مدل‌سازي 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 تركیبات گوگردی از جریان گاز واقعی پروپان و بوتان عسلویه به وسیله جاذب زئولیتی نوع Faujasite در دما و فشار ثابت در بستر جذب انجام شد. به منظور تعیین اثر اندازه جاذب بر مقدار جذب تركیبات گوگردی، جاذب زئولیتی در آزمایشگاه ساخته شد. پس از مشخصه‌سازی جاذب ساخته شده  با آنالیزهای FE-SEM, ASAP و XRD سه جاذب با اندازه‎های 60، 800 و nm 2400 انتخاب گردید و میزان جذب كل تركیبات گوگردی به وسیله پتانسیومتری اندازه‌گیری شد. زمان اشباع سه جاذب به ترتیب 150، 270 و min 350 برای گاز پروپان و 100، 160 و min 250 برای گاز بوتان بود. منحنی رخنه برای هر كدام از گازهای خوراك با جاذب مورد استفاده رسم شد و با مدل‌های (Bed Depth ServiceTime (BDST و Yoon-Nelson مدل‌سازی گردید تا اثر اندازه جاذب، نوع گاز خوراك و میزان تركیبات گوگردی گاز خوراك بر پارامترهای هر دو مدل تعیین گردد. میزان خطا در تطبیق نتایج آزمایشگاهی با مدل‌سازی از حدود 1% برای مدل BDST، گاز پروپان جاذب nm 800 تا حدود17% برای گاز پروپان، مدل Yoon-Nelson، جاذب nm 2400 متغیر بود. پس از مقایسه نتایج حاصل از مدل‌سازی منحنی‌های رخنه مشاهده گردید كه با كاهش اندازه جاذب شاخص ظرفیت جذب در مدل BDST افزایش یافته در حالی كه ثابت تناسب مدل كاهش می‌یابد. در مدل Yoon-Nelson نیز با كاهش اندازه ذرات زمان رسیدن به 50% منحنی رخنه افزایش یافته و همچنین ثابت سرعت مدل كاهش می‌یابد.  

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.