شبيه سازي ديناميك مولكولي جداسازي مخلوط گازي متان/دي‌اكسيدكربن توسط غشاء زئوليتي

Molecular dynamics simulation of separation of methane/carbon dioxide gas mixture by zeolite membrane

گاز طبيعي به عنوان ماده اوليه اصلي در صنايع شيميايي مورد توجه است و فرآيندهاي پالايش گاز داراي اهميت فراواني هستند. باوجود آنكه گاز متان جزء اصلي گاز طبيعي است، اما مقادير قابل توجهي از ساير گازهاي مزاحم نيز در كنار گاز متان وجود دارد. لذا يكي از مهمترين مراحل پالايش گاز طبيعي، حذف اين گازهاي مزاحم مي باشد. يك مورد از اين گازها، گاز دي‌اكسيدكربن مي‌باشد كه به همراه متان در ذخاير گازي يافت مي شوند. هدف از اين پروژه، بررسي عملكرد غشاي زئوليتي جهت حذف اين نوع گازهاي مزاحم است. در اين راستا مخلوط گازي متان/دي‌اكسيدكربن مورد بررسي قرار گرفت و روند جداسازي دي‌اكسيدكربن از متان توسط غشا زئوليتي MFI توسط روش شبيه سازي ديناميك مولكولي بررسي شد. به منظور جداسازي اين مخلوط گازي به سيستم مورد نظر فشار هيدرواستاتيكي خارجي وارد شد و روند كار در دماهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. همچنين ميزان تاثير درصد وجود گازها در قسمت خوراك در روند جداسازي بررسي شد. نتايج نشان داد كه مولكول هاي دي‌اكسيدكربن قادر به عبور از غشاء بودند ولي مولكول هاي گازي متان قادر به عبور نبودند. لذا مي توان گفت كه غشا زئوليتي MFI مي تواند غشاء مناسبي براي جداسازي مخلوط متان/دي‌اكسيدكربن در صنعت باشد.

Natural gas is considered as the main raw material in the chemical industry and gas refining processes are of great importance. Although methane is a major component of natural gas, there are significant amounts of other nuisance gases in addition to methane. Therefore, one of the most important stages of natural gas purification is the removal of these gases. One of these gases is carbon dioxide, which is found in gas deposits along with methane. The purpose of this project is to investigate the performance of zeolite membrane to remove this type of nuisance gases. In this regard, methane/carbon dioxide gas mixture was investigated and the process of separation of carbon dioxide from methane by MFI zeolite membrane was investigated by molecular dynamics simulation method. In order to separate this gas mixture, external hydrostatic pressure was applied to the system and the effect of temperature rise on the separation performance was examined. Also, the effect of feed composition in the separation process was investigated. The results showed that carbon dioxide molecules were able to pass through the membrane but methane gas molecules were not able to pass. Therefore, it can be said that MFI zeolite membrane can be a suitable membrane for separation of methane/carbon dioxide mixture in industry.