مدل فرايند جذب كربن دي اكسيد در برج‌هاي آكنده به‌وسيله‌ي محلول 2-آمينو 2-متيل 1-پروپانول

Rate Based Modeling of Carbon-Dioxide Absorbtion Process in Packed Bed Columns Using 2-Amino 2-Methyl Propanol

در اين پژوهش فرايند جذب گاز كربن دي اكسيد در برج‌هاي آكنده توسط حلال2- آمينو 2- متيل پروپانول، مدل‌سازي و اعتبار سنجي شده است. مدل مبتني بر نرخي كه در اين پژوهش ارايه شده، انتقال جرم و گرما، گرماي آزاد شده توسط جذب و تبخير، حلاليت كربن دي اكسيد در محلول آمين، واكنش جذب، ضريب افزوني و تعادل ترموديناميكي در سطح تماس بين فاز گاز و مايع را در نظر مي‌گيرد. معادلات جبري و ديفرانسيلي مدل در محيط برنامه "مطلب" پياده‌سازي شده و با توابع مناسب به صورت يك مساله مقدار مرزي به روش عددي حل شده است. نتيجه‌هاي به‌دست آمده از اين مدل با اطلاعات آزمايشگاهي به‌دست آمده از يك برج پايلوت و هم‌چنين با نتيجه‌هاي به‌دست آمده از مدل ارايه شده توسط پژوهشگر ديگر براي همين فرايند با شرايط مشابه، مقايسه شده‌اند. نتيجه‌ها نشان دادند كه مدل ارايه شده در اين پژوهش به‌خوبي با نتيجه‌هاي آزمايشگاهي مطابقت داشته و مدل، تغييرات بار آمين، پروفايل دماي آمين و جز مولي كربن دي اكسيد در فاز گاز در طول برج را به ترتيب با خطاي ميانگين 33/12، 47/2 و 46/8 درصد پيش بيني مي‌كند. هم‌چنين خطاي مطلق پيش بيني اين مدل در مقايسه با مدل ارايه شده توسط پژوهشگري ديگر براي برج جذب مشابه، براي پيش بيني جز مولي كربن دي اكسيد و دماي محلول آمين به ترتيب 094/13 و 56/6 كاهش يافته است.

This contribution proposes the modeling and validating results of a CO2 packed bed absorber operating with 2-Amino 2-Methyl Propanol (AMP). The rate-base model presented in this work considers mass transfer, heat of absorption and evaporation, solubility of CO2 inside the amin solution, absortion reaction, enhancement facror, thermodynamic equilibrium, and mass diffusion resistances in gas and liquid interface. All differential and algebric equations of the mathematical model are implemented in the MATLAB program, and they are solved nemerically as a boundary value problem using the corresponding MATLAB function. Then, the proposed model is validated against both the experimental and modeling results gathered from the literature. The results obtained by the presented model in this research are in good agreement with the pilot plant data, and it can predict the mole fraction of CO2 in gas phase, liquid temperature and CO2 loading with the AAD% of 8.46, 2.47 and 12.33, respectively. Moreover, in comparison with the results of the other proposed model in the literature, the AAD% of the predicted CO2 mole fraction in the gas phase and temperatue of the liquid decrease to the extent of 13.094% and 5.56%, respectively.