 تا 60% افت فشار در 100 تا 120 ثانيه اول رخ مي­دهد. براي مدول PEEK-L II در30 ثانيه اول حدود50 تا60% افت فشار ناشي از جذب گاز رخ مي دهد. اثر تغيير دما بر روي غلظت دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن در سه دماي 25، 50 و 100 درجه سانتي گراد بررسي شد. با افزايش دما در مدول سراميكي مقدار دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن بيشتري از غشا عبور ميكند. بحث و نتيجه گيري:. با افزايش زمان غلظت دو گاز دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن در مايع يوني رو به افزايش مي باشد. با افزايش دما از 25 به100 درجه سانتي­گراد، ميزان گازهاي اسيدي بيشتري جذب مايع يوني شد. مدول PEEK-L II نسبت به مدول سراميكي مقدار بيشتري ازگازهاي اسيدي را از سيستم حذف مي كند.

Natural gas produced from oil and gas wells often contains hydrogen sulfide and carbon dioxide, which are so-called “sour gasses”. Carbon dioxide (in large quantities) and hydrogen sulfide (even in small quantities) cause many problems during the transmission and consumption of natural gas. In this study, mathematical model for the separation of carbon dioxide and hydrogen sulfide from helium has been investigated with two different membrane species including a ceramic modulus and PEEK-L II and ionic liquids. Material and Methodology: The effect of material, diameter, pressure and temperature on separation efficiency has been investigated. The ionic liquid used in this study is [hemim] [BF4]. The ceramic and PEEK-L II was studied. The pressure and concentration during absorption is investigated. The concentration variations of carbon dioxide and hydrogen sulfide in ionic fluid were investigated in time. Findings: For a ceramic modulus, about 50 to 60% of the pressure drop occurs in the first 100 to 120 seconds. For the PEEK-L II modulus, in the first 30 seconds, about 50 to 60% of the pressure drop occurs due to gas absorption. The effect of temperature on the concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide at three temperatures of 25, 50 and 100 °C was investigated. As the temperature rises in the ceramic modulus, the amounts of carbon dioxide and hydrogen sulfide, passing through the membrane, increase. Discussion and Conclusion: As the time increases, the concentrations of carbon dioxide and hydrogen sulfide in the ionic fluid are increasing. With increasing temperature from 25 to 100 ° C, the amount of absorbed acidic gases into ionic liquid was increased. The PEEK-L II modules removed more acidic gases than the ceramic modules.