IR
۳۹۱۳پ
فارسی
IR
بهبود عملکرد غشای زئولیتی DD۳R با استفاده از پوشش‌دهی با ماده پلیمری جهت جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی
[پایان‌نامه]
Improvement of DD۳R Zeolite Membrane Performance by Coating with Polymer Solution for the Separation of Nitrogen from Natural Gas
/حسن جوادی
: مهندسی شیمی
، ۱۳۹۸
۱۰۹ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- طراحی فرآیندهای جداسازی
۱۳۹۸/۱۱/۰۱
صنعتی سهند
وجود بعضی از ناخالصی‌ها از جمله نیتروژن و دی‌اکسیدکربن درگاز طبیعی باعث کاهش ارزش حرارتی، بالا رفتن هزینه‌های انتقال و کاهش قیمت گاز طبیعی خواهد شد .با توجه به مروری بر تحقیقات گذشته، غشای زئولیتیDD ۳ Rعملکرد مناسب‌تری در جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی از خود نشان داده است ولی چالش اصلی در استفاده از این غشای زئولیتی، اجتناب ناپذیر بودن ایجاد حفرات غیر زئولیتی نانومتری در لایه زئولیتی است .بنابراین در این پژوهش با استفاده از روش غوطه‌وری با ماده پلیمری سلولز استات، نواقص ساختاری موجود در غشای زئولیتی مسدود می‌شوند .در این راستا سنتز پودر زئولیتیDD ۳ Rدر مدت زمان ۵ روز به روش هیدروترمال و بدون نیاز به دانه‌بندی انجام شد و توسط آزمون پراش اشعه‌ی ایکس (XRD) و میکروسکوپ روبشی الکترونی (SEM) مشخصه‌یابی شد .نتایج حاصل تایید کننده‌ی سنتز پودر زئولیتیDD ۳ Rبود و غشای زئولیتیDD ۳ Rنیز به روش هیدروترمال و رشد ثانویه بر روی پایه سرامیکی آلفا-آلومینا سنتز و توسط آزمون XRD و SEM مشخصه‌یابی شد .میزان عبوردهی برای گازهای دی‌اکسیدکربن، نیتروژن و متان در فشار bar ۱ به ترتیب(mole/m ۲ .s.Pa)۷- ۱۰ ۲/۵۶، ۷-۱۰ ۱/۸۴ و۱۰-۷ ۲/۱۸ و همچنین میزان انتخاب‌گری برای جداسازی گازهایCO ۲/N۲،N ۲/CH۴ وCO ۲/CH۴ در فشار bar ۱ به ترتیب ۱/۳۹، ۰/۸۴ و ۱/۱۷ ارزیابی شد .با توجه به انتخاب‌گری کمتر از یک برای جداسازیN ۲/CH۴، از روش پوشش‌دهی با سلولز استات جهت اصلاح لایه زئولیتی استفاده شد .استفاده از غلظت‌های بالا از سولز استات wt ( ۵، ۱۰ و ۱۵) باعث تشکیل لایه‌های پلیمری در سطح غشای زئولیتی شد، در حالی که مسدود شدن حفرات غیر زئولیتی توسط سولز استات در سطح غشا به صورت جزئی صورت گرفت و استفاده از محلول پلیمری با غلظت کم (wt ۱) باعث مسدود شدن بیشتر حفرات غیر زئولیتی در سطح غشا شد و تشکیل لایه پلیمری صورت نگرفت به این صورت که مورفولوژی غشا بعد از عملیات اصلاح، مشابه با قبل عملیات اصلاح سطح غشا بود در نهایت استفاده از غلظت بهینه (wt ۱) با مدت زمان پوشش‌دهی ۱۵ دقیقه توانست عملکرد غشای زئولیتیDD ۳ Rرا به صورت مطلوب بهبود داد، به این صورت که عبوردهی برای گازهای دی‌اکسیدکربن، نیتروژن و متان در فشار bar ۱ به ترتیب به مقدار(mole/m ۲ .s.Pa)۸-۱۰ ۳/۶۱، ۹-۱۰ ۲/۶۱ و۱۰-۱۰ ۲/۱۸ کاهش یافت و انتخاب‌گری برای جداسازی گازهایCO ۲/N۲،N ۲/CH۴ وCO ۲/CH۴ در فشار bar ۱ به ترتیب به مقدار ۱۴/۱، ۱۲/۵ و ۱۶۵ افزایش یافت .نتایج بدست آمده تایید کرد، غوطه‌وری غشاهای زئولیتی با غلظت پایین محلول پلیمری توانست، حفرات غیر زئولیتی را در لایه غشای زئولیتی حذف نماید و در نهایت عملکرد غشاها را برای حذف ناخالصی‌های گاز طبیعی از جمله نیتروژن و دی‌اکسیدکربن را بهبود دهد.
