عملکرد جذب دی اکسید کربن در محلول پی زایلیلن دی آمین: اندازه‎گیری آزمایشگاهی و مدل‎سازی با استفاده از تئوری پاسخ سطح

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه اراک، ایران

10.22078/pr.2018.3420.2566

چکیده

در این مقاله امکان استفاده از پی زایلیلن دی آمین به‎عنوان یک ماده آمینی جدید جهت جذب گاز دی اکسید کربن مورد بررسی قرار می‎گیرد. دیتاهای آزمایشگاهی حلالیت دی اکسید کربن در بازه فشاری 8 الی KPa 500، دماهای 313 الی k 353 و غلظت‎های 2 الی mol/L 5 از محلول پی زایلیلن دی آمین اندازه‎گیری گردید. تئوری پاسخ سطح جهت مدل‎سازی اطلاعات حلالیت مورد استفاده قرار گرفته و نتایج بیانگر دقت بالای مدل ساخته شده است (9708/0 =R2). نمودارهای سه‎بعدی خروجی از مدل بیانگر آن بود که ظرفیت جذب دی اکسید کربن با افزایش دما و غلظت کاهش یافته اما با افزایش فشار، افزایش می‎یابد. تاثیرات هم‎زمان دما و فشار بر میزان جذب نشان می‎دهد که در فشارهای پایین افزایش دما تاثیر کمتری داشته ولی در فشارهای بالاتر این تاثیر محسوس‎تر است. جهت بررسی توانایی پی زایلیلن دی آمین  در جذب دی اکسید کربن، این محلول با متیل دی اتانول آمین مقایسه گردید. نتایج نشان داد که پی زایلیلن دی آمین در دو غلظت اندازه‎گیری شده 45% میزان جذب بالاتر، 44% سرعت جذب بیشتر، 50% میزان جذب خالص دوره‎ای بیشتر و در حدود 35% مقاومت بالاتری را در برابر اکسیژن دارا است.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Absorption Performance of CO2 in p-Xylylenediamine Solution: Experimental Measurement and Modeling Using Response Surface Methodology

نویسندگان [English]

  • Nima Maleki
  • Kazem Motahari
Department of chemical engineering, faculty of engineering, arak university, iran
چکیده [English]

In this paper, the possibility of use of p-Xylylenediamine (PXDA) as a new amine in CO2 absorption process is inspected. Also, data regarding CO2 solubility in PXDA at pressures of 8-500 kPa, concentrations of 2 to 5 mol/L and temperatures of 313 to 353 K were obtained by experiment. The response surface methodology (RSM) was used to model CO2 solubility in amine solution. Moreover, the results illustrated the good accuracy of the mode (R2=0.9708). The 3D charts obtained from the model have shown that CO2 loading has an inverse relation with temperature and concentration and a direct relation with pressure. The simultaneous effect of temperature and pressure on CO2 loading indicates that, at low pressures, an increase in temperature has limited impact on CO2 loading, but at higher pressures, this effect is more pronounced. For ability test of PXDA in absorption of CO2, this solution compares with MEA. Finally, the results indicate that PXDA in both concentrations have more 45% CO2 loading, 44% absorption rate, 50% net cyclic capacity, and about 35% further resistance again oxygen.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • P-Xylylenediamine
  • CO2 Solubility
  • Absorption Rate
  • Net Cyclic Capacity
  • Response Surface Methodology

[1]. Yang H., Xu Z., Fan M., Slimane R. B., Bland A. E. and Wright I., “Progress in carbon dioxide seperation and capture: A review,” Journal of Environmental Sciences, Vol.  20, No.2, pp. 14–27, 2008. ##

[2]. Ma’mun S., Svendsen H. F., Hoff K. A. and Juliussen O., “Selection of new absorbents for carbon dioxide capture, Energy Conversion and Management, Vol. 48, No. 4, pp. 251–258, 2007. ##

[3]. Guo H., Zhou Z. and Jing G., “Kinetics of carbon dioxide absorption into aqueous [Hmim][Gly] solution, International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 16, No. 1, pp. 197–205, 2013.##

[4]. Foo D. C. Y. and Tan R. R., “A review on process integration techniques for carbon emissions and environmental footprint problems, Process Safety and Environmental Protection, Vol. 103, No. 3, pp. 291–307, 2016. ##

[5]. Pahlavanzadeh H., Nourani S. and Saber M., “Experimental analysis and modeling of CO2 solubility in AMP (2-amino-2-methyl-1-propanol) at low CO2 partial pressure using the models of Deshmukh-Mather and the artificial neural network, Journal of Chemical Thermodynamics, Vol. 43, No. 12, pp. 1775–1783, 2011. ##

[6]. Kuranov G., Rumpf B., Smirnova N. A. and Maurer G., “Solubility of single gases carbon dioxide and hydrogen sulfide in aqueous solutions of N-methyldiethanolamine in the temperature range 313-413 K at pressures up to 5 MPa, Industrial & Engineering Chemistry Research, Vol. 35, No. 6, pp. 1959–1966, 1996. ##

[7]. Najibi H. and Maleki N., “Equilibrium solubility of carbon dioxide in N-methyldiethanolamine+piperazine aqueous solution: Experimental measurement and prediction, Fluid Phase Equilibria, Vol. 354, pp. 298–303, 2013. ##

[8]. Najafloo A., Zoghi A.T. and Feyzi F., “Measuring solubility of carbon dioxide in aqueous blends of N-methyldiethanolamine and 2- (( 2-aminoethyl ) amino ) ethanol at low CO2 loadings and modelling by electrolyte SAFT-HR EoS, The Journal of Chemical Thermodynamics, Vol. 89, No. 3, pp. 143-155, 2015. ##

[9]. Todri E., Amenaghawon A. N., Val I. J., Leak D. J., Kontoravdi C., Kucherenko S. and Shah N., “Global sensitivity analysis and meta-modeling of an ethanol production process, Chemical Engineering Science, Vol. 114, pp. 114–127, 2014.##

[10]. Maleki N. and Motahari K., “Absorption performance of carbon dioxide in 4-Hydroxy-1-methylpiperidine+ aminoethylethanolamine aqueous solutions: experimental measurement and modeling, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 56, No. 1, pp. 1–17, 2018. ##

[11]. Kong X., Wang E., Liu X., Li N., Chen L., Feng J., Kong B., Li D. and Liu Q., “Coupled analysis about multi-factors to the effective in fl uence radius of hydraulic fl ushing: Application of response surface methodology,” Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 32, No. 6, pp. 538–548, 2016. ##

[12]. Noordin M. Y., Venkatesh V. C., Sharif S., Elting S. and Abdullah A., “Application of response surface methodology in describing the performance of coated carbide tools when turning AISI 1045 steel,” Journal of Materials Processing Technology, Vol. 145, No. 1, pp. 46–58, 2004. ##

[13]. Reza H., Keyhani M. and Mowla D., “Experimental analysis of drag reduction in the pipelines with response surface methodology,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 138, pp. 104–112, 2016.##