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Keywords:

  • absorption;
  • rate-based model;
  • mass transfer;
  • mathematical modelling;
  • acid gases

Abstract

In this work different tools for accurate prediction of acid gas absorption are used. At first, simulation of reactive absorption is carried out using the RATEFRAC module of Aspen Plus, which is tested against pilot plant data. The limitations and disadvantages of this module are presented. In order to present a more predictive approach a rate-based model for the gas scrubbing process is developed. In this model the assumption of thermodynamic equilibrium is considered only at the gas–liquid interphase. Chemical equilibrium among the reacting species in the liquid phase is assumed just for the bulk phase. Mass transfer is modelled using mass transfer coefficients calculated from available correlations which are then improved using an enhancement factor to account for the chemical reactions. The validity of the suggested model is established by comparison of model results with published pilot plant data. The prediction results using the proposed model are improved by around 17% AAD for CO2 and around 7.5% AAD for H2S compared to simulation results using Aspen Plus.

Dans ce travail, on utilise différents outils pour prédire de façon précise l'absorption de gaz acide. En premier lieu, la simulation de l'absorption réactive est réalisée en utilisant le module RATEFRAC d'Aspen Plus, qui est mis à l'essai par rapport à des données d'usine-pilote. Les restrictions et désavantages de ce module sont présentés. Dans le but de présenter une approche plus prédictive, on a créé un modèle fondé sur le débit pour le processus d'épuration des gaz. Dans ce modèle, l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique est considérée uniquement à l'interphase gaz-liquide. L'équilibre chimique parmi les espèces réagissantes dans la phase liquide est présumé uniquement pour la phase liquide volumique. Le transfert de masse est modelé au moyen de cœfficients de transfert de masse calculés à partir de corrélations disponibles, qui sont ensuite améliorés en utilisant un facteur de renforcement pour prendre en compte les réactions chimiques. La validité du modèle suggéré est établie en comparant les résultats du modèle avec les données d'usine-pilote publiées. Les résultats prédits à l'aide du modèle proposé sont améliorés par environ 17% de déviation absolue moyenne pour le CO2 et environ 7,5% de déviation absolue moyenne pour le H2S comparativement aux résultats de simulation en utilisant Aspen Plus.