بررسی فرایند جداسازی مخلوط پروپان و پروپیلن با استفاده از جاذب آلی – فلزی Cu-MOF-74

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی گاز، دانشکده نفت اهواز، دانشگاه صنعت نفت، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش، جداسازی مخلوط پروپان و پروپیلن با استفاده جاذب آلی- فلزی Cu-MOF-74 مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور سامانه آزمایشگاهی مجهز به ستون جذب بستر ثابت، برای بررسی عملکرد جاذب مورد نظر در شرایط جریان پیوسته، طراحی و ساخته شده و داده­ های آزمایشگاهی فرایند جذب و دفع برای جداسازی مخلوط پروپان/پروپیلن (25/75) در دمای   K303 و فشار3 بار اندازه گیری شد. در ادامه با استفاده از نرم افزار Aspen Adsorption و به کارگیری داده ­های هم­دمای جذب پروپان و پروپیلن، فرایند جداسازی در ستون بستر ثابت، شبیه سازی شده و نتیجه­ های آن با داده­ های آزمایشگاهی مقایسه شد. سرانجام، پس از اعتبار سنجی نتیجه ­های به ­دست آمده از شبیه سازی، فرایند چرخ ه­ای جذب با استفاده از نوسان فشار برای جداسازی پروپان و پروپیلن شبیه سازی شده و پارامترهای فرایندی مهمی مانند خلوص فراورده ها، بهره وری فرایند و میزان بازیابی هریک از اجزا مخلوط محاسبه و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه ­ها نشان می دهد که داده های بدست آمده از نرم افزار تطابق خوبی با نتیجه­ های آزمایشگاهی داشته و با استفاده از این جاذب می توان پروپیلن را با درصد خلوص % 5/99 و بهره وری mol/kg.h 2/36 از پروپان جداسازی نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Abedini, H., Shariati, A., Khosravi-Nikou, M. R., Adsorption of Propane and Propylene On M-MOF-74 (M=Cu, Co): Equilibrium and Kinetic Study, Chemical Engineering Research and Design, 153: 96-106 (2020).
[2] Ramu, G., Lee, M., Jeong, H.-K., Effect Of Zinc Salts on the Microstructure and Performance Of Zeolitic-Imidazolate Framework ZIF-8 Membrane for Propylene/Propane Separation, Microporous and Mesoporous Materials, 259: 155-162 (2018).
[3]  Liao, B., Lei, Z., Xu, Z.,  Zhou, R., Duan, Z., New Process for Separating Propylene and Propane by Extractive Distillation with Aqueous Acetonitrile, Chemical Engineering Journal, 84: 581-586 (2001).
[5] Grande, C.A., Poplow, F., Rodrigues, A.E., Vacuum Pressure Swing Adsorption to Produce Polymer-Grade Propylene, Separation Science and Technology, 45: 1252–1259 (2010).
[6] Costa, E., Calleja, G., Marron, C., Jimenez, A., Pau, J., Equilibrium Adsorption of Methane, Ethane, Ethylene, and Propylene and Their Mixtures on Activated Carbon, Journal of Chemical and Engineering Data, 34: 156-163 (1989).
[7] Padin, J., Rege, S. U., Yang, R. T., Cheng, L. S., Molecular Sieve Sorbents for the Kinetic Separation of Propane/Propylene, Chemical Engineering Science, 55: 4525-4535 (2000).
[8] Costa, E., Calleja, G., Jimenez, A., Pau, J., Adsorption Equilibrium of Ethylene, Propane, Propylene, Carbon Dioxide, and Their Mixtures on 13X Zeolite, Journal of Chemical and Engineering Data, 36: 218-224 (1991).
[9] Iucolano, F., Aprea, P., Caputo, D., Colella, C., Eic, M., Huang Q., Adsorption and Diffusion of Propane and Propylenein Ag+-Impregnated MCM-41, Adsorption, 14: 241-348 (2008).
[10] Bae, Y.S., Lee, Ch. Y., Kim, K. Ch., Farha, O.K., Nickias, P.,  Hupp, J. T., Nguyen, S. T., Snurr, R.Q., High Propene/Propane Selectivity in Isostructural Metal–Organic Frameworks with High Densities of Open Metal Sites, Angewante. Chem. Int. Ed., 51: 1857 –1860 (2012).
[11] قربانی جعفر بیگلو، هانیه؛ قهرمانی نژاد، محبوبه؛ نیکنام شاهرک، مهدی؛ بررسی سنتز ZIF-8 با استفاده از حلال سبز بسا زود گداز مبتنی بر کولین کلراید برای جذب دی‌اکسیدکربن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران. 40(1): 69 تا 81 (1400)
[12] Khan, N.A., Jhung, S.H., Adsorptive Removal And Separation of Chemicals with Metal-Organic Frameworks: Contribution of  Π-Complexation, Journal of Hazardous Materials, 325: 198–213 (2017).
[13] Chang, G., Huang, M., Su, Y., Xing, H., Su, B., Zhang, Z., Yang, Q., Yang, Y., Ren, Q., Bao, Z., Chen, B., Immobilization of Ag(I) into a Metal–Organic Framework with –SO3H Sites for Highly Selective Olefin–Paraffin Separation at Room Temperature, Chemical Communication, 51: 2859-2861 (2015).
[14] Kim, A.R., Yoon, T.U.,  Kim, E. J.,  Yoon, J. W., Kim, S.Y.,  Yoon, J.W.,  Hwang, Y.K.,  Chang, J.S.,  Bae, Y.S., Facile loading of Cu(I) in MIL-100(Fe) through redox-active Fe(II) sites and remarkable propylene/propane separation performance, Chemical Engineering Journal, 331: 777−784 (2018).
[15] Plaza M.G.,  Ribeiro A.M.,  Ferreira A.,  Santos J.C.,  Lee U-Hwang, Chang Jong-San, Loureiro J.M.,  Rodrigues A.E., Propylene/Propane Separation by Vacuum Swing Adsorption Using Cu-BTC Spheres, Separation and Purification Technology, 90: 109–119 (2012).
[16] Campo M.C., Ribeiro, A.M., Ferreira, A., Santos, J.C., Lutz, C., Loureiro, J.M., Rodrigues A.E., New 13X zeolite For Propylene/Propane Separation By Vacuum Swing Adsorption, Separation and Purification Technology, 103: 60–70 (2013).
[17] Sanz, R., Martínez, F., Orcajo, G., Wojtas L., Briones D., Synthesis of a Honeycomb-Like
Cu-Based Metal–Organic Framework and Its Carbon Dioxide Adsorption Behavior
, Dalton Trans., 42: 2392–2398 (2013).
[18] Narin, G., Martins, Vanessa F.D., Campo, M., Ribeiro, A. M., Ferreira, A., Santos, J. C.,  Schumann, K., Rodrigues, A. E., Light Olefins/Paraffins Separation with 13X Zeolite Binderless Beads, Separation and Purification Technology, 133: 452–475 (2014).