عنوان

شبیه‌سازی عملکرد غشاهای نانوساختار سیلیکایی دوپه‌شده با کبالت برای جداسازی و خالص‌سازی هلیوم

کد کشور

IR

شماره

۴۴۱۰پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

کشور محل نشر

IR

عنوان اصلي

شبیه‌سازی عملکرد غشاهای نانوساختار سیلیکایی دوپه‌شده با کبالت برای جداسازی و خالص‌سازی هلیوم

نام عام مواد

[پایان‌نامه]

عنوان اصلي به زبان ديگر

Simulation study on nanostructured Co-doped silica membranes performance in helium separation and purification

نام نخستين پديدآور

/فرهاد غزالی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۱۰۹ص.

ساير جزييات

:

متن يادداشت

زبان: فارسی

متن يادداشت

زبان چکیده: فارسی

متن يادداشت

چاپی - الکترونیکی

متن يادداشت

مصور، جدول، نمودار

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی شیمی- فرآیندهای جداسازی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۰۷/۰۱

کسي که مدرک را اعطا کرده

صنعتی سهند

متن يادداشت

امروزه گاز هلیوم کاربرد وسیعی در زمینه‌های صنعتی و تحقیقاتی دارد .میزان تقاضا برای این گاز ارزشمند در طی چند دهه اخیر رو به افزایش بوده است .نظر به اینکه میزان هلیوم موجود در گاز طبیعی بسیار اندک است، برای همین روش جداسازی آن باید به گونه‌ای باشد که توانایی بازیابی هلیوم با درصد خلوص بالا را داشته باشد .امروزه جداسازی هلیوم با فن‌آوری نوین غشایی با دارا بودن مزایایی نظیر سادگی، کم هزینه بودن، عدم نیاز به تغییر فاز، کوچک و سبک بودن سامانه‌های غشایی، نیاز به فضای کم برای عملیات، انعطاف‌پذیری فرآیندی و عملیاتی بالا و نیز سازگاری با محیطزیست در مقایسه با سیستم‌های تبریدی، جذب سطحی با تناوب فشار و جذب در حلال‌های مایع، مورد توجه قرار گرفته است .در میان غشاهای مختلف، غشاهای سیلیکایی به دلیل دارا بودن پایداری بالا از لحاظ حرارتی، شیمیایی و مکانیکی عملکرد قابل اتکائی از خود به نمایش گذاشته‌اند .یکی از مؤثرترین روش‌ها جهت افزایش عملکرد فنی و اقتصادی جداسازی و خالص‌سازی هلیوم، استفاده از فرآیندهای غشایی چند مرحله‌ای و نیز استفاده از این نوع غشاها در فرآیندهای هیبریدی می‌باشد .فرآیندهای هیبریدی دارای پتانسیل بالایی جهت تولید هلیوم با خلوص بالا هستند .در پژوهش حاضر، یک فرآیند سه مرحله‌ای برای واحد استخراج هلیوم مبتنی بر غشا با استفاده از فن‌آوری غشای سیلیکایی دوپه‌شده با کبالت( سنتز شده در مرکز تحقیقات مواد نانو ساختار دانشگاه صنعتی سهند) در واحد استخراج هلیوم ارائه شد؛ تا بتوان خلوص هلیوم دریافتی از واحد برگشت نیتروژن را تا ۹۰ درصد و بالاتر از آن افزایش داد، تا هلیوم ارتقا یافته، برای خالص‌سازی نهایی در راکتور اکسیداسیون کاتالیستی و جذب نوسان فشار مورد استفاده قرارگیرد .در این پژوهش، فرآیند جداسازی و تولید هلیوم مبتنی بر غشا برای واحد استخراج هلیوم در غلظت‌های مختلف هلیوم در دما و فشارهای مختلف ارزیابی شد و نتایج با استفاده از شبیه‌سازی‌های صورت گرفته در Aspen Plus بررسی گردید .مشاهده شد در شرایط عملیاتی مختلف که افزایش دما از ۱۵۰-۲۰۰ باعث افزایش دبی جریان عبورکرده از ۲۵/۶-۳۸/۹ درصد و نیز افزایش دما از ۲۰۰-۲۵۰ باعث افزایش دبی جریان عبورکرده از ۱۹/۲-۳۰/۶ درصد گردید .همچنین افزایش فشار از bar ۲۰-۲۴ باعث افزایش دبی جریان عبورکرده از ۱۷/۵-۲۵/۴ درصد و نیز افزایش فشار از bar ۲۴-۲۸ باعث افزایش دبی جریان عبورکرده از ۱۳-۱۹/۳ درصد شد .در آخر هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌گذاری برای شرایط عملیاتی مختلف بررسی گردید، که قیمت هلیوم بازیابی به ازای هر کیلوگرم در شرایط عملیاتی[kmolhr] ۱۰۰۰ با غلظت هلیوم ۵ درصد در خوراک ورودی در دمای ۲۵۰ و فشار ۲۰ و ۲۸ bar به ترتیب برابر ۳/۷۶ و ۴/۴۲ دلار شد .

