شبیه سازی دینامیک مولکولی جداسازی مخلوط گازی متان/دی‌اکسیدکربن توسط غشاء زئولیتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه علوم پایه دانشگاه فرهنگیان

چکیده

گاز طبیعی به عنوان ماده اولیه اصلی در صنایع شیمیایی مورد توجه است و فرآیندهای پالایش گاز دارای اهمیت فراوانی هستند. باوجود آنکه گاز متان جزء اصلی گاز طبیعی است، اما مقادیر قابل توجهی از سایر گازهای مزاحم نیز در کنار گاز متان وجود دارد. لذا یکی از مهمترین مراحل پالایش گاز طبیعی، حذف این گازهای مزاحم می باشد. یک مورد از این گازها، گاز دی‌اکسیدکربن می‌باشد که به همراه متان در ذخایر گازی یافت می شوند. هدف از این پروژه، بررسی عملکرد غشای زئولیتی جهت حذف این نوع گازهای مزاحم است. در این راستا مخلوط گازی متان/دی‌اکسیدکربن مورد بررسی قرار گرفت و روند جداسازی دی‌اکسیدکربن از متان توسط غشا زئولیتی MFI توسط روش شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی شد. به منظور جداسازی این مخلوط گازی به سیستم مورد نظر فشار هیدرواستاتیکی خارجی وارد شد و روند کار در دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. همچنین میزان تاثیر درصد وجود گازها در قسمت خوراک در روند جداسازی بررسی شد. نتایج نشان داد که مولکول های دی‌اکسیدکربن قادر به عبور از غشاء بودند ولی مولکول های گازی متان قادر به عبور نبودند. لذا می توان گفت که غشا زئولیتی MFI می تواند غشاء مناسبی برای جداسازی مخلوط متان/دی‌اکسیدکربن در صنعت باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسنده [English]

  • Jafar Azamat
Faculty of Basic Sciences, Farhangian University, Tehran, Iran
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Molecular Dynamics Simulation
  • Gas separation
  • Methane
  • Carbon dioxide
  • Zeolite