مسعود مفرحی

یکی از روش های رایج تولید هیدروژن از فرآیند رفرمینگ گاز طبیعی است، که طی این فرآیند محصول به دست آمده مخلوطی از هیدروژن به عنوان محصول مطلوب و یک یا چند گاز ناخالص است. یکی از مناسب ترین روش ها جهت خالص سازی این گاز در مقیاس صنعتی فرآیند جذب سطحی بـا تنـاوب فشار می باشد. جذب تناوبی فشار یکی از مقرون به صرفه ترین روش های خالص سازی هیدروژن در مقیاس صنعتی است؛ اما هزینه های عملیاتی و محدودیت های آزمایشگاهی باعث شده است که شبیه سازی این فرآیند بسیار مهم باشد. محققان روش های مختلفی را برای شبیه سازی این فرآیند ارائه داده اند. در این تحقیق، یکی از مدل های کامل در شبیه سازی واحدهای جذب تناوبی فشار مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام محاسبات فرآیند جذب تناوبی فشار، معادلات تشکیل شده با روش های عددی حل شده اند. این کار با استفاده از روش تفاضل محدود برای گسسته سازی معادلات و کد نویسی در زبان برنامه نویسی متلب انجام شده است. نرم افزار موجود توانایی شبیه سازی فرآیند جذب دینامیک و همچنین فرآیندهای چرخه ای پیوسته جذب سطحی با هر تعداد و هر نوع مرحله ای را دارا می باشد. در این کار، ابتدا نتایج شبیه سازی فرآیندهای جذب دینامیک مخلوط گازی با نقاط آزمایشگاهی یک مقاله موردبررسی قرار گرفته است. در ادامه، به اثر نرخ جریان، اثر نوع جاذب و اثر ترکیب اجزاء که با نقاط آزمایشگاهی تطابق داده شده است، مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، شبیه سازی فرآیند چرخه ای PSA پنج بستری که دارای 12 مرحله می باشد برای خالص سازی هیدروژن از واحد الفین انجام شد. مقادیر مخلوط گازی ورودی به واحد PSA به منظور خالص سازی هیدروژن، شامل 84/94% هیدروژن، 01/0% نیتروژن، 84/4% متان، 10ppm دی اکسید کربن و 29/0% مونواکسید کربن می باشد. فرآیند تحت فشار bar30/32 و دمای ℃35 با نرخ جریان 〖Nm〗^3⁄h 00/37186 انجام می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی واحد PSA نشان داد که هیدروژن با خلوص 50/99% و بازیابی 68/85% از بستر جاذب کربن فعال و با خلوص 07/95% و بازیابی 38/87% از بستر جاذب زئولیت خارج می شود.