دانلود پروژه:بررسی تاثیر فشار در جداسازی نیتروژن از هوا با روش جذب سطحی با تناوب فشار بر روی جاذب غربال مولکولی کربن

عنوان                                                                                                                صفحه

 

 

 

فصل اول: مقدمه

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………….1

• جذب سطحي……………………………………………………………………………………………3

• فرايندهاي احياي جاذب……………………………………………………………………………4

• مكانيزم هاي جداسازي در جذب سطحي…………………………………………………..4

• جاذب هاي صنعتي………………………………………………………………………………….5

     1-4- 1 غربال مولكولي كربن……………………………………………………………………………………6

• جذب سطحي با تناوب فشار ……………………………………………………………………………….6

     1-5-1 مراحل ضروري در فرايند جذب سطحي با تناوب فشار…………………………………….8

     1-5-2 مزاياي فرايند جذب سطحي با تناوب فشار……………………………………………10

     1-5-3 مهمترين كاربرد هاي فرايند جذب سطحي با تناوب فشار………………………10

• جداسازي هوا به روش جذب سطحي با تناوب فشار …………………………………..11

• جداسازي اكسيژن از هوا……………………………………………………………………11

• جداسازي نيتروژن از هوا…………………………………………………………………..12

فصل دوم: واحد آزمايشگاهي جذب سطحي با تناوب فشار

 

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………….16

2-1 شرح واحد آزمايشگاهي……………………………………………………………………………..18

   2-1-1 بخش خوراك……………………………………………………………………………………18

• بسترها……………………………………………………………………………………………18

• بخش تنظيم فشار …………………………………………………………………………..20

   2-1-4 بخش كنترل فرايند………………………………………………………………………………….20

• بخش آناليز……………………………………………………………………………………………..20

• شرح فرايند……………………………………………………………………..20

فصل سوم: مدلسازي رياضي

 

مقدمه…………………………………………………………………………………….28

3-1 ايزوترم جذب سطحي……………………………………………………………29

3-2 تئوري مدل ………………………………………………………………………30

    3-2-1 فرضيات مدل سازي……………………………………………………….30

   3-2-2 موازنه جرم……………………………………………………………………31

       3-2-2-1 موازنه مولی در فاز گاز ……………………………………………..31

      

       3-2-2-2 موازنه مول در فاز جامد………………………………………………………..33

  3-2-3 معادلات و شرايط مرزي مراحل مختلف جذب سطحي با تناوب فشار 34

• بدون بعد كردن معادلات…………………………………………………….39

• حل معادلات…………………………………………………………………..44

      3-4-1 روش اورتوگونال كالوكيشن………………………………………………44

• آماده سازي معادلات به روش اورتوگونال كالوكيشن براي حل……..48

فصل چهارم:نتايج و پيشنهادات

 

مقدمه…………………………………………………………………………………….54

4-1 شرايط عملياتي آزمايش ها………………………………………………………….55

4–2 نتايج مدل سازي…………………………………………………………………..64

   4-2-1 بررسي تغييرات غلظت و سرعت بدست آمده از شبيه سازي فرايند براي كليه مراحل……………………………………………………………………………………………………………………..65

4-3 بررسي تاثير پارامترهاي مختلف بر خلوص محصول و بازيابي……………..70

   4-3-1تاثير فشار جذب……………………………………………………………..70

   4-3-2 تاثير جريان پاكسازي……………………………………………………….72

   4-3-3 تاثير جريان  محصول……………………………………………………….73

   4-3-4 تاثير زمان سيكل…………………………………………………………74

4-4 بررسي نفوذ محوري…………………………………………………………..75

4-5 نتيجه گيري……………………………………………………………………77

4-6  پيشنهادات……………………………………………………………………78

فهرست علایم و نشانه ها

 

عنوان                                                                                        علامت اختصاری

سطح مقطع خالی بستر                                                                            A(cm²)

ضریب گرادیان در روش اورتوگونال کالوکیشن                                                A(j,i)

پارامتر تعادلی مدل لانگمویر                                                                               b(1/atm)

ضریب لاپلاسین در روش اورتوگونال کالوکیشن                                              B(j,i)

غلظت جزء i  در فاز گاز                                                                    C_i(mol /cm³)