10-10 at the pressure 1 bar respectively and the selectivities of CO2/N2, N2/CH4 and CO2/CH4 increased to 14.1, 12.5 and 165 at the pressure of 1 bar, respectively. The obtained results, confirms that coating of zeolite membranes using low concentration polymeric solutions results to omit non zeolite pores in zeolite membrane layer and high performance membranes for removing CO2 and N2 impurities from natural gas. 10-9 and 2.18 10-8, 2.61 10-7 (mole/m2.s.Pa) respectively and the selectivity of CO2/N2, N2/CH4 and CO2/CH4 was 1.39, 0.84 and 1.17 at the pressure of 1 bar, respectively. Due to the low selectivities of N2/CH4, polymeric solution coating were used to modify the zeolite layer. The use of high concentrations of cellulose acetate solutions (5, 10 and 15 wt ) resulted in the formation of polymeric layers on the surface of the zeolite membrane while the non-zeolite cavities were partially blocked by the cellulose acetate. The use of low concentration polymer solution (1 wt ) resulted in further blocking of non-zeolite cavities on the membrane surface and no formation of polymeric layer. In the last case, membrane surface morphology was similar to the membrane surface before the modification procedure. Finally, using low concentration polymeric solution (1 wt ) with a coating time of 15 min the performance of the DD3R zeolite membrane was improved, the gas permeances of carbon dioxide, nitrogen and methane in the modified membrane decreased to 3.61 10-7 and 2.56 10-7, 1.84 The presence of some impurities, such as nitrogen and carbon dioxide in natural gas, results in a decrease in thermal value, rising transmission costs and lower natural gas prices. According to the literature, DD3R zeolite membranes have been shown intrinstic ability in natural gas denitrogenation. However, formation of non-zeolite nanometric pores in zeolite layer is the main reason in DD3R membrane utilization which deteriorate membrane performance. In this study, structural defects in the zeolite membrane are blocked with cellulose acetate polymer by dip coating method. In this regard, the synthesis of DD3R zeolite powder was carried out for 5 days by in situ hydrothermal method and characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The DD3R zeolite membrane was synthesized by secondary growth method on alumina ceramic support and characterized by XRD and SEM analyses. The gas permeances of carbon dioxide, nitrogen and methane gases at pressure 1 bar were 2.56
ba
Improvement of DD۳R Zeolite Membrane Performance by Coating with Polymer Solution for the Separation of Nitrogen from Natural Gas
جداسازی نیتروژنی
غشای زئولیتیDD۳R
سلولز استات
حفرات غیر زئولیتی
غوطه‌ور سازی
محلول پلیمر
Nitrogen separation, DD3R zeolite membrane, Cellulose acetate, Non-zeolite cavities, Dip coating, Polymeric solution :
جداسازی نیتروژن، غشای زئولیتیDD۳R، سلولز استات، حفرات غیر زئولیتی، غوطه‌ور سازی، محلول پلیمری
جوادی، حسن
بابالو، علی اکبر، استاد راهنما
واعظی، محمد جواد، استاد راهنما
ایران
20230912
شیمی ،۲۰۹۱۹ ،۱۳۹۸
ی‌تیلوئز ی‌اشغ درکلمع دوبهب DD3R ی‌عیبط زاگ زا ن‌ژورتین ی‌زاسادج ت‌هج ی‌رمیلپ ه‌دام اب ی‌هدش‌شوپ زا ه‌دافتسا اب.pdf
عادی
عادی
3913.pdf
pch20919.pdf
0
ایمانی
متن
0
پ۳۹۱۳
فارسی
نمایه‌سازی قبلی
pe
TF
92029
1
a
Y
