Prediction of carbon dioxide solubility in potassium carbonate aqueous solution with electrolyte non random two liquid (ENRTL) model

Abstract

MATLAB programı kullanarak Rastgele Olmayan İki Elektrolit Sıvı (ENRTL) aktivite katsayısı modeli ile, potasyum karbonat-solvent-elektrolit sisteminde karbondioksit çözünürlüğü hesaplanmıştır. Bu veriler endüstriyel uygulama olarak baca gazı temizlemesi veya amonyak üretimi için yararlı olur. Model karbondioksitin çözünürlüğünü konsantrasyon ve sıcaklığın fonksiyonu olarak tahmin etmekte, böylece buhar-sıvı dengesinde K2CO3-H2O-CO2 sistemi için termodinamik veriler sağlamaktadır. Literatürden alınan parametreler kullanılarak MATLAB'ta Pitzer-Debye-Hückel (PDH), Born, ve yoresel katkısı denklemi uygulayarak karbondioksit çözünürlüğü için deneysel verilere benzer eğilimler bulunmuştur. Sabit basınçta, ortalama bağıl sapma %5 ile %12 arasında bulunmuştur, ki bu da deney sonuçlarıyla olumlu olarak kıyaslanmıştır. Ayrıca, solvent konsantrasyonu ve sıcaklığın karbondioksit çözünürlüğüne etkisi vardır. Yüksek solvent konsantrasyonu ve çalışma sıcaklığı karbondioksit elektrolit sistemlerinde çözünürlüğü arttırmıştır.

The Electrolyte-Non-Random-Two-Liquid (ENRTL) activity coefficient model implemented in MATLAB was used to predict carbon dioxide solubility in aqueous potassium carbonate-solvent-electrolyte system for the application of carbon dioxide absorption or removal in industrial case such as flue gas and ammonia production. The model predicts solubility of carbon dioxide as a function of solvent concentration and operating temperature to provide thermodynamic data especially vapor-liquid equilibrium for K2CO3-H2O-CO2 system at industrial application for CO2 absorption with potassium carbonate solution. Using parameters from the literature and applying equation of Pitzer-Debye-Hückel, Born, and local contribution of ion in MATLAB software resulted in similar trends for CO2 solubility correlating the experimental data. For the constant pressure, average relative deviation obtained ranged from 5% to 12% which compared satisfactorily to the experimental data. In addition, solvent concentration and temperature had impact on CO2 solubility. The higher concentration of solvent and operating temperature increased CO2 solubility in the electrolyte systems.