غلظت کل در داخل بستر                                                                  C_t(mol /cm³)

ضریب نفوذ محوری                                                                          (cm²/sec) D_L

ضریب انتقال جرم جزء i                                                                         k_i(1/sec)

طول بستر                                                                                                L(cm)

تعداد ذرات جامد                                                                                             n

تعداد نقاط کالوکیشن                                                                                      N

شار مولی جزء i                                                                         N_i(mol /cm² .sec)

فشار کل                                                                                                 P_t(bar) غلظت جزء i  در فاز جامد                                                                 q _i(mol /cm³)     غلظت جزء i  در فاز جامد در حالت تعادل با فاز گاز                                    q (mol/cm³)

غلظت اشباع جزء i  در فاز جامد                                                         q_is(mol/cm³)

ثابت عمومی گازها                                                                             R (J/mol.K)

زمان                                                                                                        t(sec)

دمای بستر                                                                                                T(K)

سرعت جریان داخل بستر                                                                V (cm/sec)     سرعت جریان در ورودی (ابتدای بستر) مرحله جذب                           V_OH (cm/sec)

سرعت جریان در ورودی (انتهای بستر) مرحله پاکسازی                        V_OL (cm/sec)

حجم یک ذره جاذب                                                                               V_P(cm³)

حجم کل بستر                                                                                      V_t (cm³)

فاصله از نقطه ورودی بستر                                                                          z(cm)

ضریب تخلخل                                                                                                 ε

فهرست شکل ها

 

عنوان                                                                                                     صفحه

 

شکل (2-1) نمایی از واحد آزمایشگاهی…………………………………………………17

شکل (2-2) نمودار جریان واحد آزمایشگاهی…………………………………………..20

شکل (2-3) وضعیت بسترها در 30 ثانیه از یک سیکل 120 ثانیه ای……………….24

شکل (3-1) المان حجمی به شکل استوانه……………………………………………..31

شکل (4-1) تغییرات فشار بسترها نسبت به زمان …………………………………….63

شکل (4-2) تغییرات دما نسبت به زمان………………………………………………..64

شکل (4-3) تغییرات جزء مولی نیتروژن در فاز گاز نسبت به زمان در انتهای بستر…67

شکل (4-4) تغییرات سرعت بدون بعد نسبت به زمان در ورودی بستر………………69

شکل (4-5) تاثیر فشار جذب بر خلوص و بازیابی محصول……………………………70

شکل (4-6) تاثیر جریان پاکسازی بر خلوص و بازیابی محصول………………………72

شکل (4-7) تاثیر جریان محصول بر خلوص و بازیابی…………………………………73

شکل (4-8) تاثیر مدت زمان سیکل……………………………………………………75

شکل (4-9) مقایسه غلظت خروجی از بستر نسبت به زمان در دو حالت وجود وعدم وجود نفوذ محوری………………………………………………………………………………………….75

شکل (4-10) مقایسه سرعت در ورودی بستر نسبت به زمان در دو حالت وجود وعدم وجود نفوذ محوری………………………………………………………………………………………….76

فهرست جدول ها

 

 

عنوان                                                                                                     صفحه

جدول (2-1) مشخصات جاذب مورد استفاده در جداسازی نیتروژن از هوا…………..19

جدول (2-2) مقدار جاذب موجود در هر بستر…………………………………………..19

جدول (2-3) ترتیب زمانی بسترها………………………………………………………23

جدول (4-1) شرایط عملیاتی آزمایشات ……………………………………………….55

جدول (4-2) نتایج آزمایشات جداسازی نیتروژن از هوا توسط غربال مولکولی کربن در فشار جذب 6 بار………………………………………………………………………….56

جدول (4-3) نتایج آزمایشات جداسازی نیتروژن از هوا توسط غربال مولکولی کربن در فشار جذب 7 بار………………………………………………………………………….57

جدول (4-4) نتایج آزمایشات جداسازی نیتروژن از هوا توسط غربال مولکولی کربن در فشار جذب 8 بار………………………………………………………………………….59

جدول (4-5) نتایج آزمایشات جداسازی نیتروژن از هوا توسط غربال مولکولی کربن در فشار جذب 9 بار…………………………………………………………………………..61

جدول (4-6) پارامترهای مورد استفاده در شبیه سازی فرایند………………………..65