متن يادداشت

Today, helium gas is widely used in industrial and research fields. Demand for this valuable gas has increased in recent decades. Since the amount of helium in natural gas is very small, its separation method should be able to recover high purity helium. Today, helium separation with modern membrane technology with advantages such as simplicity, low cost, no need for phase change, small and light membrane systems, low space for operation, the high process, operational flexibility and environmental compatibility compared to cryogenic systems, pressure swing adsorption and adsorption in liquid solvents has been considered. Among the various membranes, silica membranes have shown reliable performance due to their high thermal, chemical and mechanical stability. One of the most effective methods to increase the technical and economic performance of helium separation and purification is the use of multi-stage membrane processes and also the use of this type of membrane in hybrid processes. Hybrid processes have a high potential to produce high purity helium. In the present study, a three-step process for a membrane-based helium extraction unit using cobalt doped silica membrane technology (synthesized at Sahand University of Technology's Nanostructure Materials Research Center) was proposed in the helium extraction unit; In order to increase the purity of helium received from the nitrogen rejection unit to 90 and above, the upgraded helium can be used for final purification in the catalytic oxidation reactor and Pressure Swing Adsorption. In this study, the process of separation and production of membrane-based helium for the helium extraction unit at different concentrations of helium at different temperatures and pressures was evaluated and the results were evaluated using simulations performed in Aspen Plus. It was observed that increasing the temperature from 150 - 200 ? increased the flow rate from 25.6 to 38.5 and also increasing the temperature from 200 - 250 ? increased the flow rate from 19.2 to 30.6 . Also, increasing the pressure from 20-24 bar increased the flow rate from 17.5 to 25.4 and also increasing the pressure from 24-28 bar increased the flow rate from 13 to 19.3 . Finally, operating and Capital Expenditure for different operating conditions were examined, with the price of recovered helium per kilogram in operating conditions 1000 kmol?hr with a concentration of 5 helium in the feed at a temperature of 250 ? and pressures of 20 and 28 bar, respectively. It is priced at 3.76$ and 4.42$.

خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه

ba

عنوان اصلي به زبان ديگر

Simulation study on nanostructured Co-doped silica membranes performance in helium separation and purification

موضوع مستند نشده

شبیه‌سازی

موضوع مستند نشده

خالص‌سازی هلیوم

موضوع مستند نشده

جداسازی غشایی

موضوع مستند نشده

غشای سیلیکایی

موضوع مستند نشده

فرآیند هیبریدی

اصطلاح موضوعی

Simulation, Helium purification, Membrane separation, Silica membrane, Hybrid process

اصطلاح موضوعی

شبیه‌سازی، خالص‌سازی هلیوم، جداسازی غشایی، غشای سیلیکایی، فرآیند هیبریدی

مستند نام اشخاص تاييد نشده

غزالی، فرهاد

مستند نام اشخاص تاييد نشده

بابالو، علی‌اکبر، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

احمدیان بهروز، حسام، استاد راهنما

کشور

ایران

تاريخ عمليات

20230912

شماره بازیابی

شیمی ،۲۱۰۰۳ ،۱۴۰۰

نام ميزبان

م‌ویله‍ ی‌زاسص‌لاخ‍ و ی‌زاسادج‍ ی‌ارب‍ ت‌لابک‍ اب‍ ه‌دشه‌پود ی‌یاکیلیس‍ راتخاسونان‍ ی‌اهاشغ‍ درکلمع‍ ی‌زاسه‌یبش‍.pdf

شماره دسترسي

عادی

اطلاعات مختصر

عادی

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

d7.pdf

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

pch21003.pdf

بيت در ثانيه

0

ارتباط براي تسهيلات دسترسي

ایمانی

نوع فرمت الکترونيکي

متن

اندازه فايل

0

شماره کنترل رکورد

پ۴۴۱۰

يادداشت عمومي

فارسی

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی

فرمت انتشار

pe

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

پیشوند ISBD اعمال شده است

1

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y