مدل سازي ترموديناميكي حلاليت كربن دي اكسيد در محلول آبي متيل دي اتانول آمين با استفاده از معادله حالت مكعبي به اضافه تجمعي (CPA)

Thermodynamic Modeling of Carbon Dioxide Solubility in Aqueous Methyl Di Ethanolamine Using Cubic Plus Association Equation of State (CPA)

در اين كار، تعادل بخار مايع (VLE) سامانه سه تايي كربن دي اكسيد (1) آب(2) متيل دي اتانول آمين(3) در بازه ي گسترده دما (K 433313) ، فشار (kPa 4930775/0) و درصد وزني متيل دي اتانول آمين (755) با استفاده از معادله ي حالت مكعبي به اضافه تجمعي (CPA) مدل سازي شد. مدل سازي سامانه سه تايي كربن دي اكسيد ـ آب ـ متيل دي اتانول آمين با دو روش متفاوت صورت پذيرفت. روش اول: بهينه سازي پارامترهاي انرژي و حجم تجمعي با فرض اين كه مقدار پارامتر برهم كنش دوتايي (kij) بين كربن دي اكسيد و متيل دي اتانول آمين برابر با صفر باشد. روش دوم: متوسط گيري از مقدارهاي انرژي تجمعي به دست آمده در دماهاي گوناگون و در درصدهاي وزني متفاوت متيل دي اتانول آمين و استفاده از آن براي بهينه سازي پارامتر حجم تجمعي و نيز پارامتر برهم كنش دوتايي بين كربن دي اكسيد و متيل دي اتانول آمين. در هر دو روش كربن دي اكسيد با دو حالت گوناگون در نظر گرفته شد: 1) به عنوان يك مولكول تجمعي با طرح تجمعي 4C و 3B . 2) به عنوان يك مولكول غيرتجمعي. نتيجه هاي به دست آمده در اين كار هم خواني خوبي با داده هاي آزمايشگاهي براي سامانه سه تايي دارد. مقايسه ي نتيجه هاي به دست آمده از مدل CleggPitzer و مدل NWilsonNRF نشان مي دهد كه نتيجه هاي به دست آمده از مدل CPA نسبت به هر دو مدل رضايت بخش تر است. هم چنين نتيجه هاي به دست آمده از به كار بردن طرح تجمعي 4C براي كربن دي اكسيد در معادله حالت CPA خطاي كمتري را نسبت به طرح تجمعي 3B و بدون طرح تجمعي براي كربن دي اكسيد، نشان مي دهد.

In this work, VaporLiquid Equilibrium (VLE) of the 3component system composed of carbon dioxide (1), water (2), and methyl diethanolamine (3) has been modeled by the cubic plus association equation of state in a wide range of temperatures (313 –433 K), pressures (0.775 –4,930 kPa), and methyl diethanolamine wt% (5 –75). The 3component system composed of carbon dioxide, water, and methyl diethanolamine was modeled by two different approaches. In the first approach, binary interaction coefficient between carbon dioxide and methyl diethanolamine was set equal to zero and energy and volume of association between carbon dioxide and methyl diethanolamine were optimized. In the second approach, the average energy of association between carbon dioxide and methyl diethanolamine at different temperature and amine wt% that was obtained in the first approach was used and volume of association and binary interaction between carbon dioxide and methyl diethanolamine were optimized. In both approaches, carbon dioxide has been considered as two association schemes: 1) as an association molecule with 3B and 4C association schemes, 2) as a nonassociation molecule. The results obtained in this work showed a good compatibility with the experimental data for this 3component system. Comparison the results between this work and the CleggPitzer and NWilsonNRF models reveals that the cubic plus association model leads to more convincing results than both of them. Furthermore, results obtained from the 4C association scheme for carbon dioxide in the cubic plus association equation of state shows a lesser error compared to 3B association scheme and to nonassociation scheme.