توسعه معادله حالت الکترولیتی و بررسی آزمایشگاهی حلالیت گاز اسیدی در محلول آلکانول آمین ها

حذف گازهای اسیدی با استفاده از روش جذب توسط محلول آلکانول آمینها یکی از متداول ترین روش تصفیه ناخالصی از جریانهای فرآیندیِ حجم بالا در صنایع شیمیایی مانند جریان گاز طبیعی است. یکی از مراحل ضروری در طراحی چنین فرآیندهایی دسترسی به داده های آزمایشگاهیِ حلالیت گازهای اسیدی در محلول آلکانول آمین ها و مدلسازی ترمودینامیکی آنها می باشد. محاسبات تعادلی بخار- مایع محلولهای گاز اسیدی-آب- آلکانول آمینها از نقطه نظر نظری و بدلایل متفاوت مانند غیر ایده آل بودن سامانه های موجود، مکانیزم ذره زایی و همچنین وجود واکنش شیمیایی در فاز مایع پیچیده است. در این رساله از روش معادله حالت برای مدلسازی ترمودینامیکی این سامانه ها استفاده شده است. بدین منظور، در ابتدا، بر اساس مفهوم ترکیب موضعی اصلاح شده، مدل عدد کئوردیناسیون جدیدی برای سیالات چاه مربعی توسعه داده می شود. این مدل دارای ویژگی هایی مانند سادگی شکل آن، دقت خوب در ارائه داده های شبیه سازی کامپیوتری و همخوانی با شرایط مرزی چگالی بالا و پایین است. سپس با استفاده از این مدل، یک عبارت جدید برای قسمت جذب معادله حالت چاه مربعی بدست می-آید. با ترکیب این عبارت جذب با معادلات دافعه موجود، دو معادله حالت جدید، که یکی از آنان مکعبی می باشد، ارائه می شود. از این معادلات حالت جدید برای برازش داده های فشار بخار و چگالی فاز مایع و پیش بینی چگالی فاز بخار 38 ماده خالص استفاده شده است. درصد خطای کلِ معادلات حالت غیر مکعبی و مکعبی در برازش داده های فشار بخار مواد خالص، به ترتیب، 29/1 و 71/2 می باشد. در ادامه با استفاده از ترکیب معادله حالتِ مکعبیِ چاه مربعی با عبارت بُرن و نظریه تقریب متوسط کروی، یک معادله حالت الکترولیتی جدید توسعه داده می شود که از آن برای برازش داده های ضرایب فعالیت بیش از 130 محلول آبی- الکترولیتی قوی استفاده می گردد. درصد خطای کلِ معادله حالت مکعبیِ چاه مربعیِ الکترولیتی در برازش داده های ضرایب فعالیتِ 132 محلول آبی- الکترولیتی قوی 20/1 است. همچنین از این معادله حالت برای پیش بینی ضرایب اسمزی و چگالی محلولهای الکترولیتی نیز استفاده شده است. در مرحله بعد، معادله حالت مکعبیِ چاه مربعیِ الکترولیتی برای ارائه فشار کل و جزئی گازهای اسیدی در محلولهای آلکانول آمین مختلف مانند mdea، dea، mea و مخلوط آنان در بازه ی وسیعی از بارگذاری، دما و فشار بکار گرفته می شود. همچنین در این رساله داده های آزمایشگاهی حلالیت گاز h2s در محلول آبی dipa و dipa+piperazine با استفاده از دستگاه تعادلی که بر اساس روش ایستایی طراحی شده است، اندازه-گیری می شود. در پایان نیز پیش بینی موفقیت آمیز فشار جزئی گاز h2s در محلول آبی dipaو dipa+piperazine توسط معادله حالت مکعبیِ چاه مربعیِ الکترولیتی (درصد خطای کل 41/17) انجام می گیرد.