عنوان

مطالعه جداسازی نیتروژن از متان با استفاده از جاذب کلینوپتیلولیت و بررسی آن در بستر ثابت

Number

۴۷۵۹پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Title Proper

مطالعه جداسازی نیتروژن از متان با استفاده از جاذب کلینوپتیلولیت و بررسی آن در بستر ثابت

General Material Designation

[پایان نامه]

First Statement of Responsibility

علی اقدمی نوجه ده سادات

Name of Publisher, Distributor, etc.

صنعتی سهند

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۹۳ص.

Other Physical Details

مصور، جدول، نمودار

Accompanying Material

CD

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

مهندسی شیمی- فرآیندهای جداسازی

Date of degree

۱۴۰۱/۰۶۰/۰۱

Text of Note

قرار گرفتن نیتروژن در گاز طبیعی به‌عنوان گاز بی‌اثر موجب افزایش هزینه¬های حمل‌ونقل و همچنین کاهش ارزش حرارتی آن شده است. تصفیه گاز طبیعی و جداسازی نیتروژن از متان امروزه با استفاده از تقطیر تبریدی انجام می‌گیرد که هزینه فرایندی بالا و مصرف انرژی زیادی را در بردارد. تحقیقات فراوانی بر روی جایگزین تقطیر تبریدی صورت گرفته است که می‌توان به فرایندهای جذب با تناوب فشاری(PSA) اشاره کرد. اگر از جاذبی که انتخاب‌پذیری مناسبی از خود برای نیتروژن نشان دهد استفاده شود می‌توان هزینه¬های مایع سازی اولیه و فشرده‌سازی ثانویه که در تقطیر تبرید وجود دارد را حذف کرد. در تحقیق حاضر بر روی جاذب کلینوپتیلولیت با استفاده از یون‌های NH4+،Li+ و Na+ جهت جداسازی نیتروژن از متان تبادل یونی در دمای 135 درجه‌سانیگراد و 42 دور بر دقیقه انجام‌شده است. نتایج آنالیز ICP نشان از موفقیت‌آمیز بودن تبادل‌ها داشته است. داده¬های جذب تعادلی نیتروژن و متان در دمای 30 درجه سانتیگراد و فشار زیر 1 بار با استفاده از سامانه جذب سطحی به روش حجم‌سنجی و به‌صورت آزمایشگاهی تعیین شدند. برازش داده¬های تعادلی با استفاده از ایزوترم لانگموییر انجام‌شده است.انتخاب‌پذیری ایده‌ال بر اساس ثوابت هنری برای نمونه‌های تبادل شده بدست آورده‌شد. که این مقدار برای نمونه منتخب ما یعنی نمونه کلینوپتیلولیت تبادل شده با یون‌های آمونیوم و سدیم (Na-NH4-Cs) برابر 69/1 شد. برای بررسی جذب سینتیکی گازهای متان و نیتروژن داده¬های سینتیکی سرعت بارگیری گازها با استفاده از مدل هم‌دمای نفوذ کرانک برازش شدند و مقدار¬های ثابت زمانی نفوذ برای تمامی نمونه¬ها بدست آمدند. بالاترین انتخاب پذیری سینتیکی متعلق به نمونه‌¬هایLi-Cs،Li-NH4-Cs و Na-NH4-Cs به ترتیب برابر23/6 ، 15/4 و 7/3 می‌باشد. تست بستری برای مخلوط گاز 20/80 درصد CH4/N2 برای نمونه Na-NH4-Cs که هم از لحاظ تعادلی و سینتیکی و مهم¬تر از همه از لحاظ اقتصادی نسبت به نمونه‌های تبادل شده با لیتیم مناسب می‌باشد انجام گردید و نتایج حاصل نشان از موفقیت آمیز بودن جداسازی مخلوط دو گاز توسط جاذب Na-NH4-Cs می‌باشد.

Text of Note

The placement of nitrogen in natural gas as an inert gas has increased transportation costs and also decreased its calorific value. Today, natural gas purification and nitrogen separation from methane is done using cryogenic distillation, which involves a high process cost and high energy consumption. Many researches have been done on the alternative of cryogenic distillation, which can be referred to the pressure swing absorption (PSA) processes. If an adsorbent that shows proper selectivity for nitrogen is used, the costs of primary liquefaction and secondary compression that exist in cryogenic distillation can be eliminated. In this research, clinoptilolite adsorbent was used by ion exchange method using NH4+, Li+ and Na+ ions as adsorbent to separate nitrogen from methane. The equilibrium adsorption data of nitrogen and methane at 30 0C and pressure below 1 bar were determined in laboratory scale by using surface absorption system by volumetric method. Equilibrium data fitting was done using Langmuir isotherm. The ideal selectivity was obtained based on Henry’s law for exchanged samples. This value was equal to 1.69 for our selected sample that is clinoptilolite sample exchanged with ammonium and sodium ions (Na-NH4-Cs). In order to investigate the kinetic adsorption of methane and nitrogen gases, the kinetic data of gas loading rate were fitted using the Crank model, and the infiltration time constant values were obtained for all samples. The highest kinetic selectivity of Li-Cs, Li-NH4-Cs and Na-NH4-Cs samples is 6.23, 4.15 and 3.7 respectively. A bed test was performed for the gas mixture of 80/20% CH4/N2 for the Na-NH4-Cs sample, which is suitable from the equilibrium and kinetic point of view, and most importantly from the economic point of view, compared to the samples exchanged with lithium, and the results shows that the successful separation of two gas mixtures by Na-NH4-Cs adsorbent.

Variant Title

The study of nitrogen separation from methane using clinoptilolite adsorbent and its investigation in fixed bed

کلینوپتیلولیت

جذب تعادلی

جذب سینتیکی

انتخاب پذیری‌تعادلی

انتخاب‌پذیری سینتیکی

Subject Term

کلینوپتیلولیت، نیتروژن، متان، جذب تعادلی،جذب سینتیکی، انتخاب پذیری‌تعادلی، انتخاب‌پذیری سینتیکی

Subject Term

Clinoptilolite, methane, Nitrogen, kinetic adsorption

اقدمی نوجه ده سادات، علی

Entry Element

مقصودی

Entry Element

بابالو

Part of Name Other than Entry Element

، حافظ

Part of Name Other than Entry Element

، علی اکبر

Relator Code

استاد راهنما

Relator Code

استاد راهنما

Entry Element

صنعتی سهند

Country

ایران

Agency

دانشگاه صنعتی سهند

Date of Transaction

20230913

Call Number

شیمی، ۲۱۰۷۲، ۱۴۰۱

Date and Hour of Consultation and Access

pch21072.pdf

p

TF

92029

a

Y