شبیه‌سازی مولکولی جذب سطحی مخلوط گازهای H2S، CO2 و CH4 روی زئولیت Si-CHA با استفاده از روش مونت کارلو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی سهند

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی سهند

3 ذانشگاه صنعتی سهند

10.22034/ijche.2023.374028.1256

چکیده

در این مقاله شبیه‌سازی‌ مولکولی مونت‌کارلو برای مطالعه‌ حذف H2S و CO2 از جریان گاز طبیعی با زئولیت‌ چابازیت بررسی شده است. ابتدا، منحنی ایزوترم جذب CH4، CO2 و H2S به صورت خالص بر روی زئولیت Si-CHA در محدوده‌ فشار 200-0 کیلوپاسکال در دماهای 298، 323 و 348 کلوین شبیه‌سازی شده و با نتایج تجربی مقایسه گردید به طوری که میانگین خطای محاسبه شده از شبیه‌سازی نسبت به داده‌های تجربی برای گازهای مذکور در دمای 298 کلوین به ترتیب 3/18، 6/6 و 8/9 درصد بدست آمد. آنالیز گرمای جذب نیز حاکی از جذب فیزیکی هر سه گاز بود. در ادامه، ایزوترم‌های ترکیبات دوجزئی و سه‌جزئی گازهای فوق در محدوده ترکیب %90-70 گاز CH4 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تمایل زئولیت چابازیت به جذب CO2 و H2S به دلیل عامل قطبیت بالای آن بیشتر از گاز متان است به طوریکه انتخاب‌پذیری چابازیت هم در مخلوط‌های دوجزئی و هم سه‌جزئی برای CO2 و H2S نسبت به متان به ترتیب حدود 2 و 4 بدست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Molecular simulation of adsorption of H2S, CO2 and CH4 gas mixtures onto Si-CHA zeolite using the Monte Carlo method

نویسندگان [English]

  • Elham Shabani 1
  • Javad Rahbar Shahrouzi 2
  • Saba Abbasi Sedaghat 3
  • Hafez Maghsoudi 1
  • Soroush Ziaei 2
1 Sahand University of Technology
2 Faculty of Chemical Engineering, Sahand University of Technology
3 Sahand University of Technology
چکیده [English]

In this work, the Monte-Carlo molecular simulation was applied to study the adsorption of H2S and CO2 from natural gas onto silica chabazite zeolite. The isothermal adsorption curves of pure CH4, CO2, and H2S on zeolite were simulated in a pressure range of 0-200 kPa at the temperature of 298, 323 and 348 K. The heat of adsorption analysis indicated that the physical adsorption has occurred. The simulation results showed a good agreement with experimental data and the average relative error of simulated results in 298 K for those gases were reported as 18.31%, 6.6%, and 9.8%, respectively. The isotherm of dual and triple combinations of these gases has been studied in the composition range of 70-90% of CH4. Results indicate that the tendency of chabazite for adsorption of H2S is much more than two other gases, because of its high polarity. In addition, results report that the selectivity of CO2 and H2S on chabazite in dual and triple gas mixtures are almost 2 and 4, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Adsorption
  • Chabazite Zeolite
  • Hydrogen Sulfide
  • Molecular Simulation
  • Monte Carlo Method