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Theses Year : 1998

Acid gases absorption/desorption by alkanolamines aqueous solutions

Absorption-désorption des gaz acides par des solutions aqueuses d'amines

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Abstract

A constant interfacial area gas-liquid reactor was designed to measure CO2 desorption rates from alkanolamines aqueous solutions. Experiments were achieved in an extended range of temperatures, 40°C - 110°C, with CO2 loadings in the range 0.05 - 0.85 molCO2/molamines, and with 25 and 50 wt % MDEA aqueous solutions, 45-5 and 30-20 wt % MDEA-DEA aqueous blends. An analytical method using thermodynamic and kinetic approximations represents the CO2 desorption rates from MDEA aqueous solutions, with loadings lower than 0.50 molCO2/molMDEA. It has been shown that it is necessary to use a general mass transfer model taking into account chemical reactions, coupled to a thermodynamic model representing CO2-H2O-Amines physical and chemical equilibria. A numerical tool was developed to represent the mass transfer phenomenon with chemical reactions. The liquid phase concentration profiles and flux rates for transferred species at the gas-liquid interface are obtained from the resolution of the material balance equations for each species. This kinetic model, combined with appropriate parameters, was successfully applied to the CO2 absorption into MDEA aqueous solutions, MDEA-MEA and MDEA-DEA aqueous blends. By coupling consistent kinetic and thermodynamic parameters, this tool gives a good representation of the desorption rates measured in the constant interfacial reactor.
Une cellule à interface gaz-liquide fixe a été conçue pour la mesure de flux de désorption de dioxyde de carbone à partir de solutions aqueuses d'amines. Les expériences ont été réalisées pour des températures comprises entre 40°C et 110°C, pour des taux de charge en gaz acide compris entre 0,05 et 0,85 molCO2/molamines, à partir de solutions aqueuses de MDEA 25 % et 50 % massiques et de mélanges MDEA-DEA de composition 45-5 et 30-20 % massiques. L'utilisation d'une méthode analytique faisant intervenir des approximations thermodynamiques et cinétiques permet de représenter les flux de désorption expérimentaux obtenus avec les solutions aqueuses de MDEA pour des taux de charge inférieurs à 0,50 molCO2/molMDEA. Il est apparu nécessaire de coupler un modèle de transfert prenant en compte les réactions chimiques avec un modèle thermodynamique représentant les équilibres physiques et chimiques des systèmes CO2-H2O-Amines. Un outil numérique a alors été développé pour représenter les phénomènes de transfert en présence de réactions chimiques. Les profils de concentration de chaque espèce et le flux de transfert de l'espèce transférée à l'interface gaz-liquide sont obtenus à partir de la résolution des équations de bilan de masses. Ce modèle cinétique, combiné avec un jeu de paramètres adéquats, a été appliqué avec succès à la représentation de l'absorption de CO2 par des solutions aqueuses de MDEA et des mélanges aqueux de MDEA-DEA et MDEAMEA. En couplant des paramètres cinétiques et thermodynamiques cohérents, cet outil permet de représenter les flux de désorption mesurés dans la cellule à interface constante.
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Dates and versions

pastel-00005592 , version 1 (27-11-2009)

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  • HAL Id : pastel-00005592 , version 1

Cite

Renaud Cadours. Acid gases absorption/desorption by alkanolamines aqueous solutions. Engineering Sciences [physics]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1998. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00005592⟩
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