مدل سازی عملیات جداسازی کربن دی اکسید از مخلوط گازی توسط غشای الیاف توخالی پلی پروپیلن در حضور مایع یونی [4etso][emim]

وجود کربن دی اکسید در مخلوط‌ های گازی در واحدهای عملیاتی مانند واحد آمونیاک و متانول باعث بروز مشکل هایی مانند کاهش ارزش گرمایی گاز، خوردگی و مشکل هایی زیست محیطی می شود. یکی از روش های جداسازی کربن دی اکسید از این گازها، استفاده از غشای الیاف توخالی با کمک یک مایع جاذب مناسب است که در آن، با تغییر دادن کاتیون یا آنیون تشکیل دهنده مایع های یونی، می توان به بازدهی بیشتری دست یافت. هدف از این پژوهش، مدل سازی جذب فیزیکی کربن دی اکسید توسط غشای الیاف توخالی با استفاده از مایع یونی خالص [4etso][emim] بوده که در آن انتقال جرم در سه فاز گاز، مایع و غشا، در قالب معادله های دیفرانسیل پاره ای، با روش های عددی و به صورت همزمان حل می شوند. درستی نتیجه های به دست آمده از مدل با داده های تجربی موجود مقایسه شده و مشخص شد که مدل ارایه شده با خطای میانگین حدود 5/7 درصد، از تطابق خوبی با داده‌ های آزمایشگاهی برخوردار است. بنابراین مدلی مناسب، برای پیش ‌بینی جذب فیزیکی 2co در شرایط این پژوهش بوده و می توان تاثیر پارامترهای گوناگونی همچون شدت جریان مایع و گاز، دمای محلول جاذب، تر شوندگی و طول غشا را مورد بررسی قرار داد. در بررسی نتیجه های به دست آمده دیده شد که در یک شدت جریان ثابت مایع  25 میلی لیتر در یک دقیقه حضور مایع یونی باعث جذب حدود 40 درصد 2co موجود در گاز ورودی شده و افزایش 30 میلی لیتر بر دقیقه شدت جریان گاز در حضور مایع یونی نیز باعث افزایش 15درصدی جذب کربن دی اکسید شد. افزایش ترشوندگی از صفر تا صد درصد نیز  باعث کاهش بازده حذف 2co از گاز ورودی تا حدود 15 درصد خواهد شد.

modeling of carbon dioxide separation from gas mixture using poly propylene hollow fiber membranes in the presence of ionic liquid [emim][etso4]

carbon dioxide exists in some gases like natural gas and synthesis gas can make some problems such as reducing heat value, corrosion, and environmental problems in petrochemical like ammonia plants. using hollow fiber membrane contactors with a suitable absorbent liquid is one of the separation methods in which, cation and anion modification can cause to approach a desired absorbent liquid and higher efficiency. this study’s purpose is the modeling of carbon dioxide physical absorption from co2/n2 mixture through hollow fiber membrane contactors using ionic liquids [emim][etso4]. mass transfer in the gas, membrane, and liquid phases consists of some partial differential equations that can be solved by numerical solution simultaneously. the model is validated with -water experimental data due to the lack of data for co2-ionic liquids in the literature and it was found that the model with a mean error of about 7.5% was in good agreement with the experimental data which would be an appropriate model to predict the physical co2 absorption in this study. after validation, the effects of parameters like liquid and gas flow rates, temperature, co2 molar percentage in the feed gas, the membrane specification, non-wetting, and complete wetting of the membrane are investigated on absorption. the results showed that at a constant fluid flow rate of 25 ml/min, the presence of ionic liquid absorbed about 40% of the co2 in the inlet gas and an increase of 30 ml/min in the presence of ionic liquid also increased the carbon dioxide absorption by 15%. increasing the wettability from zero to 100% will also reduce the co2 removal efficiency by approximately 15%.