בולם גז

יחידת ספיגת גז (איור 1) משתמשת במגע עם נוזל כדי להסיר חומר מתערובת גז. המסה מועברת מתערובת הגז לנוזל באמצעות ספיגה.

איור 1: עמודת ספיגת גז טיפוסית.

מקדם העברת המסה הכולל הוא הקצב שבו הריכוז של מין אחד נע מנוזל אחד לשני (משוואה 1).

(1)

במשוואה 1, G_s הוא קצב זרימת הטוחנת בגז לכל אזור חתך של העמודה, p_Ag הוא הלחץ החלקי של CO₂, p^*_A הוא הלחץ בשיווי משקל עם p_Ag, a הוא האזור הבין-משרדי / נפח או "אזור יעיל" (פונקציה של אריזת עמודה), z הוא גובה האריזה, ו- K_G הוא מקדם העברת המסה הכולל במול /(לחץ x אזור בין-דתי x זמן). העברה המונית תלויה במתקדי העברת ההמונים בכל שלב ובכמות השטח הבין-משרדי הזמין בספיגה. חוק הנרי או חוק ראול מוחלים על הלחצים החלקיים בקירב. הם שני חוקים המתארים את הלחץ החלקי של רכיב בתערובת, ומשמשים יחד על מנת לתאר באופן מלא את התנהגות התערובת בגבולות מערכת היחסים של שיווי משקל אדים-נוזליים. מטרת טור ספיגת הגז היא לשלוט בלחץ החלקי של הקולחים של מזהמים. ממס נוזלי זורם נגד זרם לזרם הגז כדי להסיר את המזהם באמצעות העברת מסה convective. ההעברה ההמונית הכוללת של עמודה ארוזה נגד זרימת מים נמדדת במחקר זה כדי לקבוע את ההשפעות של זרימת מים, זרימת גז וריכוז גז CO_2. לאחר מכן יושוו המקדחים לערכים תיאורטיים.

לחצים חלקיים ננקטו מכל ניסיון. מקדמי העברת המונים חושבו מתוך אלה והושוו לערכים החזויים(איור 2). הערכים החזויים נובעים משורת ההפעלה המחושבת עבור הסופג (ראה הפניה 2 לדיון מעמיק בשורה ההפעלה). קווים מלאים מייצגים את הערכים המחושב באמצעות קו ההפעלה, בעוד שמשולשים מייצגים את ערכי מקדם העברת המסה הניסיוני. מרווחי ביטחון עבור ערכי המודל ומקדם העברת ההמונים הממוצע נותנו עם קווים מקווקווים. ערכים אלה הושוו כדי לקבוע כיצד הפרמטרים הניסיוניים (קצב זרימת נוזלים, קצב זרימת הגז והלחץ החלקי CO₂₎ השפיעו על מקדם העברת המסה הכולל. בתנאי הפעלה אלה, רק לקצב הזרימה הנוזלי הייתה השפעה מובהקת סטטיסטית על העברת המסה בהשוואה למרווח הביטחון. התוצאות הראו כי קצב זרימת הגז והרכב ההזנה היו השפעה מועטה עד לא על מקדם העברת ההמונים.

איור 2: מודל הערכים החזויים והממשיים של מקדם העברת ההמונים.

ערכי K_G תיאורטיים עבור גבוה (30 ליטר/ דקה) ונמוך (20 L/ min) חושבו ממתאם מקדם העברה המונית ומוצגים כקווים כחולים וירוקים, בהתאמה, באיור 3. ערכי K_G הניסיוניים במגוון שיעורי זרימה נוזלית נותקו כנגד הערכים התיאורטיים והראו מגמות דומות, המאמתות את התלות של K_G בקצב הזרימה הנוזלי. הערכים התיאורטיים הראו שונות מסוימת מהערכים הניסיוניים, המיוחסים לשגיאה ניסיונית מינורית.

איור 3: תיאור גרפי של ערך ניסיוני בהשוואה לערכים תיאורטיים.

מטרת הניסוי הייתה להשתמש בגורמים של קצב זרימת הגז, קצב זרימת המים וריכוז הפחמן הדו-חמצני כדי לקבוע את מקדם העברת המסה הכולל בולם גז. הניסוי השתמש בעמוד ספיגת גז נגד זרימה של GUNT CE 400 ארוז באקראי. שמונה ריצות עם שני קצבי זרימת גז שונים, שיעורי זרימה נוזלית וריכוז CO2 בוצעו. לחצים חלקיים נלקחו מהחלק התחתון, האמצעי והחלק העליון של יחידת העמודה, ולאחר מכן הופעלו לחצים אלה למציאת מקדם העברת המסה.

בתנאי הפעלה אלה, רק לקצב הזרימה הנוזלי הייתה השפעה סטטיסטית משמעותית על העברת המסה בהשוואה למרווח הביטחון של התנאים הנתונים. התהליך נשלט על העברת מסה בשלב נוזלי. לגורמים הקשורים לגז כגון ריכוז CO₂ וקצב הזרמת הגז תהיה בעלת משמעות מועטה עד ללא משמעות.

ספיגת גז היא מנגנון חשוב לבטיחות בייצור כלור³. במהלך פעולה רגילה, בולמי גז מטפלים בכל דליפות המתרחשות באופן עקבי. יש לטפל בהפעלת כלור עד שהיא מייצרת מוצר ללא גז. במקרה של התמוטטות בתהליך, יש להשתמש בספיגה לטיפול בגז שהופק. בנוסף, כאשר נוצרות דליפות חדשות, יחידת תגובת החירום העיקרית היא בולמי הגז בכוננות. יחידות טיפול חשובות מאוד בתנאי הפעלה אלה, שכן הן מסייעות ליצור סביבה בטוחה בעת התמודדות עם מוצר מסוכן³.

בעת זיקוק גז טבעי, מגדלי הקליטה משמשים להסרת נוזלי גז טבעי משלב הגז⁴. שמן סופג עם זיקה לנוזלי גז טבעי מסיר את הנוזל משלב הגז, מטהר את המוצר. השמן עם נוזלי גז טבעי מטוהר עוד יותר כדי לשחזר את הנוזלים, כגון בוטאן, פנטנים ומולקולות אחרות. לאחר מכן ניתן להשתמש בשמן שוב לטיפול.

הקליטה משמשת גם כדי להסיר את זיהומים העיקריים CO₂ ו H₂S מגז טבעי wellhead, המרתו גז צינור. התהליך משתמש אמינים מימיים או גליקולים כמו ממיסים בטמפרטורות נמוכות (בדרך כלל <40 °C⁽⁵°F) 5 .