بررسی پارامترهای عملیاتی موثر در فرآیند نم‌زدایی از اتان با استفاده از جاذب غربال مولکولی 3A

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مسئول پروژه

2 مدیریت پژوهش و فناوری شرکت ملی گاز

3 پژوهشگاه صنعت نفت

چکیده

در این مقاله با استفاده از روابط ریاضی مربوط به موازنه‌های جرم، انرژی و مومنتم، مدل‌سازی یک واحد صنعتی نم‌زدایی از گاز اتان با استفاده از جاذب غربال مولکولی 3A انجام گردید. در مدل‌ پیشنهادی از تقریب نیروی محرکه خطی برای محاسبه سرعت جذب سطحی و ایزوترم لانگمویر درجه 2 برای بیان رابطه تعادل بین غلظت آب در فازهای گاز و جامد استفاده شد. معادلات ریاضی مورد نظر با استفاده از نرم‌افزار Matlab  به‌صورت هم‌زمان حل گردید پس از اعتبار‌سنجی نتایج مدل‌سازی با داده‌های تجربی موجود، تاثیر پارامترهای عملیاتی شامل قطر جاذب، دبی گاز مورد استفاده جهت بازیابی بستر، فشار و دمای خوراک بر روی میزان آب در محصول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش قطر جاذب و دمای جریان ورودی، میزان رطوبت در جریان خروجی از واحد در محصول افزایش می‌یابد. در حالی‌که با افزایش فشار ستون جذب و یا مقدار جریان گاز مورد استفاده جهت بازیابی بستر، میزان رطوبت در محصول کاهش پیدا می‌کند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation the Effects of Operating Parameters in Ethan Dehydration by 3A Molecular Sieve

چکیده [English]

In this study, an industrial unit of ethane dehydration which uses 3A adsorbents molecular sieve was simulated by using of mass, energy and momentum equations. For modeling of this process, rate of adsorption is approximated by linear driving force expression. The second form of Langmuir isotherm was employed in predicting adsorption equilibrium for water content in gas and solid phases. The mentioned mathematical equations were solved simultaneously by Matlab software. Then the simulation results were validated by using the experimental data and the simulation studies were performed to investigate the effect of changing various process variables, such as, diameter of   absorbent, regeneration gas flow rate, feed pressure and temperature on water content of the product. The results shows that water content in the product increased by increasing of adsorbent diameter and feed temperature. While water content in the product decreased by increasing feed pressure and regeneration gas flow rate.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dehydration
  • Adsorption Modeling
  • 3A Adsorbent
  • Operating Parameters

[1]. Ruthven D.M., “Principles of adsorption and adsorption processes,” John Wiley, New York, 1984.##

[2]. Yang R.T., “Gas separation by adsorption processes,” Butterworth, Stoneham, 1987.##

[3]. Zhu W., Gora L., Van den Berg A.W.C., Kapteijn F., Jansen J.C., Moulijn J.A., “Water vapor separation from permanent gases by a zeolite-4A membrane,” Journal of Membrane Science, Vol. 253, Issues 1–2, pp. 57–66,2005.##

[4]. Gorabach A., Stegmaier M., Eigenberger G., “Measurement and modeling of water vapor adsorption on Zeolite 4A—equilibria and kinetics,” Adsorption, Vol. 10, Issue 1, pp. 29-46, 10, 2004.##

[5]. Ryu Y. K., Lee S. J., Kim J. W. and Lee C. H., “Adsorption equilibrium and kinetics of H2O on Zeolite 13X,” Korean J. Chem. Eng., Vol. 18, Issue 4, pp. 525-530, 2001.##

[6]. Simo M., Sivashanmugam S., Brown C. J. and Hlavacek V., “Adsorption/Desorption of water and Ethanol on 3A Zeolite in Near-Adiabaic Fixed Bed,” Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 48, No. 20, pp. 9247-9260, 2009.##

[7]. Restrepo M. L. and Mosquera M. A., “Accurate correlation, thermochemistry, and structural interpretation of equilibrium adsorption isotherms of water vapor in zeolite 3A by means of a generalized statistical thermodynamic adsorption model,” Fluid Phase Equilibria, Vol. 283, Issues 1–2, pp. 73–88, 2009.##

[8]. Mohamadinejad H., Knox J. C. and Smith J. E., “Experimental and numerical investigation of adsorption/desorption in packed sorption beds under ideal and non ideal flows,” Separation Science Technology, Vol. 35, pp. 1–22, 2000.##

[9]. Ahn H. and Lee C.H., “Adsorption dynamics of water in layered bed for air-drying TSA process,” AIChE. Journal, Vol. 49, pp. 1601–1609, 2003.##

[10]. Ribeiro A. M., Sauer T. P., Grande C. A., Moreira R. F. P., Loureiro J. M. and Rodrigues A. E., “Adsorption equilibrium and kinetics of water vapor on different adsorbents,” Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol. 47, pp. 7019–7026, 2008.##

[11]. Gholami M., Talaie M. R. and Roodpeyma S., “Mathematical modeling of gas dehydration using adsorption process,” Chem. Eng. Sci., Vol. 65, Issue 22, pp. 5942–5949, 2010.##

[12]. Wilke C.R.., Lee C.Y., “Estimation of diffusion coefficients for gases and vapors, Ind. Eng. Chem., Vol., 47, No. 6, pp. 1253–1257, 1955.##

[13]. Suzuki M., “Adsorption engineering,” Chemical Engineering Monographs 25, Tokyo and Elsevier Science Publisher, Kodansha, 1990.##

[14]. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N., “Transport phenomena,” 2nd Ed. Wiley, New York, 2002.##

[15]. Suzuki M. and Smith J. M., “Axial dispersion in beds of small particles,” Chem. Eng. Sci., Vol. 3, pp. 256-264, 1972.##

[16]. Jee J. G., Kim M. B. and Lee C. H., “Adsorption Characteristics of Hydrogen Mixtures in a Layered Bed: Binary, Ternary, and Five-Component Mixtures,” Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 40, No. 3, pp. 868-878, 2001.##

[17]. Kast  V.W., Adsorption aus der Gas phase, VCH, Weinheim, 1988.##