New Lewis-cell type measurement apparatus setup and validation along with new acid gas absorption measurements into phase-change solvents

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2015-05-12
Department
Major/Subject
Prosessit ja tuotteet
Mcode
KE3003
Degree programme
KEM - Kemian tekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
109+ 27
Series
Abstract
Gas absorption is very important in the modern world of industry, as there are multiple sources of toxic and hazardous gases involved with it. Absorption is used as a method of carbon capture and to purify these gas streams. This work aims to provide more insight in to variables closely related to absorption of acid gases in to aqueous alkanolamine solutions. These variables come from phase equilibria, reaction kinetics and mass transfer kinetics. In this work the focus is on reaction kinetics and mass transfer kinetics for both carbon dioxide and hydrogen sulfide in to primary, secondary and tertiary alkanolamines. A literature survey on existing equipment and the background theory behind the phenomena was conducted. A new apparatus was set up and used inside the laboratory. The new apparatus was first validated and additional data for N-Methyldiethanolamine and carbon dioxide absorption were provided. In addition new data for carbon dioxide and hydrogen sulfide absorption into 2-(diethylamino)-ethanol and 3-(methylamino)-propylamine were provided and analyzed. In the light of the studies provided in this thesis, despite being effective in carbon dioxide capture, the studied composition (5M MAPA + 2M DEEA) of this phase change solvent does not seem viable for hydrogen sulfide absorption. Further studies related to VLLE measurements of carbon dioxide loaded MAPA+DEEA solution in various compositions are suggested to better understand the distribution of the acid gas(es) in the liquid when a phase-split is observed.

Kaasun absorptio on modernissa teollistuneessa maailmassa erittäin tärkeä työväline, johtuen useista haitallisten ja myrkyllisten kaasujen lähteistä prosessiteollisuudessa. Absorptiota käytetään näiden kaasuvirtojen puhdistukseen ja hiilidioksidin talteenottoon. Tässä työssä pyritään lisäämään ymmärrystä niistä muuttujista, jotka vaikuttavat kaasujen absorptioon amiinien vesiseoksiin. Nämä muuttujat koostuvat faasitasapainosta riippuvista tekijöistä, reaktioihin ja aineensiirtoon liittyvistä kineettisistä ominaisuuksista sekä laitteiston suunnitteluun vaikuttavista hydrodynaamisista ominaisuuksista. Työ painottuu hiilidioksidin ja rikkivedyn reaktioihin ja aineensiirtoon liittyvän kinetiikan mittauksiin primäärisissä, sekundäärisissä ja tertiäärisissiä amiiniliuoksissa. Kirjallisuustutkimuksessa paneudutaan absorptioon vaikuttavin ilmiöihin. Kokeellinen osa koostuu laitteiston käyttöönotosta sekä validoinnista N-metyylidietanoliaminiliuoksilla. Lisäksi uutta mittausdataa tuotettiin ja analysoitiin hiilidioksidin absorptiosta N-methyylidietanoliamiiniin sekä hiilidioksidin ja rikkivedyn absorptiosta uusiin faasimuunnosliuoittimiin. Faasimuunnosliuoittimina käytettiin 2-(dietyyliamino)-etanolia ja 3-(metyyliamino)-propyyliaminia. Saatujen tulosten valossa tutkittu faasimuunnosliuottimen konsentraatio ei vaikuta toimivalta ratkaisulta rikkivedyn poistoon sellaisenaan. Lisätutkimukseksi ehdotetaan rikkivedyn ja hiilidioksidin VLLE mittauksia hiilidioksidilla ladattuun faasimuunnosliuottimeen useissa eri liuotinkonsentraatioissa.
Description
Supervisor
Alopaeus, Ville
Thesis advisor
Uusi-Kyyny, Petri
Amaya, Hernando Guerrero
Keywords
absorption, methyldiethanolamine, 2-(diethylamino)-ethanol, 3-(methylamino)-propylamine, hydrogen sulfide, carbon dioxide
Other note
Citation