شبیه سازی Aspen Adsim جداسازی هیدروژن در برج PSA

توضیحات

فرایند جذب نوسان فشار (PSA) به یک عملیات واحد مورد استفاده برای جداسازی یا تصفیه گاز تبدیل شده است. با توجه به تقاضای فزاینده هیدروژن برای پالایشگاه نفت و فرآوری پتروشیمی، انگیزه اقتصادی قوی باعث شده است تا توسعه فرآیندهای بازیابی هیدروژن از اصلاح کننده بخار از گاز، اصلاح کننده کاتالیزوری از گاز و گاز پساب کارخانه اتیلن به فعالیت وا داشته شود. فرآیند PSA برای بازیابی H₂ که به طور گسترده در صنایع شیمیایی و تصفیه نفت استفاده می‌شود، یکی از فرآیندهای PSA چند بستری است که دربردارنده بسیاری از مراحل PSA به روش‌های مختلف است.

استفاده امیدوار کننده دیگر از فرآیند تثبیت شده PSA هیدروژن بازیابی H₂ از گاز کوره زغال سنگ (COG) است. COG از حدود 60% هیدروژن، 25% متان، 8% مونوکسیدکربن و مقدار کمی دی‌اکسیدکربن، نیتروژن، اکسیژن و … تشکیل شده است. در این فرایندها، یک بستر جذب از چندین جاذب مانند آلومینا، کربن فعال و زئولیت ساخته می‌شود زیرا در اکثر موارد برخی از ناخالصی‌ها باید ابتدا قبل از جذب هرگونه ناخالصی عمده در قسمت اصلی جاذب، پیش تصفیه شوند. از آنجا که از زئولیت 5A به عنوان جاذب در بخش اصلی بستر جذب در فرآیند PSA استفاده می‌شود، مطالعه فرآیند PSA با استفاده از زئولیت 5A از اهمیت برخوردار است.

جداسازی هیدروژن در برج PSA

یک چرخه فرآیند PSA شش مرحله‌ای دو بستری برای تولید هیدروژن با خلوص بالا از دو نوع مخلوط دوتایی حاوی 30% CO یا CH₄ و 70% H₂ آزمایش و شبیه‌سازی شد. چرخه PSA از مراحل زیر تشکیل شده است: (i) فشار دادن خوراک بستر نسبتاً تحت فشار در طی مرحله قبلی معادلسازی فشار (ii) مرحله جذب فشار بالا (iii) مرحله تساوی فشار در حال کم شدن (iv) مرحله فشارزدایی خلاف جریان (v) مرحله تصفیه با بخشی از یک محصول سبک و (vi) مرحله برابری فشار فشارنده. توالی مرحله برای فرآیند و یک نمودار جریان ساده در شکل 2 نشان داده شده است. تأثیر پارامترهای عملیاتی مختلف بر عملکرد PSA با سرعت جریان خوراک ثابت 2 لیتر در دقیقه بررسی شد. بررسی در دمای اتاق 293 (2 کلوین) تحت شرایط غیر گرمایی انجام شد و تغییر جزئی در دمای اتاق تأثیر زیادی روی نتایج فرآیند نداشت.

فرایند جایگزین PSA

به منظور طراحی یک فرآیند PSA با خلوص و بازیابی بالا، چندین مرحله معادلسازی فشار نیاز شد، که شامل بسیاری از بسترهای جذب می‌شود. به هر حال، در این مطالعه، فقط یک مرحله معادلسازی فشار وجود داشت زیرا یک سیستم PSA دو بستری را بررسی کرد. علاوه بر این، مقدار زیادی خوراک برای فشار نهایی یک مرحله جذب نیاز بود و مقدار زیادی گاز در مرحله فشارزدایی در هوا آزاد شد. بنابراین، دستیابی به بازیابی بالا غیرممکن بود. شبیه سازی PSA نهایتا تا حدود 99 درصد مولی خالص سازی را انجام میدهد اما در خط فلر پالایشگاه نهایتا تا 96 درصد جداسازی برای ما کافی است. لذا شبیه سازی هایسیس با چیلر -120 درجه سانتیگراد می تواند در حدود 97 درصد هیدروژن را جداسازی کند. شکل زیر نمودار فرایندی شبیه سازی هایسیس این فرایند می باشد که می تواند جایگزین برج های PSA شود.

در این پروژه فرایند جداسازی هیدروژن که در بالا شرح داده شد، با نرم افزار Aspen adsim شبیه سازی شده است. در این پروژه از دو مقاله استفاده شده که در لینک های زیر موجود می باشند.

https://yonsei.pure.elsevier.com/en/publications/separation-of-hydrogen-mixtures-by-a-two-bed-pressure-swing-adsor

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ie0005046

پروفایل دما، فشار، سرعت گاز و درصد مولی هیدروژن در بستر PSA

این پروژه علاوه بر فایل های شبیه سازی دارای گزارش کامل، ترجمه مقالات و فیلم آموزشی نیز می باشد. جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.

خرید این پروژه: 1 ملیون تومان