شبيه سازي سه بعدي يك ماژول غشايي بازيافت مونومر از جنس كامپوزيت PDMS/PEI با استفاده از نرم افزار COMSOL

3D simulation of a monomer recycling membrane module made of PDMS/PEI composite using COMSOL software

با توجه به اين كه مونومرهايي مانند اتيلن و پروپيلن خوراك اصلي در واحدهاي توليد پليمرهايي مانند پلي اتيلن و پلي پروپيلن هستند، هدررفت چنين تركيبات ارزشمندي در جريانات مختلف فرآيندهاي توليدي مربوطه، موجب ايجاد خسارت‌هاي اقتصادي و هم چنين زيست محيطي مي‌باشد. در اين مطالعه، مدل سه بعدي فرايند غني سازي گاز اتان و اتيلن از مخلوط گازي با بكارگيري تكنيك ديناميك سيالات بر پايه ماژول غشايي تخت حلزوني از جنس پلي دي متيل سيلوكسان مورد بررسي قرار گرفته است. با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics بازيافت مونومرهاي اتان و اتيلن روي ماژول هاي ورق تخت شبيه سازي شد كه تطابق قابل قبولي با نتايج آزمايشگاهي نشان داد. با افزايش دما ميزان غني سازي اتان افزايش ولي در اتيلن اين روند كاهشي بوده است. با افزايش شدت جريان گاز، ميزان غني سازي هر دو گاز روند افزايشي داشته است. همچنين مشخص گرديد كه اين مدل شبيه سازي شده قابليت پيش بيني عملكرد اين ماژول غشايي را براي بازيابي مونومرها در شرايط مختلف عملياتي را دارا مي باشد.

Considering that monomers such as ethylene and propylene are the main feedstock in the production units of polymers, such as polyethylene and polypropylene, the waste of such valuable compounds in the various streams of the relevant production processes causes economic and also environmental damages. In this study, the three-dimensional model of the enrichment of ethane and ethylene components from a gas mixture was investigated using the fluid dynamics technique based on the PEI/PDMS spiral composite membrane modules. Using COMSOL Multiphysics software, the recycling of ethane and ethylene monomers on flat sheet modules was simulated, which showed acceptable agreement with the laboratory results. With temperature increment, the amount of ethane enrichment increased, but in ethylene, this trend was reverse and downward. With increasing the feed flow rate, the enrichment percentage of both gases has been increasing. Also, it is displayed that this simulated model is able to predict the performance of this membrane module for monomer recovery from the gas mixture in variety of operating conditions.