بررسي تجربي و مدلسازي جذب سولفيد هيدروژن در برجهاي سيم مرطوب به وسيله محلول آمين

Experimental study and modeling of hydrogen sulfide absorption with amine solutions in a wetted wire column

جذب سولفيدهيدروژن توسط محلول‏هاي آمين، يكي از فرآيند‏هاي با اهميت در واحدهاي پالايشگاهي است. برج‏هاي سيني‏دار و پرشده از تجهيزات متداول در زمينه جذب سولفيدهيدروژن هستند. براي مدل‏سازي اين‏گونه تجهيزات مدل‏هاي تعادلي و بر پايه سرعت مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. با توجه به اين‏كه جذب سولفيدهيدروژن توسط محلول‏هاي حاوي آمين به‏صورت واكنشي است، استفاده از مدل‏هاي تعادلي نتايج دقيقي به‏دست نخواهد داد. در اين پژوهش با معرفي برج جذب سيم مرطوب و ساخت سامانه آزمايشگاهي فشار پايين جذب سولفيدهيدروژن توسط محلول‏هاي آمين در برج جذب سيم مرطوب و انجام آزمايش‏هاي مختلف، ضريب انتقال جرم و حرارت در فاز گاز به صورت تجربي بر اساس دبي مايع، دماي گاز و مايع ورودي، غلظت آمين و ميزان سولفيدهيدروژن در محلول به‏دست آمدند. همچنين با فرض جريان لايه اي مايع روي رشته سيم ها، توزيع سرعت مايع روي هر سيم و ضريب انتقال جرم در فاز مايع بر اساس دبي مايع و دماي متوسط جريان گاز و مايع محاسبه گرديد. به منظور مدلسازي اين فرآيند يك كد رايانه اي ايجاد گرديد. نتايج حاصل از شبيه‏سازي تطابق خوبي را با داده‏هاي آزمايشگاهي نشان داد. در ادامه تاثير پارامترهاي مختلف ازجمله دبي فاز مايع و دماي هر دو فاز بر ميزان جذب بررسي گرديد.

Absorption of hydrogen sulfide with aqueous amine solution is one of the most important processes in refinery units. Tray and packed columns are widely used for removal of hydrogen sulfide. For modeling of these kind equipments, equilibrium and rate-based techniques can be used. Since, the hydrogen sulfide absorption with amine solutions is a reactive absorption; using equilibrium-based models would not attain appropriate results. In this study, the wetted wire column was properly introduced; low pressure experimental setup of hydrogen sulfide absorption with amine solutions was constructed and then different type of experiments were performed. the heat transfer coefficient, the gas phase mass transfer coefficient were determined experimentally based on liquid flow-rate, inlet liquid and gas temperatures, amine weight percent and also hydrogen sulfide loading. Also by assuming laminar liquid film over the wires, velocity distribution and liquid phase mass transfer coefficient were calculated based on liquid flow-rate and mean gas-liquid flow temperatures. For modeling the process the general computer code was created. There is a good consistency between experimental data and simulation results; additionally, the effect of different parameters such as liquid flow rate and gas-liquid phase temperature on absorption amount were examined.