مدل‌سازی و شبیه‌سازی ستون بستر ثابت جذب واکنش‌دار کربن دی‌اکسید توسط پلی‌اسپارتامید

در این پژوهش جذب شیمیایی کربن دی‌اکسید‌ در ستون بستر ثابت مدل‌ سازی و شبیه‌سازی شده است. در بستر ثابت از جاذب های گرانول پلی‌اسپارتامید استفاده شده است. در مدل ‌سازی جاذب، گرانول‌ها به‌صورت کروی فرض شده و با نوشتن موازنه‌ی جرم حول یک المان شعاعی، معادله‌ی دیفرانسیل جزئی حاکم به دست آمده که تغیرهای شدت جذب را در راستای شعاع و برحسب زمان نشان می‌دهد. هم ‌زمان در طول ارتفاع بستر ثابت موازنه جرم بر روی المان‌های فاز گاز نوشته‌شده است. معادله های دیفرانسیل پاره‌ای جاذب و فاز گاز به ‌طور ه م‌زمان با استفاده از ترکیب روش خط ها و تفاضل مرکزی به‌طور هم ‌زمان حل شده‌اند. به‌منظور ارزیابی نتیجه های مدل ‌سازی، با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی و مدل ‌سازی عددی کلوین اوداف یورو مدل ارایه شده صحت‌سنجی شده است. با توجه به مقدار کم درصد خطای r^2 و rmse در منحنی شکست کربن دی‌اکسید روی پلی‌اسپارتامید و در شدت جذب تعادلی تجربی و مدل ‌سازی شده کربن دی‌اکسید روی پلی‌اسپارتامید بر حسب زمان، صحت‌سنجی به خوبی صورت گرفته و سرانجام مطالعه های پارامتری در جذب شیمیایی کربن دی‌اکسید در ستون بسترثابت انجام گرفته است.

Modeling and Simulation of Chemical Adsorption of CO2 by Polyaspartamide in a FixedBed Column

In this study, the chemical adsorption modeling of CO2 in the fixed bed column is determined. In the adsorbent modeling, the granules are assumed to be spherical, and by writing the mass balance around a radial element, a partial differential equation has obtained that shows the variation in adsorption versus the direction of radius and time. By applying the boundary conditions and initial condition in terms of the physics of the problem, this equation can be solved, but due to the complexity of its analytical solution, the equations were solved using a combination of the method of lines and finite difference methods. For the modeling of the fixed bed column, the column is aligned along with the height, and by writing the mass balance around it, the partial differential equation is obtained. In order to ensure the modeling process, the model has been verified using experimental data and numerical modeling of the Kelvin Odafe‌ Yoro model. Finally, parametric studies have been done on the chemical adsorption of CO2 in the fixed bed column. The amount of R2 in the CO2 breakthrough curves on polyaspartamide and in the experimental and simulated equilibrium amount of CO2 adsorbed by polyaspartamide at the time is 0.99 and RMSE is approximately 10% for them.