مدل سازی برای جداسازی گاز های اسیدی با استفاده از مایعات یونی و غشا و مقایسه عملکرد بین دو غشای متفاوت

زمینه و هدف: گاز طبیعی تولیدی از چاههای نفت و گاز، اغلب دارای سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن می‏باشد که اصطلاحاً این گاز‏ها را گاز ترش می‏گویند. وجود دی اکسید کربن (به مقدار زیاد) و  سولفید هیدروژن (حتی به مقدار کم) باعث اشکالات فراوانی در هنگام انتقال و مصرف گاز طبیعی می‏شود.  در این تحقیق، مدل ریاضی برای جداسازی گازهای دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن از هلیم به کمک دو جنس متفاوت غشایی شامل مدول سرامیکی و peek-l ii و مایعات یونی مورد بررسی قرار گرفت.روش بررسی: تاثیر جنس، قطر، فشار و دما بر روی بازده جداسازی بررسی شد. مایع یونی مورد استفاده دراین تحقیق [hemim][bf4] می باشد. مدول سرامیکی و peek-l iiمورد مطالعه قرار گرفت. تغییرات فشار و غلظت در هنگام جذب بررسی شد. تغییرات غلظت دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن در مایع یونی بر حسب زمان بررسی شد.یافته ها: برای مدول سرامیکی حدود 50 تا 60% افت فشار در 100 تا 120 ثانیه اول رخ می دهد. برای مدول peek-l ii در30 ثانیه اول حدود50 تا60% افت فشار ناشی از جذب گاز رخ می دهد. اثر تغییر دما بر روی غلظت دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن در سه دمای 25، 50 و 100 درجه سانتی گراد بررسی شد. با افزایش دما در مدول سرامیکی مقدار دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن بیشتری از غشا عبور می‏کند.بحث و نتیجه گیری:. با افزایش زمان غلظت دو گاز دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن در مایع یونی رو به افزایش می باشد. با افزایش دما از 25 به100 درجه سانتی گراد، میزان گازهای اسیدی بیشتری جذب مایع یونی شد. مدول peek-l ii نسبت به مدول سرامیکی مقدار بیشتری ازگازهای اسیدی را از سیستم حذف می کند.

Modeling of acid gases separation via ionic liquids and membrane and performance comparison between two different membrane

Background and Objective: Natural gas produced from oil and gas wells often contains hydrogen sulfide and carbon dioxide, which are socalled “sour gasses”. Carbon dioxide (in large quantities) and hydrogen sulfide (even in small quantities) cause many problems during the transmission and consumption of natural gas. In this study, mathematical model for the separation of carbon dioxide and hydrogen sulfide from helium has been investigated with two different membrane species including a ceramic modulus and PEEKL II and ionic liquids.Material and Methodology: The effect of material, diameter, pressure and temperature on separation efficiency has been investigated. The ionic liquid used in this study is [hemim] [BF4]. The ceramic and PEEKL II was studied. The pressure and concentration during absorption is investigated. The concentration variations of carbon dioxide and hydrogen sulfide in ionic fluid were investigated in time.Findings: For a ceramic modulus, about 50 to 60% of the pressure drop occurs in the first 100 to 120 seconds. For the PEEKL II modulus, in the first 30 seconds, about 50 to 60% of the pressure drop occurs due to gas absorption. The effect of temperature on the concentration of carbon dioxide and hydrogen sulfide at three temperatures of 25, 50 and 100 °C was investigated. As the temperature rises in the ceramic modulus, the amounts of carbon dioxide and hydrogen sulfide, passing through the membrane, increase.Discussion and Conclusion: As the time increases, the concentrations of carbon dioxide and hydrogen sulfide in the ionic fluid are increasing. With increasing temperature from 25 to 100 ° C, the amount of absorbed acidic gases into ionic liquid was increased. The PEEKL II modules removed more acidic gases than the ceramic modules.