الگوسازي جداسازي انتخابي هيدروژن از مخلوط هيدروكربني در داخل غشاي زيوليتي MFI

Modeling the selective separation of hydrogen from hydrocarbon mixture through an MFI-type zeolite membranes

در اين پژوهش، فرايند جداسازي مخلوطي از 8 گاز شبيه‌سازي شده‌ي پالايشگاهي شامل، هيدروژن و هيدروكربن‌هاي سبك (C1 تا C4) به‌وسيله‌ي زيوليت MFI در گستره‌ي دمايي گسترده و نيز فشار خوراك‌هاي متفاوت مورد مطالعه قرار گرفت. در اين بررسي الگوي لانگ موير بهبود يافته براي الگو كردن اطلاعات آزمايشگاهي مورد استفاده قرار گرفت. نتيجه‌هاي جداسازي به واسطه‌ي غشاي زيوليتي با استفاده از الگو، براساس جذب رقابتي هيدروكربن‌ها نسبت به هيدروژن و نفوذ آرايشي(1) در حفره‌هاي زيوليت، مورد بررسي قرار گرفت. داده‌هاي به‌دست آمده از الگو نشان دادند كه حالت ناقوسي شكلي در پروفايل دمايي هيدروكربن وجود دارد كه به وضوح نشان دهنده‌ي تقابل اين دو نيروي محركه براي تراوش هيدروكربن است. در هر فشار خوراك براي هيدروژن، شاهد افزايش يكنواخت شار با افزايش دما هستيم. افزايش فشار خوراك، پروفايل شار- دما را به سوي افزايش بيشتر شار سوق مي‌دهد. در دماي اتاق، شار هيدروژن صفر است. گزينش‌پذيري هيدروژن، وابستگي ضعيفي به فشار دارد.

In this work, separation process of a simulated refinery gas stream of eight components including hydrogen and light hydrocarbons C1-C4 through MFI-type zeolite membrane was studied in a broad temperature range and under different feed-stream pressures. A modified Langmuir model is used to correlate the experimental data. Separation results of the zeolite membrane characterized by the model considering competitive adsorption of hydrocarbons over hydrogen and configurational diffusion in the zeolite pores. The bell-shaped flux temperature profile in the temperature range of 25-300 °C is clearly a balanced result of these two opposite driving forces for HC permeation. At a given feed pressure, hydrogen flux increases monotonically with temperature. Increasing feed gas pressure shifts the flux-temperature profile toward higher flux direction. At room temperature (25 °C), hydrogen flux is almost zero. The selectivity of hydrogen had a weak dependence on the feed pressure.