ترجمه مدل حلالیت کربن دی اکسید در مایعات یونی

توضیحات

 عنوان فارسی: مدل حلالیت کربن دی اکسید در مایعات یونی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Modelling Carbon Dioxide Solubility in Ionic Liquids

چکیده:

اطلاعات حلالیت CO₂ در مایعات یونی مختلف ، ILS، می تواند به طور بالقوه برای انتخاب یک IL خاص برای جدایی CO₂ از مایعات هیدروکربنی مورد استفاده قرار گیرد. متاسفانه، همه سیستم های    CO₂-IL به صورت آزمایشگاهی در دما و فشار مشابه تشریح نشده اند. بنابراین، همیشه مقایسه مستقیم عملکرد با فرایند شبیه سازی ممکن نیست. در موارد حداکثر، طراحی فرآیند جداسازی CO₂ ممکن است نیاز به پیش بینی تعادل CO₂-IL داشته باشد که برای آن هیچ داده حلالیتی در دسترس نیست. به نیاز برای اطلاعات اشاره شده و همبستگی نیمه تجربی برای تخمین انحلال CO₂ در سیستم حلال CO₂-IL توسعه داده شده است. روش محاسبه نظری COSMO-RS برای محاسبه پتانسیل شیمیایی CO₂ در طیف گسترده ای از ILها و معادله Soave-Redlich-Kwong برای محاسبه ضریب فوگاسیته فاز بخار CO₂ مورد استفاده قرار گرفت. مدل با داده های منابع موجود در ارتباط است، متوسط خطا حاصله  %23=AAR  و بایاس کوچک است.

کلمات کلیدی: مایعات یونی، کربن دی اکسید ، COSMO-RS، تصفیه گاز، پتانسیل شیمیایی

مقدمه
بسیاری از سیالات هیدروکربنی از مخازن با غلظت قابل توجهی از گازهای اسیدی مانند CO₂ تولید می شوند، که گاز CO₂ به طور کلی باید از مایعات خام حذف شود تا مشخصات ارزش حرارتی برای خرید و فروش گاز بدست آید. به طور سنتی، محلولهای مختلف آمین آبدار برای جذب ترجیحی  CO₂ از خوراک گاز خام استفاده می شوند؛ با این حال، علاقه افزونی برای کاوش در زمینه مزایای استفاده از جایگزینی آمین آبدار با دیگر حلال های انتخابی، مانند مایعات یونی، ILS وجود دارد. به منظور کاوش مفهومی پتانسیل از همه ILها  برای جداسازی گاز اسید، شبیه سازی فرایند مستلزم آن است که خواص فیزیکی و تعادل فاز اندازه گیری و یا برآورد شود و در یک مدل ترمودینامیکی مناسب برای محاسبات آنی ترکیب شوند.ILS  نمک های مذاب شامل کاتیون آلی بزرگ و آنیونهای آلی یا غیر آلی هستند. ترکیبات آلی با گروه های عاملی بزرگ به ترکیبات یونی اجازه می دهند تا در دمای اتاق و یا نزدیکی آن مایع باقی بمانند. همانند بسیاری از ترکیبات یونی، ILS فشار بخار بسیار کمی نشان می دهد که آن را گزینه خوبی برای تهویه گاز باحداقل فرآیند و ضایعات زیست محیطی در طول شرایط بازسازی گرم کرده است که، از دست دادن کمتر حلال و بازیافت ثابت حلال به سیستم جذب با الزامات ناچیز برای ترکیب حلال از جمله آن است. با توجه به طیف وسیعی از عاملدار کردن های آلی ممکن ، فرصت برای تنظیم ذاتی خواص فیزیکی-حرارتی با تغییر ساختار شیمیایی آنها در مرحله سنتز و یا به صورت سیستماتیک انتخاب بهترین IL موجود وجود دارد. اطلاعات تجربی برای تعادل CO₂-IL برای همه ILهای موجود و ILهای جدید بالقوه در دسترس نیست ؛ بنابراین، ارتباطات می تواند برای ایجاد داده های موجود در یک مدل ترمودینامیکی استفاده شود که سپس می تواند برای هدف شبیه سازی و بهینه سازی کاندیداهای  IL استفاده شود. توانایی برآورد عملکرد با استفاده از شبیه سازی مولکولی اجازه می دهد تا بهترین کاندیدا و/ یا گروه های عاملی شیمیایی ارجح غربال شوند.

در این مطالعه، ما توسعه یک مدل نیمه تجربی را با استفاده از پتانسیل نظری شیمیایی برای تعیین برآورد حلالیت CO₂ در طیف گسترده ای از ILها گزارش کردیم. قابلیت دسترسی از (1) ابزار نظری جدید (Klamt، 2005) برای برآورد ضرایب اکتیویتی در مایع قطبی، (2) اطلاعات حلالیت تجربی محدود و (3) میل به مطالعه مفهومی / امکان استفاده از ILS برای تصفیه گاز طبیعی انگیزه اولیه برای این کار بود. رابطه جدید از رویکرد Maiti  (2009) استفاده کرده است؛ با این حال، یک تابع تجربی بهبود یافته برای پتانسیل شیمیایی در حالت مرجع وجود دارد. این رابطه یک جایگزین برای شش پارامتر قانون همبستگی هنری فراهم می کند که قبلا توسط مرتضوی منش و همکارانش منتشر شده است (2011).

پایگاه داده

یک پایگاه داده از حلالیت تجربی برای 31 مخلوط از سیستم  CO₂-ILتوسط مرتضوی منش و همکارانش گردآوری شده بود (2011). این داده ها و داده های به روز شده در جدول 1 خلاصه شده است. انواع کاتیونها در پایگاه داده وجود دارند. مثلا، این اطلاعات شامل کاتیونهای مبتنی بر ایمیدازولیوم مانند bmim وemim ، کاتیونهای بر پایه آمونیوم مانند N4111 و N4444، کاتیونهای بر پایه پیرولیدیوم و کاتیونهای برپایه پیریدینیوم است. مثال هایی از آنیونهای مورد استفاده در پایگاه داده شامل متیل سولفات، نیترات وآنیونهایی با فلوراید در ساختار مولکولی مانند Tf2N، PF6 و BF4 است. بیشترین درجه حرارت مورد استفاده در پایگاه داده بین K 280  و 330 = T و در موارد محدود، مانند ایمیان-Tf2N و bmim-CH3SO4، حداکثر درجه حرارت بیش از K410T=  است. در مورد MeBu3N-Tf2N، اطلاعات حلالیت محدود به K 298= Tاست. لدینگ IL در اینجا به عنوان نسبت تعداد مول CO₂ حل شده به مول مایع یونی تعریف شده است. با توجه به تنوع ILS و شرایط، حداکثر کسر مولی نشان داده شده توسط داده های تجربی گردآوری شده طیف گسترده ای از 09/0-88/0 (لدینگ = 1/0-3/7) را اندازه گیری کرده است.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.