عنوان پایان‌نامه
بررسی جداسازی گازهای خروجی ازفرایند زوج شدن اکسایشی متان توسط غربالهای مولکولی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 836.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41335
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- سمیه حسین پور
- استاد راهنما
- شهره فاطمی, یداله مرتضوی
- چکیده
- جذب سطحی محصولات هیدروکربنی حاصل از واکنش زوج شدن اکسایشی متان (OCM) به صورت آزمایشگاهی روی دو نوع زئولیت 10X و 13X مورد آزمایش قرار گرفته است. با وجود تحقیقات زیادی که در جهت بهبود کاتالیست OCM برای بالا بردن بازده و خلوص محصولات C2 انجام می شود تا کنون نتایج چشم‌گیر نبوده و نیاز به یک فرایند جداسازی جهت رفع این مشکل لازم و ضروری است. این تحقیق، جداسازی را به عنوان فرایندی موثر و کم هزینه برای جداسازی C2ها از متان واکنش نداده پیشنهاد می‌دهد.در این تحقیق، جذب سطحی تعادلی تک‌جزئی و چند‌جزئی CH4، C2H6 و C2H4 در یک سیستم حجم سنجی، در دماها و فشارهای مختلف بر روی هر دو نوع زئولیت X انجام شده است. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که گزینش‌پذیری C2/CH4 برای 10X در مقایسه با 13X به خاطر قطبیت زیادتر 10X، بیشتر است. ایزوترم‌ها و پارامترهای مربوط به مدل لانگمویر و لانگمویر-فروندلیچ توسط برازش خطی، از داده‌های جذب تعادلی تک جزئی تعیین شده‌اند. در بخش بعدی، آزمایش‌های جذب و دفع دینامیک در بستری پر شده از زئولیت 10X در فشار نرمال و برای مخلوطی مشابه محصولات OCM از ترکیب CH4، C2H6 و C2H4 برای تعیین منحنی‌های گذر و زمان‌های گذر هر جزء انجام شده است. در بستر جذب، C2ها به شدت جذب جاذب می‌شوند و متان خیلی زود از گازهای توده بستر خارج می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که 10X یکی از موثرترین جاذب‌ها در جداسازی C2ها از جریان گاز متان است. در بخش دفع، C2H6 و C2H4 جذب شده توسط هلیوم به عنوان گاز جاروکننده در دمای K 323 و فشار نرمال دفع می‌شوند و نتایج، قابلیت جداسازی C2H6 از C2H4 را در بخش دفع به خاطر مشاهده تفاوت قابل توجه زمان‌های گذر تایید می‌کند.
- Abstract
- Adsorption of the hydrocarbon products of oxidative coupling of methane (OCM) reaction is studied experimentally on two types of zeolites, 10X and 13X. In spite of many studies on the OCM catalyst improvement, the yield and purity of C2 products are still at the low level and a separation process is required to overcome the problem. This work suggests the adsorption process as an efficient and low cost procedure to separate C2s from unreacted methane. In this study, the batch adsorption of single and multicomponent of CH4, C2H6 and C2H4 has been carried out in a volumetric set up, at different pressures and temperatures over two kinds of X zeolites. The experiments showed higher adsorption selectivity of C2s/CH4 for 10X zeolite rather than 13X, because of the higher surface polarity of 10X compared to 13X. The isotherms and their parameters were determined by linear regression of the single component equilibrium adsorption data on Langmuir and Langmuir-Freaundlich isotherm models. At the next part, the dynamic adsorption-desorption experiments were carried out in a packed bed of 10X at normal pressure for a composition of CH4, C2H6 and C2H4 as the same as OCM products, to obtain the breakthrough curves and breakthrough times of each component. In adsorption stage, C2s were strongly adsorbed into the adsorbent and methane passed through the bulk gas at early times. The results showed that 10X could be one of the most effective adsorbents for separation of C2s from methane stream. At the desorption stage the adsorbed C2H6 and C2H4 were desorbed by the helium as purge gas at 323 K and normal pressure, and the results confirmed the capability of 10X for separation of C2H6 from C2H4 at desorption stage, because of the observed significant difference between the breakthrough times.
