بررسی آزمایشگاهی جذب دی اکسیدکربن در نانوسیال سیلیکا-آمین و نانوسیال آلومینا -آمین

حذف اجزاء اسیدی به دلایل مسائل ایمنی، کنترل خوردگی، رسیدن به مشخصات لازم جهت محصول گاز یا مایع، جلوگیری از سمی شدن کاتالیزور در فرآیندهای پایین دست و رعایت استانداردهای محیط زیست می باشد. جذب گاز توسط فاز مایع یکی از روش های متداول برای حذف یا جداسازی یک جزء از یک مخلوط گازی است و از طرفی ضرایب انتقال جرم در طراحی دستگاه های انتقال جرم مانند برج های تقطیر، برج های جذب و دفع، برج های خنک کننده آب نقش مهمی دارند. افزایش ضریب انتقال جرم سبب افزایش راندمان، کاهش اندازه و هزینه های ساخت تجهیزات می شود. دانشمندان از دیرباز به دنبال راهکارهایی برای افزایش ضریب انتقال جرم و بهبود فرآیندهای انتقال بوده اند. در این راستا شناخت چگونگی انتقال جرم مانند ماهیت مواد، ضرایب نفوذ، ضخامت لایه نفوذ، تلاطم و افزودن میکرو و نانوذرات به سیال پایه می تواند در بهبود انتقال جرم سودمند باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثر حضور نانوذرات سیلیکا و آلومینا بر میزان جذب گاز دی اکسیدکربن در محلول متیل دی اتانول آمین+ پایپرازین+ آب، در فشار 1 بار در راکتور همزن دار می باشد. در این راستا راکتور همزن دار دو جداره با حجم ا لیتر مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش اثر پارامترهای مختلف مانند دما، شدت جریان گاز ورودی، غلظت آمین، غلظت نانوذرات، دور همزن و روش های مختلف پخش نانوذرات بر تغییرات ضریب انتقال جرم حجمی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که در سیستم مورد استفاده نانوذرات آلومینا نسبت به ذرات سیلیکا پایداری کمتری دارند و به سرعت ته نشین می شوند. اندازه نانوذرات آلومینا در محدوده 40-70 نانومتر و نانوسیلیکا 10-15 نانومتر می باشد. محدوده غلظت نانوذرات مورد استفاده 0001/0-03/0 درصد حجمی می باشد. نتایج نشان داد که برای هر دونوع نانوسیال بررسی شده، در غلظت های کمتر از 02/0 درصد حجمی، میزان جذب گاز نسبت به سیال پایه افزایش می یابد که این افزایش دارای بیشینه ای در غلظت 001/0 درصد حجمی می باشد. همچنین با افزایش غلظت نانوذرات از 02/0 تا 03/0 درصد حجمی، نرخ انتقال جرم نسبت به سیال پایه کاهش می یابد. افزودن نانوذرات سیلیکا با غلظت %001/0 حجمی در دمای °c 30 ، ضریب انتقال جرم حجمی را به میزان %42 نسبت به سیال پایه افزایش می دهد. افزودن نانوذرات به سیال پایه باعث تغییر در خواص فیزیکی سیال پایه و در نتیجه تغییر در عملکرد آن در زمینه انتقال جرم می شود. در زمینه انتقال جرم در سیستم دو فازی تغییر در ضریب نفوذ، کشش سطحی و هیدرودینامیک سیستم (اندازه حباب ها) از عوامل اثرگذار می باشد، که بررسی کشش سطحی محلول در حضور و عدم حضور نانوذرات نشان داد که سطح تماس ویژه در حضور نانوذرات به صورت قابل توجه ای افزایش می یابد.