Investigation of Different Membrane Configurations for Natural Gas Sweetening Process Using Computational Fluid Dynamics

Amiri, Sahand and Miroliaei, Alireza and Nematollahzadeh, Ali (2016) Investigation of Different Membrane Configurations for Natural Gas Sweetening Process Using Computational Fluid Dynamics. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (بررسی پیکربندی¬های مختلف غشائی در فرآیند شیرین¬سازی گاز طبیعی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی)
Sahand Amiri.pdf

Download (335kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

One of the most important materials which human being requires it today is natural gas. Natural gas is one of the major sources of energy in the world and it has numerous applications. The gas which contains these impurities called sour gas that must be sweetened. Natural gas sweetening is defined as removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide (as acidic gases) from the sour gas. This process is very important; because concentration of acid gas in natural gas could cause issues such as pipeline corrosion during transportation, also removal of acid gases increasing calorific value of sold gas. Simulation of natural gas sweetening process with membrane using computational fluid dynamics was presented in this research. For this purpose, two membrane modules including plate membrane and hollow fiber membrane contactors assumed for this study. For plate membrane, only diffusion mechanism was considered for mass transfer in membrane according to membrane material. While for situation of hollow fiber membrane both mass transfer mechanisms of diffusion and convection were exist. Also removal of impurities was conducted by adsorption/reaction mechanism for non-wetting conditions of membrane where amine solvent of Mono Ethanol Amine (MEA) was used. Effect of different parameters on mass transfer in membrane modules and also removal of acidic impurities were investigated. Model results were compared with experimental data which shows good agreement. In this research also nanofluid of nanosilica was used as chemical adsorbent in order to removal of impurities in simulations and results indicate that applying adsorbents in form of nanofluid increasing removal efficiency of carbon dioxide than pure water.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: بررسی پیکربندی¬های مختلف غشائی در فرآیند شیرین¬سازی گاز طبیعی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی
Persian Abstract: گاز طبیعی یکی از اصلی¬ترین مواد مورد نیاز بشر امروز بوده که به شدت نیازمند افزایش تولید می¬باشد. این گاز یکی از منابع اساسی انرژی در جهان بوده و دارای کاربردهای بی¬شماری است. گاز حاوی ناخالصی گاز ترش نامیده شده که بایستی شیرین شود. شیرین¬سازی گاز طبیعی اصطلاحاً به حذف گازهای اسیدی دی¬اکسید کربن و سولفید هیدروژن از گاز طبیعی اتلاق می¬گردد. این فرآیند مسئله¬ای حائز اهمیت است؛ زیرا غلظت گاز اسیدی در گاز طبیعی می¬تواند سبب ایجاد مشکلات خوردگی خط لوله در حین انتقال گشته، و حذف گازهای اسیدی نیز مقدار گرمازایی جریان گاز فروخته¬شده را افزایش می¬دهد. در این پژوهش به شبیه¬سازی فرآیند شیرین¬سازی گاز طبیعی توسط غشاء با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته می¬شود. بدین منظور مدول¬های غشائی صفحه¬ای تخت و تماس¬دهنده غشائی فیبر توخالی در نظر گرفته شده اند. برای غشاء صفحه¬ای تخت با توجه به جنس غشاء تنها مکانیزم نفوذ جهت انتقال جرم درون غشاء فرض می¬گردد. اما در حالت غشاء فیبر توخالی هر دو مکانیزم انتقال جرم نفوذ و جابجایی وجود دارد. همچنین حذف ناخالصی¬ها توسط مکانیزم جذب/واکنش برای حالت غیر ترشونده انجام گرفته که در آن از جاذب آمینی مونواتانول آمین استفاده شده است. اثر پارامترهای مختلف بر انتقال جرم درون مدول¬های غشائی و نیز میزان جذب ناخالصی-ها مورد بررسی قرار می¬گیرد. نتایج مدل نیز با داده¬های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته که مطابقت خوبی را نشان می¬دهد. همچنین در این پژوهش نانوسیال نانوسیلیکا به¬عنوان جاذب شیمیایی به¬منظور حذف ناخالصی¬ها در شبیه¬سازی¬های انجام¬شده مورد استفاده قرار گرفته که نتایج حاصل از آن بیانگر این است که استفاده از جاذب¬های به شکل نانوسیال موجب افزایش راندمان حذف دی¬اکسید کربن نسبت به آب خالص می¬گردد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Miroliaei, AlirezaUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Nematollahzadeh, AliUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Date Deposited: 23 Nov 2018 08:05
Last Modified: 23 Nov 2018 08:05
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2052

Actions (login required)

View Item View Item