03 مهر 1400
مسعود مفرحي

مسعود مفرحی

مرتبه علمی: استاد
نشانی: دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی - گروه مهندسی شیمی
تحصیلات: دکترای تخصصی / مهندسی شیمی
تلفن: 07331222613
دانشکده: دانشکده مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی

مشخصات پژوهش

عنوان
مدل سازی و شبیه سازی فرایند خالص سازی هیدروژن از خوراک گاز سنتز به روش جذب تناوبی فشار
نوع پژوهش پارسا
کلیدواژه‌ها
Pressure Swing Adsorption, Hydrogen Purification, Syngas, Numerical Modeling, Differential Quadrature Method
پژوهشگران صادق جمالی (دانشجو) ، مسعود مفرحی (استاد راهنما) ، رامین کریم زاده (استاد مشاور)

چکیده

امروزه کاربرد های وسیع هیدروژن در صنعت به خصوص نقش آن به عنوان حامل انرژی، این گاز را مورد توجه گسترده محققین قرار داده است. بیش از 08 درصد از واحد های امروزی تولید هیدروژن، از روش تغییر فرم هیدروکربن ها استفاده میکنند. مخلوط گازی خروجی از فرآیند تغییر فرم هیدروکربن ها گاز سنتز نام دارد که غالبا در کنار هیدروژن ناخالصی هایی مثل کربن دی اکسید، کربن منو اکسید، متان و نیتروژن به همراه دارد. جذب تناوبی فشار یکی از مقرون به صرفه ترین روشها خالص سازی هیدروژن از این مخلوط گازی در مقیاس صنعتی به شمار میرود. اما با این وجود، هزینه های عملیاتی و محدودیت های آزمایشگاهی فرآیند جذب تناوبی فشار باعث شده است، شبیه سازی این فرآیند دارای اهمیت بالایی باشد. روش های متعددی در مدل سازی و حل عددی این فرآیند توسط محققین ارائه شده است، برخی از این روش ها زمان محاسبات بالایی داشته و برخی دیگر دقت محاسباتی پایینی داشته و توانایی قابل قبولی در پیش بینی رفتار این واحد ها ارائه نمی دهند. در این تحقیق سعی شده یکی از مدل های کامل در شبیه سازی واحد های جذب تناوبی فشار مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به این مدل سازی و ساختار معادلات تشکیل شده، شبیه سازی این فرایند در نرم افزار های رایج امکان پذیر نیست. از این رو در این تحقیق برای انجام محاسباتِ فرایند جذب تناوبی فشار، معادلات تشکیل شده به روش های عددی حل شده است. بدین منظور با استفاده از دو روش عددی، تربیع دیفرانسیلی و تفاضل محدود معادلات گسسته سازی و کد نویسی رایانه ای در زبان برنامه نویسی C# انجام میشود. در نهایت نرم افزاری جهت شبیه سازی واحد های جذب تناوبی فشار ارائه میشود. همچنین با استفاده از تکنیک های کد نویسی رایانه ای سعی شده زمان محاسبات به حداقل کاهش یابد. سرعت و قابلیت بالای نرم افزار ارایه شده اجازه شبیه سازی طیف گسترده ای از مسایل مربوط به این فرایند ها را فراهم میکند. در این تحقیق نتایج نمودار های رخنه و فرایند جذب تناوبی فشار در کار های محققین مختلف مورد 5 و 6 جزیی با ترکیب درصد های مختلف شبیه سازی ،4 ،3 ، بررسی گرفته است. به این منظور مخلوط های گازی 2 میشود. همچنین چرخه های متنوع از واحد های جذب تناوبی فشار از جمله واحد های سریع، واحد های تناوب خلا و واحد های فشار بالا مورد بررسی قرار گرفته است. نقش جاذب ها در فرایند جذب تناوبی فشار