شبیه سازی تماس دهنده های غشائی الیاف توخالی گاز- مایع

تماس دهنده های غشائی تجهیزاتی هستند که بدون نیاز به تماس مستقیم فاز ها و اختلاط آنها در یکدیگر امکان انقال جرم را فراهم می آورند. در این سیستم ها از یک غشاء متخلخل به عنوان حایل بین دو فاز استفاده می شود و فازهای گاز و مایع جاذب در دو سمت غشاء جریان می یابند. در این مطالعه اعمال و حل یک مدل انتقال جرم محاسباتی به منظور شبیه سازی جذب در تماس دهنده غشایی برای جداسازی co2 و h2s انجام شده است. این مدل جذب غشائی قادر به محاسبه شار انتقال جرم و همچنین توزیع غلظت اجزاء می باشد. نفوذ شعاعی و محوری درون فیبر ‚ غشاء و سمت پوسته تماس دهنده محاسبه و بررسی شده است. اثر شرایط عملیاتی مثل سرعت مایع، سرعت گاز، دما و فشار تحلیل شده است و نحوه توزیع غلظت درون فیبر ، غشاء و سمت پوسته بررسی شده است. علاوه بر این مقایسه کامل 4 حلال فیزیکی متانول، پلی پروپیلن، -nمتیل پیرولیدن و آب برای حالت جذب فیزیکی دی اکسید کربن از مخلوط co2/ch4 توسط تماس دهنده های غشائی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین بررسی کارائی حلال متانول در جذب همزمان co2 و h2s از مخلوط آنها با متان انجام شده است. از داده های تجربی جذب فیزیکی اجزاء خالص گزارش شده در مراجع، به منظور آزمودن درستی حل مدل استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که مدل با مطابقت مناسبی قادر به پیش بینی انتقال جرم و هیدرودینامیک تماس دهنده های غشائی می باشد. مشاهده گردید که عمق رسوخ در جهت شعاعی در جاذب با توجه به ضریب نفوذ، سرعت جاذب و شعاع فیبر تغییر می کند. از بررسی ماهیت جریان در منافذ غشاء متخلخل مشخص شئ که هر دو نوع جریان ویسکوز و نودسن نقش دارند. علاوه بر این ضریب توزیع مهمترین پارامتر در جذب فیزیکی دی اکسید کربن در جاذب های الی می باشد. نرخ نسبی جذب دی اکسید کربن در متانول در محدوده 2/2 تا 6/4 برابر مقدار آن در آب می باشد و با افزایش سرعت جاذب یا کاهش سرعت گاز درصد حذف افزایش می یابد. همچنین مشخص گردید که جاذب متانول را می توان در جداسازی co2 و h2s نیز مورد استفاده قرار داد. از نتایج شبیه سازی اثبات می شود که توزیع غلظت co2 و h2s در جریان گاز به صورت قالبی می باشد در حالیکه در فاز مایع شدیدا متاثر از غلظت فصل مشترک و ضریب نفوذ است. علاوه بر این در فشارهای عملیاتی بالای 10 اتمسفر حتی در دبی های متانول پایین درصد حذف برای h2s تقریبا کامل است. در صورتیکه مقدار ان در فشار اتمسفری حدود %30 است. همچنین درصد جداسازی با افزایش دما کاهش می یابد و این کاهش برای h2s شدید تر است. علاوه بر این مشخص گردید که در طراحی و کاربرد تماس دهنده های غشائی با حلال متانول دبی های بالا موثر تر هستند و حلال nmp در فشار های بالا موثر تر است. کلمات کلیدی: انتقال جرم محاسباتی ،تماس دهنده های غشائی، جداسازی co2 و h2s ، حلال فیزیکی آلی، متانول