مسعود مفرحی

جداسازی اکسیژن و نیتروژن از هوا به عنوان دو گاز حیاتی که در صنایع مختلف از جمله پزشکی، پتروشیمی، و فرآیندهای شیمیایی کاربرد گسترده ای دارند، همواره از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. در این پژوهش، از فرآیند جذب نوسان فشار جریان برگشت دوگانه (DR-PSA) برای جداسازی همزمان این دو گاز استفاده شد. هدف اصلی این مطالعه، بهینه سازی شرایط عملیاتی یک واحد DR-PSA برای جداسازی هوا به منظور دستیابی به بالاترین خلوص و بازیابی اکسیژن و نیتروژن با استفاده از نرم افزار شبیه ساز Aspen Adsorption بود. در این راستا، تأثیر پارامترهای کلیدی نظیر زمان جذب یا برگشت سبک (t_(FE/LR) )، نرخ جریان برگشت سنگین (Q_HR )، فشار خلا (P_L )، و نرخ جریان خوراک (Q_F ) بر عملکرد فرآیند DR-PSA برای جداسازی هوا مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام شبیه سازی ها شرایط بهینه برای این چهار پارامتر به ترتیب برابر با s60، m^3/h3/0، bar4/0 و m^3/h3/0 تعیین شد. همچنین، در شرایط عملیاتی بهینه، عملکرد دو جاذب زئولیتی LiLSX و 13X مقایسه شد. علاوه بر این، در شرایط بهینه، عملکرد دو جاذب زئولیتی LiLSX و 13X مقایسه شد. نتایج نشان داد که جاذب LiLSX قادر به دستیابی به خلوص 4/99% برای اکسیژن و 2/99% برای نیتروژن بود. همچنین، بازیابی اکسیژن و نیتروژن نیز به ترتیب 5/98% و 5/95% گزارش شد. بهره وری اکسیژن با جاذب LiLSX به مقدار mol/kg.h556/0 رسید و مصرف انرژی kWh.Nm^3/O_2 21/1 ثبت شد. در مقابل، جاذب 13X با خلوص 8/92% برای اکسیژن و 4/92% برای نیتروژن، بازیابی 91% برای اکسیژن و 4/93% برای نیتروژن عملکرد کمتری ارائه داد. بهره وری اکسیژن با این جاذب به mol/kg.h381/0 رسید و مصرف انرژی kWh.Nm^3/O_278/1 برای این جاذب ثبت شد.