Simulación CFD de la desulfurización de sulfuro de hidrógeno (HS) utilizando líquidos iónicos y membrana de óxido de grafeno
Autores: Davidy, Alon
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación CFD de la desulfurización de sulfuro de hidrógeno (HS) utilizando líquidos iónicos y membrana de óxido de grafeno
Categoría
Energía
Subcategoría
Tecnología de combustibles
Palabras clave
Sulfuro de hidrógeno
Agrietamiento por corrosión por tensión
Desulfuración
Líquidos iónicos
Membranas de óxido de grafeno
COMSOL
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
El sulfuro de hidrógeno (HS) se considera un gas tóxico y corrosivo, comúnmente encontrado en gas natural, petróleo crudo y otros combustibles fósiles. Este gas corrosivo puede llevar a la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC). Este fenómeno es causado por la influencia combinada del estrés tensil y un ambiente corrosivo. Esto puede llevar a la falla repentina de aleaciones metálicas normalmente dúctiles, especialmente a temperaturas elevadas. La desulfurización es el proceso de eliminar HS de estos combustibles para reducir sus impactos ambientales y en la salud. Los líquidos iónicos (ILs) han mostrado un gran potencial para su aplicación como absorbentes líquidos para la extracción de HS debido a sus ventajas como la no volatilidad, funcionalidad, alta solubilidad en carbono y bajos requerimientos de energía para la regeneración. El sistema propuesto de extracción de sulfuro de hidrógeno consiste en un tubo, una membrana y una carcasa. Se han seleccionado líquidos iónicos basados en 1-etil-3-metilimidazolio (emim) con el anión bis-(trifluorometil) sulfonilimid (NTf2) debido a su alto coeficiente de difusión de HS. Se han empleado membranas avanzadas de óxido de grafeno funcionalizado (GO) en este diseño. En esta investigación, se ha estudiado numéricamente la extracción de HS con líquidos iónicos. Se ha utilizado el código de elementos finitos y multifísico COMSOL para resolver las ecuaciones de continuidad, flujo de fluido turbulento (modelo k-) y difusión transitoria. Para períodos de tiempo cortos, hay un gradiente pronunciado en el perfil de concentración de HS dentro de la sección de la carcasa. Esto se debe a que el coeficiente de difusión de HS en el líquido iónico es muy pequeño y la sección de la carcasa es mucho más gruesa que la membrana. Se ha determinado que HS es absorbido casi completamente por los líquidos iónicos después de un período de tiempo de 30,000 s.
Descripción
El sulfuro de hidrógeno (HS) se considera un gas tóxico y corrosivo, comúnmente encontrado en gas natural, petróleo crudo y otros combustibles fósiles. Este gas corrosivo puede llevar a la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC). Este fenómeno es causado por la influencia combinada del estrés tensil y un ambiente corrosivo. Esto puede llevar a la falla repentina de aleaciones metálicas normalmente dúctiles, especialmente a temperaturas elevadas. La desulfurización es el proceso de eliminar HS de estos combustibles para reducir sus impactos ambientales y en la salud. Los líquidos iónicos (ILs) han mostrado un gran potencial para su aplicación como absorbentes líquidos para la extracción de HS debido a sus ventajas como la no volatilidad, funcionalidad, alta solubilidad en carbono y bajos requerimientos de energía para la regeneración. El sistema propuesto de extracción de sulfuro de hidrógeno consiste en un tubo, una membrana y una carcasa. Se han seleccionado líquidos iónicos basados en 1-etil-3-metilimidazolio (emim) con el anión bis-(trifluorometil) sulfonilimid (NTf2) debido a su alto coeficiente de difusión de HS. Se han empleado membranas avanzadas de óxido de grafeno funcionalizado (GO) en este diseño. En esta investigación, se ha estudiado numéricamente la extracción de HS con líquidos iónicos. Se ha utilizado el código de elementos finitos y multifísico COMSOL para resolver las ecuaciones de continuidad, flujo de fluido turbulento (modelo k-) y difusión transitoria. Para períodos de tiempo cortos, hay un gradiente pronunciado en el perfil de concentración de HS dentro de la sección de la carcasa. Esto se debe a que el coeficiente de difusión de HS en el líquido iónico es muy pequeño y la sección de la carcasa es mucho más gruesa que la membrana. Se ha determinado que HS es absorbido casi completamente por los líquidos iónicos después de un período de tiempo de 30,000 s.