مدل سازي منحني رخنه بستر جذب تركيبات گوگردي از جريان پروپان و بوتان با نانوجاذب زئوليتي

Breakthrough Curve Modeling for Adsorption of Sulfur Compounds from Propane and Butane Streams Using Nano Zeolite

در پژوهـش حاضـر، جذب تركيبات گوگردي از جريان گاز واقعي پروپان و بوتان عسلويه به وسيله جاذب زئوليتي نوع Faujasite در دما و فشار ثابت در بستر جذب انجام شد. به منظور تعيين اثر اندازه جاذب بر مقدار جذب تركيبات گوگردي، جاذب زئوليتي در آزمايشگاه ساخته شد. پس از مشخصه سازي جاذب ساخته شده با آناليزهاي FE-SEM، ASAP و XRD سه جاذب با اندازه هاي 60، 800 و nm 2400 انتخاب گرديد و ميزان جذب كل تركيبات گوگردي به وسيله پتانسيومتري اندازه گيري شد. زمان اشباع سه جاذب به ترتيب 150، 270 و min 350 براي گاز پروپان و 100، 160 و min 250 براي گاز بوتان بود. منحني رخنه براي هر كدام از گازهاي خوراك با جاذب مورد استفاده رسم شد و با مدل هاي (Bed Depth ServiceTime (BDST و Yoon-Nelson مدل سازي گرديد تا اثر اندازه جاذب، نوع گاز خوراك و ميزان تركيبات گوگردي گاز خوراك بر پارامترهاي هر دو مدل تعيين گردد. ميزان خطا در تطبيق نتايج آزمايشگاهي با مدل سازي از حدود 1% براي مدل BDST، گاز پروپان جاذب nm 800 تا حدود17% براي گاز پروپان، مدل Yoon-Nelson، جاذب nm 2400 متغير بود. پس از مقايسه نتايج حاصل از مدل سازي منحني هاي رخنه مشاهده گرديد كه با كاهش اندازه جاذب شاخص ظرفيت جذب در مدل BDST افزايش يافته در حالي كه ثابت تناسب مدل كاهش مي يابد. در مدل Yoon-Nelson نيز با كاهش اندازه ذرات زمان رسيدن به 50% منحني رخنه افزايش يافته و همچنين ثابت سرعت مدل كاهش مي يابد.

In this research, the adsorption of sulfur compounds from propane and butane streams (real gas from Assaluyeh) using faujasite-type zeolite in constant pressure and temperature was studied. Zeolite NaY was synthesized in order to specify the effect of NaY size on adsorption of sulfur compounds. The synthesized samples were characterized by XRD, FE-SEM and BET analyses then three different sizes of NaY zeolite (60nm, 800nm, 2400nm) were selected to specify the effect of the particle size on the sulfur compound’s removal performance. The outlet gas streams were characterized using a potentiometric method (UOP212). Breakthrough curves were plotted for each stream; moreover, the breakthrough curves were modeled using BDST (bed depth service time) model and Yoon-Nelson model in order to determine the effect of adsorbent’s size, type of inlet gas and the amount of sulfur compounds on the parameters of Yoon-Nelson and BDST models. After making a comparison between the results from breakthrough modeling, it was concluded that for BDST model, decreasing the size of NaY zeolite increased the adsorption capacity index while the proportionally constant model was being decreased; however, in Yoon-Nelson model, decreasing the size of NaY zeolite increased time to %50 of breakthrough curve and decreased the proportionally constant model.