مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

بررسی شرایط تشکیل هیدرات گاز دودکش در محلول TBAB به منظور استفاده در جداسازی CO2 در صنعت فولاد

نوع مقاله : گزارش فنی

نویسندگان
1 شرکت تافکو، زیرمجموعه فولاد خوزستان
2 TAFCO Company (Member of KSC holding), Ahvaz, Iran
چکیده
افزایش میزان CO2 در جو یکی از مهم‌ترین مسائل زیست‌محیطی دوران ما است. به‌منظور کاهش انتشار CO2 ناشی از فعالیت‌های انسانی، می‌توان از روش جذب و ذخیره‌سازی کربن دی اکسید (CCS) در منابع بزرگ منتشر کننده آن مانند کارخانه‌های تولید فولاد استفاده کرد. در سال‌های اخیر، جداسازی CO2 از گازهای دودکش با استفاده از هیدرات‌ها گازی (HBCC) توجه زیادی را به خود جلب کرده است.یکی از پیش نیازهای این روش داده های مربوط به شرایط تعادلی تشکیل هیدرات‌ها در گاز دودکش می باشد. در این مطالعه، شرایط تعادلی تشکیل هیدرات‌های نیمه‌کلتریت از گاز دودکش (مخلوط CO2-N2) در محلول TBAB به‌عنوان یک عامل بهبوددهنده مناسب برای HBCC در دمای K 281-288.1 مدل‌سازی شده است.به این منظور، غلظت CO2 در مخلوط گازی در بازه 40-15 درصد مولی در نظر گرفته شد. همچنین غلظت TBAB نیز در بازه 10-5 درصد وزنی تغییر داده شد . نتایج به‌وضوح اثر بهبود دهندگی نمک TBAB بر شرایط تعادلی تشکیل هیدرات را نشان داد. نتایج مدل‌سازی با داده‌های تجربی تطابق خوبی داشت و همچنین درصد انحراف نسبی میانگینی برابر با 9.5 % به دست آمد. همچنین مدل دقت بهتری را در غلظت‌های پایین‌تر CO2 نشان داد.
کلیدواژه‌ها

 [1] Zhang Z, Hong S, H, and, Lee C, Role and impact of wash columns on the performance of chemical absorption-based CO2 capture process for blast furnace gas in iron and steel industries, Energy. 2023; 271: 127020.
[2] Tian S, Jiang J, Zhang Z, and Manovic V, Inherent potential of steelmaking to contribute to decarbonisation targets via industrial carbon capture and storage, Nat Commun. 2018; 9: 4422.
[3] D'Alessandro D.M, Smit B, and Long J.R, Carbon dioxide capture: prospects for new materials, Chem Int Edit. 2010; 49: 6058.
[4] Eslamimanesh A, Mohammadi A.H, and Richon D, Thermodynamic modeling of phase equilibria of semi-clathrate hydrates of CO2, CH4, or N2 + tetra-nbutylammonium bromide aqueous solution, Chem Eng Sci. 2012; 81: 319.
[5] ISfaxi I.B.A, Durand I, Lugo R, Mohammadi A.H, and Richon D, Hydrate phase equilibria of CO2 + N2 + aqueous solution of THF, TBAB or TBAF system, Int J Greenhouse Gas Control. 2014; 26: 185.
[6] Mohammadi A.H, Anderson R, and Tohidi B, Carbon monoxide clathrate hydrates: equilibrium data and thermodynamic modeling, Am J Chem Eng. 2005; 51: 2825.
[7] Dashti H, Yew L, and Lou X, Recent advances in gas hydrate-based CO2 capture, J. Nat. Gas Eng. 
 2015; 23: 195.
[8] Liao Z.X, Guo X.Q, Li Q, Sun Q, Li J, Yang L. Y, and Zuo J.Y, Experimental and modeling study on the phase equilibria for hydrates of gas mixtures in TBAB solution, Chem Eng Sci. 2015; 137: 656.
[9] Chen G.J and Guo T.M, A new approach to gas hydrate modelling, J Chem Eng. 1998; 71: 145.
[10] Lindenbaum S and Boyd G.E, Osmotic and activity coefficients for the symmetrical tetraalkyl ammonium halides in aqueous solution at 25, Phys Chem. 1964; 68: 911.
[11] Amado E, Blanco L.H, Isopiestic determination of the osmotic and activity coefficients of aqueous solutions of symmetrical and unsymmetrical quaternary ammonium bromides at T=(283.15 and 288.15) K, Fluid Ph Equilib. 2009; 54: 2696.
[12] Sohnel O, Novotny P, and Solc Z, Densities of aqueous solutions of 18 inorganic substances, J Chem Eng Data. 1984; 29: 379-382.
[13] Meysel P, Oellrich L, Bishnoi P.R, and Clarke M.A, Experimental investigation of incipient equilibrium conditions for the formation of semi-clathrate hydrates from quaternary mixtures of (CO2+ N2+ TBAB+ H2O), J Chem Thermodyn. 2011; 43: 1475.
[14] Mohammadi A.H, Eslamimanesh A, Belandria V, Richon D, Naidoo P, and Ramjugernath D, Phase equilibrium measurements for semi-clathrate hydrates of the (CO2 + N2 + tetra-n-butylammonium bromide) aqueous solution system, J Chem Thermodyn. 2012; 46: 57.
[15] Belandria V, Mohammadi A.H, Eslamimanesh A, Richon D, Sanchez-Mora M. F, and Galicia-Luna L. A, Phase equilibrium measurements for semi-clathrate hydrates of the (CO2 + N2 + tetra-n-butylammonium bromide) aqueous solution systems: Part 2, Fluid Ph Equilib. 2012; 322: 105.
[16] Tzirakis F, Stringari P, Von Solms N, Coquelet C, and Kontogeorgis G, Hydrate equilibrium data for the CO 2 + N2 system with the use of tetra-n-butylammonium bromide (TBAB), cyclopentane (CP) and their mixture, Fluid Ph Equilib. 2016; 408: 240.