Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmud Ashrafizadeh,AliAkbar AlemRajabi
محمود اشرفی زاده (استاد راهنما) علی اکبر عالم رجبی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Abdi
محسن عبدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Experimental Investigation and Modeling of Oxygen Production from Air in a Pressure Swing Adsorption (PSA) Process
Pressure swing adsorption process is one of the newest methods of gas separation that is economically well positioned in the separation processes. In this project, the pressure swing adsorption process for separating oxygen from air is simulated for a two bed unit. This process involves four steps pressurization, adsorption, blowdown and purge. In pressurization step, compass air is inserted at the first bed of the bed while the final part of adsorption bed is closed and the pressure is increased as the highest amount that is considered and then the adsorption step for the end of the column is open and the feed is also inserted from the first part, then the part that has lower adsorption ability is stayed in gas phase and then is leaved from the end of the bed. After the adsorption step, the blowdown step is surveyed. Blowdown in the upstream feed, which is performed from the top to down. At this point in the bottom of the bed, the part is partially absorbed is removed from the platform and purge is performed at the end of the level. In this purge, the bed is washed and cleaned up from adsorption bed and thus the adsorbent is relived in the regeneration phase. Purge action of bed is performed by some part of main product. To simulate each of these steps, the governing equations involving ordinary differential equations and partial differential equations are solved using COMSOL software. The governing equations are identical for all four stages and the difference is in the initial and boundary conditions. A pilot plant with two bed is used for testing that equipped with switching solenoid valves of streaming, digital flow meter, barometer and gas analyzer. Time and duration of the opening and closing valve is capable to plan by a computer program connected to a programmable device and the measured data are recorded and stored. The results of the simulation were compared with the results of the test and have a good match. These results include changes in concentration, pressure and speed variations over the bed, as well as the effect of adsorption pressure, blowdown pressure, time of adsorption step, the duration of pressurization step and flow rate of product to product purity. The results show that by increasing adsorption pressure and reducing the blowdown pressure, given that the used adsorbent is zeolite LiLSX and adsorption properties of zeolites is that at high pressure is performed with adsorption action and low pressure is performed desorption operation causes to increase purity of the product. Moreover by increasing the time of pressurization step, the time of adsorption and decreasing flow rate of product the product purity are increased. Keywords : ressure swing adsorption process, zeolite, compact bed, products purity, concentration variations
فرایند جداسازی با تناوب فشار یکی از جدیدترین روش های جداسازی گازها می باشد که از نظر اقتصادی جایگاه خوبی را در بین فرایندهای جداسازی پیدا کرده است . در این پروژه، فرایند جذب تناوبی فشار برای جداسازی گاز اکسیژن از هوا برای یک واحد دو بستری شبیه سازی شده است. این فرایند شامل چهار مرحله فشارزنی، جذب، تخلیه و پاکسازی می باشد. در مرحله فشارزنی، هوای فشرده از ابتدای بستر وارد می شود، در حالی که انتهای بستر جذب بسته شده است و به این ترتیب فشار تا بیشترین مقداری که مورد نظر است افزایش می یابد سپس در مرحله جذب انتهای ستون باز شده و خوراک همچنان از ابتدای بستر وارد می شود، جزیی که قابلیت جذب کمتری دارد در فاز گاز باقی می ماند و از انتهای بستر خارج می شود. جزیی که قابلیت جذب بیشتری دارد، جذب جاذب می شود. بعد از مرحله جذب، مرحله تخلیه بستر می باشد. عمل تخلیه در خلاف جریان خوراک، یعنی از بالا به سمت پایین انجام می شود. در این مرحله در پایین بستر، جزیی که جذب بستر شده است از بستر خارج می شود و در آخر مرحله پاکسازی صورت می گیرد . در مرحله پاکسازی، بستر از جزء جذب شده شسته و پاک می شود و به این ترتیب جاذب در این مرحله احیاء می شود. عمل پاکسازی بستر توسط قسمتی از فراورده اصلی انجام می شود. برای شبیه سازی هر یک از این مراحل، معادلات حاکم که شامل معادلات دیفرانسیل معمولی و معادلات دیفرانسیل با مشتقات پاره ای می باشند با استفاده از نرم افزار COMSOL حل شده اند. برای هر چهار مرحله معادلات حاکم یکسان می باشند و تفاوت در شرایط مرزی و اولیه می باشد. برای انجام آزمایش ها از یک واحد نیمه صنعتی دو بستری استفاده شده است که مجهز به شیرهای قطع و وصل سولنوئیدی جریان، دبی سنج دیجیتال، فشارسنج و آنالیزور گاز می باشد. زمان و مدت باز و بسته شدن شیرهای جریان توسط یک برنامه کامپیوتری متصل به دستگاه قابل برنامه ریزی بوده و اطلاعات اندازه گیری شده قابل ثبت و ذخیره می باشند. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج به دست آمده از آزمایش مقایسه شده اند و تطبیق خوبی دارند. این نتایج شامل تغییرات غلظت، تغییرات فشار و تغییرات سرعت در طول بستر، همچنین بررسی اثر فشار جذب، فشار تخلیه، مدت زمان مرحله فشارزنی، مدت زمان مرحله جذب و دبی محصول بر خلوص محصول هستند. نتایج نشان می دهند که با افزایش فشار جذب و کاهش فشار تخلیه، با توجه به اینکه جاذب استفاده شده زئولیت LiLSX می باشد و خاصیت زئولیت ها این است که در فشار بالا عمل جذب و در فشار پایین عمل دفع را انجام می دهند، خلوص محصول افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش زمان مرحله فشارزنی،زمان مرحله جذب و کاهش دبی محصول خلوص محصول افزایش پیدا می کند. کلمات کلیدی: فرایند جذب تناوب فشار، زئولیت، بستر فشرده، خلوص محصول، تغییرات غلظت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی