دانلود رایگان ترجمه مقاله جداسازی گاز CO2 و H2S با استفاده از مایعات یونی دمای اتاق [bmim] [PF6] – الزویر 2010

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1. مقدمه
2. تجربی
1.2. مواد
2.2. اندازه گیری VLE دودویی
3.2. اندازه گیری VLLE دودویی
4.2. اندازه گیری VLE ترنری
3. مدل ترمودینامیکی
1.3. پارامترهای مدل EOS
2.3. اعتبار سنجی مدل EOS
4. نتایج و بحث
5. نتیجه گیری
فهرست علائم
علائم یونانی

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن معمولا از گازهای طبیعی هستند و سنتز آن ها از طریق جذب مواد شیمیایی با استفاده از محلول های آبی از پایگاه های آلی مانند آمین تک، مخلوط آمین، یا مخلوطی از یک آمین و یک یک اسید آمینه می باشد [1،2]. دی اتانولامین (DEA) و متیل دیاتانولآمین (MDEA) برای درمان گاز طبیعی [3/13] و تحقیقات گسترده توسط چندین گروه در محلول های آبی آلکانولامین ، به ویژه (MEA) انجام شده است. روند مع شامل جذب رقابتی هیدروژن سولفید و دی اکسید کربن در یک ستون بسته بندی شده در دمای پایین (ترجیحا دمای محیط) و فشار بالا (تا حدود 4 مگاپاسکال یا بیشتر) است. دفع گاز یا بازسازی حلال در دمای بالا (معمولا در حدود 350-400 کلوین ) و فشار پایین با استفاده از ستون سلب رخ می دهد. معایب محلول های آبی آلکانولامین شامل اتلاف آمین در طول بازسازی، انتقال آب به جریان گاز، تخریب آمین ، دمای پایین و جذب فشار بالا است، همه این موارد باعث می شود روند اقتصادی گران شود.
مایع یونی در دمای اتاق (RTILs) برای ضبط گازها از جمله دی اکسید کربن ارائه شده است. چندین مطالعه حلالیت دی اکسید کربن در بسیاری از RTILs گزارش شده است [14-27]. با این حال تنها محققان چند فاز باینری PTX (ترکیب فشار دما) رفتار هیدروژن سولفید در مایعات یونی را بررسی کرده اند [28-31]. جو و مدر [28] حلالیت هیدروژن سولفید در هگزافلوئوروفسفات 1-بوتیل 3-متیل ([bmim] [PF6]) در درجه حرارت از 298.15 به 403.15 کلوین و فشار تا 9.6 مگاپاسکال را گزارش داده اند . پوملی و همکاران [29] حلالیت هیدروژن سولفید در مایعات یونی مختلف مبتنی بر ایمیدازولیوم با آنیون های مختلف و در یک سری از BIS ها را بر اساس مایعات یونی با کاتیون های مختلف در 298.15 کلوین و 1400 کیلو پاسکال اندازه گیری کرده اند. هاینتز و همکاران [30] برای اندازه گیری حلالیت دی اکسید کربن و مخلوطی از نیتروژن / هیدروژن سولفید در یک محلول یونی با کاتیون آمونیوم و آنیون کلرید از 300 تا 500 کلوین و فشار تا 2.3 و 30 بار برای هیدروژن سولفید و دی اکسید کربن تلاش کرده اند ، به این ترتیب؛ با این حال ساختار مایع یونی ناشناخته بود و فرمول شیمیایی تقریبی برای محاسبه حلالیت کسر در نظر گرفته شد.
به تازگی، جلیلی و همکاران [31] حلالیت هیدروژن سولفید در سه RTIL ([bmim] [PF6]، [bmim] [BF4] و [bmim] [Tf2N]) در درجه حرارت از 303.15 به 343.15 کلوین و فشار تا 1 مگاپاسکال را اندازه گیری کرده اند. در هر مورد حلالیت هیدروژن سولفید در مقایسه با دی اکسید کربن بسیار بالاتر بود. به عنوان مثال، ثابت قانون هنری 51.7 و 1.43 بار در 298 کلوین برای دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید در RTIL ([bmim] [PF6]) است، به ترتیب [17،31]. این تفاوت بزرگ در ثابت قانون هنری نشان می دهد که انتخاب و تفکیک این گازها ممکن است با استفاده از مایعات یونی انجام شود.
در مطالعه حاضر، ما برای اولین بار نمودارهای فازی سه تایی از دی اکسید کربن / هیدروژن سولفید/ [bmim] [PF6] ، با استفاده از روش معادله (EOS) مکعب ساخته ایم [14،32]. دوربین کانن EOS سه تایی بر روی پارامترهای تعامل هر یک از سیستم باینری بر اساس، پارامترهای کنش دوگانه محیط های یادگیری مجازی (تعادل بخار-مایع) نصب ، و اندازه گیری های قبلی ما برای دی اکسیدکربن/ [bmim] [PF6] [17] تعیین شد، و مقالات برای هیدروژن سولفید / [bmim] [PF6] [28] و دی اکسید کربن / هیدروژن سولفید [13].داده شد. ما همچنین VLLE را برای دی اکسید کربن / [bmim] [PF6] و هیدروژن سولفید / [bmim] [PF6] در سیستم های دوتایی اندازه گیری کرده ایم.
به منظور بررسی اعتبار EOS سه تایی، آزمایش VLE برای هیدروژن سولفید / / [bmim] [PF6] دی اکسید کربن تحت T های مختلف، انجام شد و اعتبار دوربین EOS رضایت بخش تایید شد. پس از آن، انتخاب دی اکسید کربن / هیدروژن سولفید با و بدون RTIL [bmim] [PF6] در چند T، و شرایط P محاسبه شده است. مزیت انتخابی با استفاده از این RTIL بر اساس محاسبات فاز سه تایی مورد بحث می باشد.

2. تجربی
1.2. مواد
سولفید هیدروژن (با خلوص کسر > 0.995) و دی اکسید کربن (با خلوص> 0.9999) از MG صنایع (فیلادلفیا، PA) خریداری شد. شکل 1 ساختار شیمیایی را فراهم می کند. نمونه مایع یونی [bmim] [PF6] خشک شد و گاز زدایی توسط قرار دادن نمونه در یک لوله شیشه ای بوروسیلیکات و کشیدن یک خلاء در نمونه با یک پمپ دیافراگم (فایفر، مدل MVP055-3) برای حدود 3 ساعت انجام شد. در مرحله بعد، نمونه به طور کامل با استفاده از یک توربو پمپ (فایفر، مدلTSH-071) به فشار حدود 4 × 10/7 کیلو پاسکال رسید ، در حالی که به طور همزمان حرارت و تکان دهنده مایع یونی در دمای حدود 348 کلوین به مدت 5 روز تخلیه شد. مقدار آب نهایی توسط تیتراسیون کارل فیشر ( محلول آکوا-استار C3000، کلومات C و A) و مایع یونی ppm 482 آب (بر اساس جرم) اندازه گیری شد.

2.2. اندازه گیری VLE دودویی
در گزارش قبلی ، ما قابلیت انحلال گاز دی اکسید کربن از [bmim] [PF6] را با استفاده از یک ترازوی وزن سنجی (ویبولیتین، IGA 003) اندازه گیری کردیم [17]. شرح تفصیلی از تجهیزات و روش ها برای محیط های یادگیری مجازی در گزارش های قبلی ما [17،33] داده شده است. داده های حلالیت هیدروژن سولفید و [bmim] [PF6] از جو و مدر [28] گرفته شد. با این حال تمام داده ها استفاده نمی شد. ما از تحلیل ما از مطالعه حذف دو نقطه داده گذشته در 298.15 کلوین و آخرین نقطه داده در دماهای دیگری (مثلا 313.15 و 343.15 کلوین) در کد عکس نشان داده شده است [28]. چرا که این با استفاده از برنامه EOS NIST REFPROP [34] در منطقه VLLE مشخص شده است. داده دی اکسید کربن / هیدروژن سولفید از بیرلین و کی [13] گرفته شده است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Hydrogen sulfide (H2S) and carbon dioxide (CO2) are commonly removed from natural and synthesis gases through chemical absorption using aqueous solutions of organic bases like single amines, amine mixtures, or mixtures of an amine and a salt of an amino acid [1,2]. Extensive research has been conducted by several groups on aqueous solutions of alkanolamines, especially monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) and methyldiethanolamine (MDEA) for natural gas treating and sweetening [3–13]. The typical process involves competitive chemical absorption of H2S and CO2 in a packed column at low temperature (preferably ambient temperature) and elevated pressures (up to about 4 MPa or more). The gas desorption or solvent regeneration occurs at elevated temperatures (typically around 350–400 K) and low pressures using a stripping column. Disadvantages of aqueous solutions of alkanolamines include loss of the amine during regeneration, transfer of water into the gas stream, degradation of the amine to form corrosive byproducts, and low temperature and high pressure absorption, all of which makes this process economically expensive. Room-temperature ionic liquids (RTILs) have been proposed for the capture of gases such as CO2. Several solubility studies of CO2 in many RTILs have been reported [14–27]; however only a few researchers have examined the binary phase PTx (pressure–temperature composition) behavior of H2S in ionic liquids [28–31]. Jou and Mather [28] reported the first solubility data of H2S in 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([bmim][PF6]) at temperatures from 298.15 to 403.15 K and pressures up to 9.6 MPa. Pomelli et al. [29] measured the solubility of H2S in different imidazolium-based ionic liquids with various anions and in a series of bis(trifluoromethyl)sulfonylimide (Tf2N)- based ionic liquids with various cations at 298.15 K and 1400 kPa. Heintz et al. [30] attempt to measure the solubility of CO2 and a mixture of N2/H2S in an ionic liquid with an ammonium cation and chloride anion from 300 to 500 K and pressures up to 2.3 and 30 bar for H2S and CO2, respectively; however the structure of the ionic liquid was unknown and an approximate chemical formula was assumed for calculating the mole fraction solubilities. Recently, Jalili et al. [31] measured the solubility of H2S in three RTIL ([bmim][PF6], [bmim][BF4] and [bmim][Tf2N]) at temperatures from 303.15 to 343.15 K and pressures up to 1 MPa. In each case the H2S solubility is much higher compared with CO2. For example, Henry’s law constants are 51.7 and 1.43 bar at 298 K for CO2 and H2S in RTIL ([bmim][PF6]), respectively [17,31]. This large difference in the Henry’s law constant suggests the selective cap turing and separation of these gases may be possible using ionic liquids. In the present study, we construct for the first time the ternary phase diagrams of CO2/H2S/[bmim][PF6], using our cubic equation-of-state (EOS) method [14,32]. The ternary EOS is based on interaction parameters of each binary system, and the binary interaction parameters were determined from our previous VLE (vapor–liquid equilibrium) measurements for CO2/[bmim][PF6] [17], and literature data for H2S/[bmim][PF6] [28] and CO2/H2S [13]. We have also measured the VLLE for the CO2/[bmim][PF6] and H2S/[bmim][PF6] binary systems to validate the boundary of the immiscibility region. In order to check the validity of the ternary EOS, VLE experiments for the CO2/H2S/[bmim][PF6] system were performed under various T, P, and feed compositions, and the EOS validity was satisfactorily confirmed. Then, the CO2/H2S selectivity with and without RTIL [bmim][PF6] are calculated at several feed, T, and P conditions. The selectivity advantage using this RTIL is discussed based on the present ternary phase calculations.

2. Experimental

2.1. Materials

Hydrogen sulfide (mole fraction purity >0.995, CAS no. 7783- 06-4) and carbon dioxide (mole fraction purity >0.9999, CAS no. 124-38-9) were purchased from MG Industries (Philadelphia, PA). The [bmim][PF6] (C8H15N2F6P, Lot and filling number 1242554 15005226, CAS no. 174501-64-5) was obtained from Fluka (Buchs, Switzerland). Fig. 1 provides the chemical structure. The [bmim][PF6] ionic liquid sample was dried and degassed by first placing the sample in a borosilicate glass tube and pulling a vacuum on the sample with a diaphragm pump (Pfeiffer, model MVP055-3) for about 3 h. Next, the sample was fully evacuated using a turbopump (Pfeiffer, model TSH-071) to a pressure of about 4 × 10−7 kPa while simultaneously heating and stirring the ionic liquid at a temperature of about 348 K for 5 days. The final water content was measured by Karl-Fischer titration (Aqua-Star C3000, solutions AquaStar Coulomat C and A) and the ionic liquid contained 482 ppm of water (mass basis). 2.2. Binary VLE measurements In our previous report, we measured the gas solubility of CO2 and [bmim][PF6] using a gravimetric microbalance [17] (Hiden Isochema Ltd., IGA 003). Detailed descriptions of the experimental equipment and procedures for the VLE are given in our previous reports [17,33]. Solubility data for H2S and [bmim][PF6] were taken from Jou and Mather [28]; however not all the data were used. We excluded from our analysis the last two data points at 298.15 K and the last data point at other temperatures (e.g. 313.15 and 343.15 K) shown in Ref. [28] because these were determined using the NIST REFPROP EOS program [34] to be in the VLLE region. The CO2/H2S data were taken from Bierlein and Kay [13].