مدلسازي ترموديناميكي حذف گاز دي اكسيد كربن با استفاده حلال آبدار پتاسيم كربنات داغ

Thermodynamic modelling of CO2 solubility in aqueous K2CO3 solution

به دليل گرمايش زمين، حذف گازهاي گلخانه اي از فرآيند هاي صنعتي به يكي از مهترين مسائل زيست محيطي تبديل شده است كه محققين تحقيقات زيادي براي حل اين معضل انجام داده اند و همچنين بسياري از پژوهش ها در حال بررسي هستند. در اين تحقيق حذف گاز دي اكسيد كربن با استفاده از نرم افزار متلب مدلسازي شده است. در اين مدلسازي از مدل ترموديناميكي NWN و همچنين حلال پتاسيم كربنات داغ در غلظت هاي 20، 30، 40 درصد وزني استفاده شده است. در مدلسازي انجام شده پارامترهاي مدل NWN بر اساس داده هاي تجربي تنظيم مي شوند. ميزان فشار محاسبه شده براي حلاليت گاز CO_2 در اين محلول در مقايسه با داده هاي تجربي داراي درصد خطاي 11.5% مي باشد، كه اين درصد خطا در مقايسه با مدل هاي ارائه شده توسط محققين براي محلول پتاسيم كربنات داغ كمتر است. در نتيجه براي مدلسازي حذف گاز CO_2 در فرآيند هاي صنعتي، اين مدل نسبت به مدل هاي ديگر به دليل دقت بالاتر و پيچيدگي كمتر مفيدتر واقع شود.

Hot potassium carbonate solution in comparison with Amine solution has a decreased energy of regeneration and high chemical solubility of CO_2.To understand phase behavior of this system and predicting CO_2 solubility, a convenient thermodynamic model such as nonelectrolyte Wilson-NRF local composition model (N-Wilson-NRF or NWN) may be used. This model is presented in the form of a molecular framework so that it can be applied for both electrolyte and non-electrolyte solutions. In this work, the NWN model is applied to calculate the short-range contribution of the excess Gibbs energy of electrolyte solutions. For the long-range contribution, the Pitzer-Debye-Hückel theory is used. The model is applied to correlate the solubility data of CO_2 in water and aqueous K_2 CO_3 system over wide range of temperature (10-〖170〗^○ C) and pressure(0.5-141.1 bar). The average absolute error for (CO_2-H_2 O) and (CO_2-H_2 O-K_2 CO_3) systems were 4.2% and 11.41% respectively. These absolute error in comparison with other researches were in good agreement, and the results proved that the model can correlate the experimental data accurately.