بررسی ترمودینامیکی حلالیت گاز سولفید هیدروژن در محلول آبی MDEA،MEA،DIPA و DEA

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

آزمایش‌های حلالیت، برای گاز سولفید هیدروژن در محلول آبی متیل دی اتانول آمین (MDEA)، دی اتانول آمین (DEA)، مونواتانول آمین (MEA) و دی ایزو پروپانول آمین (DIPA) در دماهای 40، 55 و 70 درجه سانتیگراد و فشارهای جزئی H2S از 20 تا حدود KPa 5000، انجام شد و داده‌های حلالیت برای این آلکانول آمین‌ها به‌دست آمد. این داده‌ها با استفاده از یک اتوکلاو به حجم 250 میلی‌لیتر مجهز به فشارسنج با دقت KPa 7/0 و کنترل کننده دما با دقت oC 1 و همزن مغناطیسی انجام گرفت. ترکیب فاز مایع با استفاده از دستگاه گاز کروماتوگراف و آشکارساز یونش شعله‌ای آنالیز شد. داده‌های حلالیت با استفاده از مدل کنت-ایزنبرگ توسعه یافته مقایسه شد و ثوابت تعادل مرحله پروتونه شدن هر آلکانول آمین بر حسب درجه حرارت، فشار جزئی گاز سولفید هیدروژن و غلظت آمین به‌دست آمد. در تمام موارد مشخص شد که مدل کنت-ایزنبرگ توسعه یافته، قادر به پیش گویی صحیح ثابت تعادل مرحله پروتونه شدن هر آلکانول آمین می‌باشد. متوسط خطای مطلق برای چهار آمین مورد بحث DIPA ،MEA ،MDEA، و DEA به‌ترتیب مقادیر 48/2، 27/1، 75/1 و 92/1 بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Thermodynamic Study of H2S Solubility in Aqueous Solutions of MDEA, MEA, DIPA and DEA

چکیده [English]

Experimental solubility data for H2S in aqueous solutions of N-methyldiethanolamine (MDEA), diethanolamine (DEA), diisopropanolamine (DIPA) and monothanolamine (MEA) have been measured at various temperatures (40, 55 and 70 oC) and partial pressures of H2S ranging from 20 to 2000 kPa. Solubility data were obtained in a 250 mL autoclave and analyzed by chemical methods. The autoclave was equipped with a pressure transmitter with an accuracy of +/- 0.01 psi and temperature indicator and controller with an accuracy of +/- 1 oC. The compositions of liquid phase were analyzed by gas chromatography using a flame ionization detector (FID). All experiments were carried out in triplicate. Solubility data were correlated by M-KE (modified Kent-Eisenberg) model and equilibrium constant of alaknolamine protonation reaction was expressed by correlation in terms of temperature, H2S partial pressure (or loading) and alkanolamine concentration. In all cases, it was found that the models were able to give a relatively good H2S loading over a wide range of operating conditions. Therefore, the M-KE model may easily predict the solubility of acid gases in alkanolamine aqueous solutions. Average Absolute Deviation (AAD) for modeling of these alkanolamines by M-KE method are 1.75, 1.92, 2.48 and 1.27 for DIPA, DEA, MDEA and MEA aqueous solutions, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • H2S
  • Solubility
  • Alkanolamine
  • Thermodynamic study
  • Modified Kent-Eisenberg
منابع

[1] Xu Y., Schutte R. P. & Helper L.G., “Solubilities of carbon dioxide, hydrogen sulfide and sulfur dioxide in physical solvents”, Can. J. Chem. Eng., Vol. 70, No 3, pp. 569-573, 1992.

[2] Posey M. L. & Rochelle G. T., “A thermodynamic model of methyldiethanolamine-CO2-H2S-water”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 36, No. 9, pp. 3944-3953, 1997.

[3] Isaacs E. E., Otto F. D. & Mather A. E., “The solubility of mixtures of carbon dioxide and hydrogen sulphide in an aqueous DIPA solution”, Can. J. Chem. Eng, Vol. 55, No 2, pp. 210-212, 1977.

[4] Boumedine R. S., Horstmann S., Fischer K., Provost E., FÜrst W. & Gmehling J., “Experimental determination of hydrogen sulfide solubility data in aqueous alkanolamine solutions”, Fluid Phase Equilibria, , Vol. 218, No. 1, pp. 149-155, 2004.

[5] Lee J. I., Otto F. D. & Mather A. E., “Equilibrium in hydrogen sulfide-monoethanolamine-water system”, J. Chem. Eng Data, Vol. 21, No. 2, pp. 207-208, 1976.

[6] Xu, H.J., Zhang, C.F., Zheng & Z.S, “Selective H2S removal by nonaqueous methyldiethanolamine solutions in an experimental apparatus”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 41, No. 12, pp. 2953-2956, 2002.

[7] Austgen, D.M., Rochelle, G.T. & Chen, C.C., “Model of vapor-liquid equilibria for aqueous acid gas-alkanolamine systems. 2. representation of H2S and CO2 solubility in aqueous MDEA and CO2 solubility in aqueous mixtures of MDEA with MEA or DEA”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 30, No. 3, pp. 543-555, 1991.

[8] Xu, G.W., Zhang, C.F., Qin, S.J., Gao, W.H. & Liu, H.B., “Gas-liquid equilibrium in a CO2-MDEA-H2O system and the effect of piperazine on it”, Ind. Eng. Chem. Res, Vol. 37, No. 4, pp. 1473-1477, 1998.

[9] Chakma, A. & Meisen, A., “Solubility of COz in aqueous methyldiethanolamine and N,N-Bis(hydroxyethy1)piperazine solutions”, Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 26, No. 12, pp. 2461-2466, 1987.