الرئيسية / نمذجة عملية فصل النتروجين من الهواء باستخدام غشاء بولي إيميد

نمذجة عملية فصل النتروجين من الهواء باستخدام غشاء بولي إيميد

اسم الباحث :علي اسد

اسم المشرف: د.عبد الناصر الأعرج   +    د.سهام يوسف

العنوان : نمذجة عملية فصل النتروجين من الهواء باستخدام غشاء بولي إيميد

العنوان باللغة الإنكليزية :Modelling the Process of Nitrogen Separation from Air Using a Polyimide Membrane

العام :2022

القسم :الهندسة الكيميائية 

الملخص:تم في هذا البحث إعداد نموذج رياضي يصف عملية فصل الهواء بتقنية الأغشية، يشمل النموذج الرياضي مجموعة معادلات تفاضلية متزامنة. تشمل خوارزمية حل النموذج استخدام نموذجين رياضيين مختلفين لحساب أداء وحدة الأغشية أحد هذين النموذجين يستخدم في حساب قيم تقديرية تستخدم في النموذج الثاني الذي يعتمد مبدأ التجربة والخطأ في الحساب ما يقلل عدد مرات الافتراض ويقلل من الجهد الحاسوبي والوقت. تمت كتابة النموذج باستخدام لغة البرمجة (MATLAB)، كما تم التحقق من موثوقية هذا النموذج بتطبيقه على وحدة إنتاج النتروجين في معمل غاز إيبلا التي يتم فيها فصل الهواء باستخدام غشاء من مادة بولي إيميد حيث تم إظهار التقارب بين القيم النظرية المحسوبة باستخدام النموذج والقيم التجريبية من وحدة إنتاج النتروجين. كما تم أيضاً التحقق من موثوقية هذا النموذج بتطبيقه على وحدة أغشية لفصل مزيج غازي من ثاني أكسيد الكربون والنتروجين باستخدام غشاء من مادة سليلوز أسيتات، حيث تم إظهار التقارب بين القيم النظرية المحسوبة باستخدام النموذج والقيم التجريبية لهذه الوحدة والمنشورة في أحد المراجع.

تم باستخدام البرنامج دراسة عملية إنتاج نتروجين عالي النقاوة كمنتج إضافي في وحدة إنتاج النتروجين في معمل غاز إيبلا بسبب الحاجة إليه في المعمل، كما تمت أيضاً دراسة زيادة تركيز الهواء الغني بالأكسجين الذي يتم فصله في وحدة إنتاج النتروجين في معمل غاز إيبلا حيث يبلغ تركيز الأكسجين فيه حوالي 30%، وذلك من أجل الحصول عليه كمنتج ثانوي للعملية، تمت دراسة إمكانية زيادة تركيزه في ثلاث حالات: الحالة الأولى باستخدام وحدة أغشية إضافية واحدة، والثانية باستخدام وحدتي أغشية إضافيتين على التسلسل، والثالثة بتطبيق عملية التدوير على العملية المبينة في الحالة الثانية.

بينت الدراسة أنه يمكن إنتاج نتروجين عالي النقاوة 99.9% بعد إضافة مرحلة أغشية إضافية لوحدة إنتاج النتروجين الأساسية، وذلك عند نسبة استرجاع تبلغ 31%، كما تبين عدم إمكانية إنتاج أكسجين بتركيز مرتفع (أكبر من 60%) باستخدام وحدة أغشية إضافية واحدة، في حين تم الحصول على أكسجين بتركيز (83%) في حالة استخدام وحدتي أغشية إضافيتين على التسلسل مع تطبيق عملية التدوير التي زادت من كفاءة العملية.

الكلمات المفتاحية : نمذجة، نتروجين، ماتلاب، أمثلة، أغشية، أكسجين

تحميل البحث :