عنوان پایان‌نامه
مدلسازی ترمودینامیکی تعادل فازی کاز-جامد در سیستم های جذب سطحی مخلوط در نانو جاذب های سیلیکو آلومینو فسفات
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1321.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59394
- تاریخ دفاع
- ۱۷ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- مجتبی مسعودی نژاد
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- گازهای اتان و اتیلن به عنوان خوراک اصلی صنعت پتروشیمی بوده و منابع طبیعی اندکی از آن¬ها موجود می¬باشد. لذا برای تهیه آن¬ها روش¬های گوناگونی ارئه شده است. یکی از مناسب¬ترین روش¬ها جهت تولید این گازها واکنش جفت شدن اکسایشی متان می¬باشد. از آنجا که راندمان تولید اتان و اتیلن در گازهای خروجی از فرایند ، حتی پس از تحقیقات زیادی که بر روی اصلاح کاتالیست¬های این فرایند انجام شده، بسیار پایین است، لزوم الحاق یک فرایند جداسازی در ادامه آن فرایند مورد توجه ویژه قرار دارد. در این تحقیق جذب سطحی هیدروکربن¬های خروجی از فرایند زوج شدن اکسایشی متان، ( متان- اتان و اتیلن) توسط شبه زئولیت SAPO-34 به روش حجم سنجی بررسی شده است. ایزوترم های تعادلی جذب برای گازهای مذکور در دماهای 303، 313 و 323 درج? کلوین ومحدوده فشار 1 تا 10 بار به دست آمده است و گزینش¬پذیری ایده ال گازهای اتان و اتیلن نسبت به متان تعیین شده است. نتایج نشان دهنده گزینش پذیر بودن جاذب ساپو جهت جذب و جداسازی اتان و اتیلن از متان می باشد. گزینش پذیری جاذب برای اتیلن و اتان نسبت به متان در دمای 303 درجه کلوین و فشار اتمسفری به ترتیب 8 و5 برابر تعیین شد. مدل¬های تعادلی جذب سطحی با استفاده از معادله های انرژی گیبس اضافی (ضریب فعالیت ویلسون، فلوری هاگینز وNRTL ) بر پایه تئوری محلول فضای خالی برای گازهای خالص انجام شد و پارامترهای مدل با تطبیق نقاط آزمایش و مدل تعیین گردیدند. با استفاده ازمدل و پارامترهای تک جزیی، مدل¬های دو جزیی و سه جزیی گازها گسترش داده شد و با نتایج آزمایشی ارزشگذاری گردید. مقایسه مدل¬ها و نتایج تجربی نشان می¬دهد که مدل محلول فضای خالی بر پایه NRTL پیشگویی بهتری نسبت به جذب تعادلی گازها در SAPO-34 برای مخلوط های متان، اتان و اتیلن دارد.
- Abstract
- Ethane and Ethylene are main petrochemical feed stocks with very low endowments of natural resources. Therefore versatile methods have been proposed to produce these gases. One of the best methods for C2s production is oxidative coupling of methane. In spite of many studies on the improvement of catalyst of this process, the yield and purity of C2 products are still very low. Therefore, a further study to design an adequate separation process is necessary to overcome this problem. In this work, single and multi-component (CH4-C2H6-C2H4) batch adsorption experiments over SAPO-34 have been carried out using volumetric method. Ideal adsorption isotherms of methane, ethane and ethylene at three temperature levels of 303, 313 and 323 K are obtained experimentally at the pressure range of one to 10 bar. Ideal selectivity of ethylene and ethane against methane revealed the capability of SAPO-34 for separation of ethane and ethylene from methane. Selectivity for ethylene and ethane at 303 K and atmospheric pressure are obtained 8 and 5 fold over methane, respectively. Pure gas equilibrium adsorption data of the single gas component was modeled based on vacancy solution theory using energy Gibbs excess equations with Wilson, Flory Higgins and NRTL activity coefficient models, comparatively, and model parameters were predicted by correlation the model on the experimental data. Finally, the pure component parameters were employed in multi-component models of vacancy solution theory to predict the phase behavior of adsorption equilibrium of the mixed gases. Comparison between the thermodynamic models demonstrated that the vacancy solution theory combined with NRTL can batter predict adsorption equilibrium of ethane, ethylene and methane mixtures on SAPO-34.
