بررسي اثر افزايش سولفولان در آنتالپي جذب و دفع H2S در محلول هاي آبي متيل دي اتانول آمين با استفاده از داده هاي حلاليت

Investigation of Sulfolane Addition to Heat of H2S Absorption in Aqueous MDEA Solution Using Solubility Data

فناوري محلول هاي آبي الكانول آمين در زمره روش هاي بسيار مهم در تصفيه گاز طبيعي مي باشند. آب با قطبيت و ثابت دي الكتريك بالا محيطي را براي واكنش شيميايي آلكانول آمين ها با گازهاي اسيدي به وجود مي آورد. اين گونه محلول ها در كنار برتري هايشان به طورعموم داراي دو عيب اساسي نيز مي باشند. آن ها حلال هاي مناسبي براي جذب مركاپتان ها نيستند و به علت گرمازايي واكنش گازهاي اسيدي با محلول آلكانول آمين گرماي زيادي براي بازيافت محلول در برج دفع نياز است و درنتيحه آن به علت دماي بالاي برج دفع احتمال اثرهاي جانبي مانند تخريب و تجزيه محلول بالاتر مي رود. امروزه افزودن حلال فيزيكي (سولفولان يا N متيل پيروليدون) و تشكيل يك حلال هيبريدي (آب + آلكانول آمين + حلال فيزيكي) به منظور جذب هم زمان گازهاي اسيدي و مركاپتان ها مورد توجه قرار گرفته است. در كار حاضر حلاليت گاز اسيدي H2S را در حلال هيبريدي (H2O-MDEA-SFL) و غيرهيبريدي (H2O-MDEA) با استفاده از مدل e-Pitzer و داده هاي موجود در مقاله ها مدل شد و با بهره گيري از معادله گيبس-هلمهولتز، آنتالپي جذب H2S در هر دو حلال هيبريدي و غير هيبريدي محاسبه شد و اثر افزايش سولفولان در ميزان تغيير آنتالپي جذب گازهاي اسيدي در بازه فشارهاي كم تا متوسط مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد مدل مورد نظر با دقت خوبي (متوسط خطاي نسبي % 4/5) توانايي پيشگويي داده هاي حلاليت براي سامانه هاي حلال هيبريدي را دارد و همچنين در بازه فشارهاي پايين تا متوسط، افزايش سولفولان به عنوان حلال فيزيكي نمي تواند اثر چشمگيري در ميزان آنتالپي انحلال گاز هيدروژن سولفيد در حلال آب-متيل دي اتانول آمين داشته باشد.

Aqueous alkanolamine solutions technology is one of the most important processes in natural gas sweetening. Water provides an implicit context for alkanolamine to absorb CO2 and H2S chemically. However, apart from their advantages, aqueous alkanolamine solution is not a good solvent for mercaptan removal and due to their innate exothermic reaction, it requires high reboiler duty performance in the desorption tower. Thereby it causes some undesirable side irreversible reactions such as decomposition of solvents, degradation so on. Nowadays mixture of aqueous alkanolamine solution and physical solvents such as sulfolane so-called hybrid solvents have been used to modify conventional aqueous alkanoleamine solvents. Hybrid solvents with optimum composition may possess both advantages of physical (SFL) and chemical (aqueous alkanolamine) solvents by which, not only CO2 and H2S would be absorbed chemically, but also mercaptan would be removed up to the allowed specification limit. In this work, the differential enthalpy related to H2S dissolution in both conventional (H2O – MDEA) and hybrid solvent (H2O - SFL – MDEA) were estimated from reported solubility data in the literature using Gibbs – Helmholtz equation. The process of differentiation was done after e-Pitzer modeling of experimental solubility data. As a result, the applied model provided sound results for solubility data in quaternary hybrid systems (ARD% equal to 5.4%), and also the addition of Sulfolane in MDEA – H2O system has a marginal effect on dissolution enthalpy of H2S.