تعیین آزمایشگاهی و توسعه معادله حالت ملکولی برای حلالیت گازهای اسیدی در مخلوط آلکانول آمین ها و مایعات یونی

روش جذب توسط حلال¬های آلکانول آمین¬ها یکی از رایج ترین روش¬ها برای حذف گازهای اسیدی مانند و از جریان گازهای صنعتی، دودکش و گاز طبیعی می¬باشد. آلکانول آمین ها دارای معایبی هستند که از آنها می توان به اتلاف آمین، سمی بودن، تخریب آمین به شکل محصولات جانبی خورنده، انرژی بازیابی بالا و همچنین انتقال آب به جریان گاز در حین فرآیند بازیابی اشاره کرد. معایب مذکور بیانگر این مطلب هستند که بایستی حلال های جدیدی برای جذب گاز¬های اسیدی یافت. در سال های اخیر از حلال های مایعات یونی برای جذب و استفاده شده است. طراحی و بهینه سازی این¬گونه حلال ها نیازمند داده های دقیق خواص فیزیکی و تعادلی بخار- مایع است. بدین منظور در این پژوهش ابتدا خواص فیزیکی دانسیته و ویسکوزیته مخلوط های مختلف مایع یونی و آلکانول آمین های ، ، و در دماهای مختلف و فشار اتمسفریک اندازه گیری شد. در ادامه با استفاده از سل تعادلی فشار بالای استاتیک، داده های تعادلی بخار-مایع حلالیت گاز در مخلوط های و ، ، و در غلظت های پایین 0 تا 10 درصد وزنی مایع یونی و 30 تا 40 درصد وزنی آلکانول آمین در فشار 40-1 بار و دمای 15/323 کلوین اندازه گیری شد. همچنین در ادامه به منظور بررسی جایگزینی مایع یونی به جای آب و همچنین اثر دما بر روی حلالیت در اینگونه مخلوط ها، حلالیت گاز در مخلوط های و دو آلکانول آمین پر کاربرد و در فشار 40-1 بار و دماهای 15/303 و 15/343 کلوین اندازه گیری شد. آزمایش ها در غلظت های ثابت 30 و 50 درصد وزنی آلکانول آمین در محلول های حاوی مایع یونی تا حذف کامل آب از سامانه انجام شد. نتایج این بخش بیانگر این موضوع است که کاهش دما، افزایش فشار و افزایش غلظت در محلول باعث افزایش حلالیت گاز می شود. همچنین در بخش مدلسازی با در نظر گرفتن مایعات یونی به صورت جفت یون خنثی و دارای خاصیت تجمعی، رفتار سامانه های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. برای توسعه معادله حالت مناسب از سه معادله مکعبی ، و برای بیان نیرو های برد کوتاه استفاده شد و برای عبارت تجمعی از معادله تجمعی دو حالت ( ) استفاده گردید. از معادلات حالت مذکور برای بیان رفتار سامانه های مختلف مواد خالص و دو جزئی شامل اجزاء تجمعی از جمله مایع یونی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج مدلسازی نشان داد که فرمول بندی جدید می¬تواند به خوبی رفتار فازی سامانه¬های مذکور را پیش¬بینی نماید بطوریکه معادله حالت نتایج بهتری را ارائه داد. در ادامه با اضافه کردن عبارت تئوری تقریب متوسط کروی ( ) برای بیان نیروهای برد بلند، مدل الکترولیتی توسعه داده شد و برای مدلسازی حلالیت گاز در محلول آبی در شرایط مختلف با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. در انتها با استفاه از پارامترهای بدست آمده در مراحل قبل، حلالیت گاز در مخلوط و در شرایط مختلف دما، فشار و غلظت با خطای مدلسازی شد.