UNVEILING THE EFFICIENCY OF CARBONYL SULFIDE CAPTURE BY ORGANIC SOLVENTS: AN ELECTRON CORRELATION STUDY

Nizar Ramadan; Mahmoud Abduesslam

doi:10.65405/s5qja725

المؤلفون

Nizar Ramadan Surman College of Since and Technology, Surman, Libya. Author
Mahmoud Abduesslam Higher Institute of Science and Technology- Wadi Al-Ajal – Libya. Author

DOI:

https://doi.org/10.65405/s5qja725

الكلمات المفتاحية:

احتجاز كبريتيد الكربونيل (COS)؛ السوائل العضوية الرابطة (COS-BOLs)؛ نظرية الدالة الكثافية (DFT)؛ الحركية ثلاثية الجزيئات؛ ارتباط الإلكترونات؛ تحلية الغاز

الملخص

يلعب الغاز الطبيعي دوراً محورياً في التحول العالمي نحو بدائل الطاقة الأكثر نظافة؛ ومع ذلك، فإن الاستغلال المستدام للاحتياطيات غير التقليدية والملوثة يظل مقيداً بوجود مركبات الكبريت الخطرة. وفي حين أن عمليات تحلية الغاز التقليدية تنجح بفعالية في خفض مستويات كبريتيد الهيدروجين (H₂S) ، فإن تلبية اللوائح البيئية الحديثة والصارمة تتطلب الإزالة الشاملة لملوثات الكبريت العضوية الأثرية والأقل تفاعلية، ولا سيما كبريتيد الكربونيل (COS). يشكل كبريتيد الكربونيل تهديداً جسيماً نظراً لسميته العالية، وقدرته على إحداث التآكل في خطوط الأنابيب، وميله إلى تسميم الحوافز الصناعية. ولمعالجة قصور عمليات الامتصاص التقليدية بالالكانولامينات، ظهرت السوائل العضوية الرابطة لكبريتيد الكربونيل (COS-BOLs) ــ المكونة من قواعد عضوية معاقة فراغياً ومذيبات مصاحبة من الكحولات الخطية ــ كبدائل عالية الضبط والكفاءة. ومع ذلك، فإن الآليات الدقيقة على المستوى الجزيئي والحركية التفاعلية ثلاثية الجزيئات التي تحكم هذه الأنظمة لا تزال غير مفهومة بشكل كافٍ. في هذه الدراسة، تم تطبيق حسابات ميكانيكا الكم الصارمة وطرق ارتباط الإلكترونات، بما في ذلك نظرية الدالة الكثافية (DFT)، للاستقصاء المنهجي لكفاءة احتجاز كبريتيد الكربونيل بواسطة مخلوطات المذيبات العضوية. وتحديداً، تم رسم مسارات التفاعل أحادية الخطوة وثنائية الجزيئات بين كبريتيد الكربونيل وقواعد عضوية رئيسية من الأميدين أو الجوانيدين ــ تشمل 1،8-diazabicycloundec-7-ene (DBU)، و 1،5-diazabicyclonon-5-ene (DBN)، و 2-tert-butyl-1,1,3,3-tetramethylguanidine (BTMG)، و 1،5،7-triazabicyclodec-5-ene (TBD) ــ في وجود كحولات خطية مختلفة. ومن خلال توضيح تأثيرات القواعد المهيمنة وسلوكيات المذيبات المصاحبة الكحولية التآزرية عبر تكوينات البنية الإلكترونية عالية المستوى، يقدم هذا العمل رؤى جزيئية حاسمة وضرورية للتصميم العقلاني وتحسين المذيبات العضوية عالية الأداء للحد الفعال من ملوثات كبريتيد الكربونيل.

التنزيلات

تنزيل البيانات ليس متاحًا بعد.

المراجع

1. Abduesslam, M. (2026). Theoretical investigation of carbonyl sulfide capture by organic solvents [Master's thesis, Atılım University]. Graduate School of Natural and Applied Sciences.

2. Abduesslam, M., & Ramadan, N. (2026). Theoretical investigation into the capture mechanism of carbonyl sulfide by organic solvents: An ab initio quantum chemical approach. Surman Journal for Science and Technology, 8(2), 544–559.

3. F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry. Wiley, 2016, pp. 664.

4. R.G. Parr, “Density Functional Theory of Atoms and Molecules”, In: Fukui K., Pullman B. (eds) Horizons of Quantum Chemistry. Académie Internationale Des Sciences Moléculaires Quantiques / International Academy of Quantum Molecular Science, vol 3. Springer, Dordrecht. 1980.

5. W. Koch and M.C. Holthausen, A chemist’s Guide to Density Functional Theory. Wiley-VCH, 2001.

6. E.F. da Silva, “Computational Chemistry Study of Solvents for Carbon Dioxide Absorption.” Ph.D. thesis, Fakultet for Naturvitenskap Og Teknologi, 2005.

7. Barreau, E. Blanchon Le Bouhelec, K. N. Habchi Tounsi, P. Mougin and F. Lecomte, “Absorption of H2S and CO2 in Alkanolamine Aqueous Solution: Experimental Data and Modelling with the Electrolyte-NRTL Model”, Oil & Gas Science and Technology, vol. 61, no. 3, pp. 345–361, 2006.

8. Maiuf, A., & Ramadan, N. (2024). The acetic acid production by modeling oxidation of ethylene with Aspen Plus. Surman Journal of Science and Technology, 6(2), 139–149.

9. K. Othmer, “Metathesis” in Encyclopedia of Chemical Technology, vol. 26. J. Peters, Ed. New York: McGraw-Hill, 2005, pp. 920–958.

10. F. Amararene and C. Bouallou, “Kinetics of Carbonyl Sulfide (COS) Absorption with Aqueous Solutions of Diethanolamine and Methyldiethanolamine”, Industrial and Engineering Chemistry Research, vol. 43, no. 19, pp. 6136–6141, 2004.

11. G. Hinderaker and O.C. Sandall, “Absorption of Carbonyl Sulfide in Aqueous Diethanolamine”, Chemical Engineering Science, vol. 55, no. 23, pp. 5813–5818, 2000.

12. S.C. Lee, M.J. Snodgrass, M.K. Park and O.C. Sandall, “Kinetics of Removal of Carbonyl Sulfide by Aqueous Monoethanolamine”, Environmental Science and Technology, vol. 35, no. 11, pp. 2352–2357, 2001.

13. F. Yan, R. Kakuchi, K. Takahashi and H.J. Kim, “CS2 Capture in the Ionic Liquid 1-alkyl-3-methylimidazolium Acetate: Reaction Mechanism and Free Energetics”, Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 20, no. 29, pp. 19339–19349, 2018.

14. P.D. Vaidya and E.Y. Kenig, “Kinetics of Carbonyl Sulfide Reaction with Alkanolamines: A review”, Chemical Engineering Journal, vol. 148, no. 2–3. pp. 207–211, 2009.