9923

طراحي فرايند گوگردزدايي با استفاده از چارچوب هاي متخلخل آلي فلزي

كارشناسي

مهندسي شيمي

1404

جناب دكتر احد قائمي - جناب دكتر عليرضا همتي

1404/07/30

مهندسي شيمي، نت و گاز

Design of the Desulfurization Process Using Metal Organic Frameworks (MOFs)

در سال‌هاي اخير، حذف تركيبات گوگرددار از سوخت‌هاي هيدروكربني به‌منظور كاهش آلودگي‌هاي زيست‌محيطي و توليد سوخت‌هاي پاك، به يكي از موضوعات مهم در صنايع پالايش تبديل شده است. در اين پژوهش، با هدف بهينه‌سازي فرآيند گوگردزدايي، از جاذب‌هاي متخلخل آلي فلزي (ماف) شامل سي يو بي تي سي و زيف-8 استفاده شد. اين مواد به دليل سطح ويژه بالا، ساختار منظم بلوري، پايداري حرارتي و تعادل مطلوب بين منافذ ميكرو و ماكرو، گزينه‌هاي مناسبي براي جذب تركيبات مقاوم گوگردي مانند تيوفن و دي‌اكسيد گوگرد محسوب مي‌شوند. در ابتدا، مرور جامعي از منابع علمي انجام شد تا مكانيزم‌هاي جذب، مدل‌هاي ايزوترمي (لانگموير و فروندليچ) و روابط سينتيكي و انتقال جرم شناسايي شوند. سپس، سيستم مورد مطالعه شامل نوع آلاينده، جاذب و شرايط عملياتي طراحي گرديد. فرآيند جذب با استفاده از مدل‌سازي رياضي و روابط تعادلي و سينتيكي شبيه‌سازي شد تا رفتار سيستم در شرايط مختلف پيش‌بيني گردد. در ادامه، با بهره‌گيري از نرم‌افزار اسپن ادزورپشن ، تأثير پارامترهاي عملياتي شامل فشار، شدت جريان، ارتفاع و قطر برج جاذب بر عملكرد فرآيند مورد بررسي قرار گرفت. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه تغيير فشار و شدت جريان به‌طور مستقيم بر ظرفيت جذب مؤثر است، به‌طوري‌كه افزايش فشار موجب بهبود جذب و افزايش سرعت جريان باعث كاهش زمان تماس و در نتيجه افت بازده جذب شد. همچنين، تغيير ارتفاع و قطر ستون تأثير قابل‌توجهي بر توزيع فازها، افت فشار و ميزان تماس مؤثر ميان گاز و جاذب داشت. در مجموع، نتايج حاصل بيانگر آن است كه هر يك از پارامترهاي عملياتي نقشي كليدي در عملكرد سيستم جذب دارند. افزايش فشار، قطر و ارتفاع ستون موجب افزايش بازده و ظرفيت جذب شد، در حالي كه افزايش شدت جريان گاز اثر معكوس داشته و باعث كاهش كارايي جذب گرديد. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده، شرايط بهينه براي بيشترين حذف تركيبات گوگرددار براي حذف تيوفن توسط جاذب Cu-BTC برابر فشار 4 بار، دبي 0.001 كيلومول بر ثانيه، قطر 0.3 متر و ارتفاع 1.5 متر است كه جذب 91 درصد را بهمراه دارد.

گوگردزدايي- جذب – چارچوب هاي آلي، فلزي – شبيه سازي Aspen Adsorption