مطالعه تجربي و مدلسازي جذب همزمان مخلوط CO2/H2S توسط نانوسيال سيليس-آب در يك برج پرشده

Experimental study and modeling of simultaneous absorption of

در اين تحقيق مطالعه تجربي و مدلسازي رياضي فرآيند جذب گازهاي دي اكسيد كربن و سولفيدهيدروژن با استفاده از جاذب نانوسيال سيليس-آب در يك برج پرشده انجام شده است. يك دستگاه آزمايشگاهي متشكل از دو برج پرشده با حلقه هاي راشيگ پلاستيكي جهت فرآيند جذب و دفع آماده شد. آزمايشات تجربي براي سه شدت جريان 3، 7 و 15 ليتر بر دقيقه براي گاز و 0/35، 0/50 و 1 ليتر بر دقيقه براي مايع انجام شده و كسر مولي دي اكسيد كربن و سولفيدهيدروژن در دو فاز گاز و مايع بدست آمده است. سپس با استفاده از موازنه جرم كلي و جزئي، سيستم مورد بررسي مدل شده است. مقايسه نتايج مدل بدست آمده با نتايج تجربي نشان از تطابق نزديك بين داده هاي تجربي و مدل دارد و متوسط خطاي نسبي حدود 10 درصد بوده است. با استفاده از مدل بدست آمده نمودار غلظت اجزاء، شار مولي انتقال جرم و شار جرمي براي مايع و گاز ترسيم شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه با افزايش شدت جريان گاز ميزان شدت انتقال جرم افزايش مي يابد و شيب تغييرات كسر مولي در هر دو فاز مايع و گاز افزايش مي يابد. از طرفي شار انتقال جرم فاز گاز در شدت جريانهاي بالاي خوراك گازي بيش از دو برابر افزايش نشان مي-دهد. همچنين شدت انتقال جرم دي اكسيد كربن بيشتر از سولفيد هيدروژن بوده است كه علت آن بالاتر بودن غلظت دي اكسيد كربن در گاز ورودي است.

In this research, mathematical modeling for the absorption process of carbon dioxide and hydrogen sulfide gases using silica-water nanofluid has been performed in a packed bed column. A laboratory apparatus consisting of two towers packed with plastic Raschig rings was prepared for the absorption and desorption process. Experimental tests were performed for three flow rates of 3, 7 and 15 LPM for gas and 0.35, 0.50 and 1 LPM for liquid and the molar fraction of CO2 and H2S in two phases of gas and the liquid are measured. The modeling of the process was done using the overall and partial mass balance equations. Comparison of the obtained model results with the experimental results shows a close correlation between the experimental data and the model and the average relative error was about 10%. Using the obtained model, the component concentration, transferred molar flux and mass flux for liquid and gas are plotted along the column. The results show that with increasing the gas flow rate, both the rate of mass transfer and the slope of the molar fraction gas components were increased. On the other hand, the mass transfer flux in higher gas flow rates achieved to more than twofold. Also, the mass transfer of carbon dioxide was higher than that of hydrogen sulfide, which is due to the higher concentration of carbon dioxide in the inlet gas.