مطالعه آزمایشگاهی و تحلیل آماری ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال نرمال متیل پیرولیدون با استفاده از روش افت فشار

جداسازی اتان از اتیلن به‌عنوان یک فراورده مهم صنعتی برای دستیابی به اتیلن خالص، در صنعت از اهمیت بالایی برخوردار است.  در این مطالعه، محاسبه و بررسی آزمایشگاهی ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال نرمال متیل پیرولیدون با استفاده از داده های افت فشار در مدت زمان مشخص 12 ساعت و روش گرافیکی شیخا انجام شده است. با استفاده از ضریب‌های نفوذ مولکولی به‌دست آمده به بررسی تاثیر دما و فشار بر سامانه پرداخته شد. همچنین برای تایید یافته ها از معادله های وایلک- چانگ ، دیاز و روش تحلیل آماری استفاده شده است. با توجه به مشاهده‌ها و نمودارهای به‌دست آمده می توان نتیجه گرفت که با افزایش دما و فشار، ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال  افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در فشارهای پایین با افزایش دما تغییر زیادی نداشته ولی با افزایش فشار، افزایش دما به خوبی اثر خود را بر ضریب نفوذ مولکولی نشان می‌دهد. ضریب‌های نفوذ مولکولی محاسبه شده توسط معادله وایلک-چانگ همپوشانی قابل قبولی با معادله شیخا نداشته است در حالی که، در معادله تجربی دیاز ضریب‌های نفوذ مولکولی مطابقت بسیار خوبی با معادله شیخا نشان می دهند. نتیجه‌های به‌دست آمده از تحلیل آماری نشان داد که اگر چه با افزایش دما و فشار ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان در حلال افزایش می یابد ولی تاثیر افزایش فشار بر نفوذ گاز در حلال از تاثیر دما بیش‌تر است. همچنین تاثیر اثر متقابل دما و فشار بر ضریب نفوذ مولکولی گاز اتان اگر چه کم است ولی وجود داشته و بر نفوذ گاز در حلال تاثیر می‌گذارد.

experimental study and statistical analysis of ethane molecular diffusion coefficient in n-methyl-2-pyrrolidone (nmp) solvent using pressure decay method

among the compounds widely used in the petrochemical industry, we can name olefins and paraffins, which are used according to their carbon content. separation of ethane from ethylene as an important industrial product for obtaining pure ethylene is of great importance in industry. in this study, calculation and experimental research of molecular diffusion coefficient of ethane gas in normal methyl pyrrolidone (nmp) solvent was performed using pressure decay data in a specified time of 12 hours and sheikhaʹs graphical method. using the obtained molecular diffusion coefficients, the effect of temperature and pressure on the system was investigated. also, to confirm the findings, wilk-chang relationship, diaz and statistical analysis were used. according to the observations and diagrams, it can be concluded that with increasing temperature and pressure, the molecular diffusion coefficient of ethane gas in nmp solvent increases. it was also observed that the molecular diffusion coefficient of ethane gas at low pressures did not change much with increasing temperature, but with increasing pressure, increasing temperature shows its effect on the molecular diffusion coefficient. the molecular diffusion coefficients calculated by the wilk-chang equation do not have an acceptable overlap with the sheikha equation, while in the diaz experimental equation the molecular diffusion coefficients show a very good overlap with the sheikha equation. the results of statistical analysis showed that although with increasing temperature and pressure, the molecular diffusion coefficient of ethane gas in the solvent increases, but the effect of increasing pressure on the gas diffusion in the solvent is greater than the effect of temperature. the effect of temperature and pressure interaction on the molecular diffusion coefficient of ethane gas, although small, is present and affects the gas diffusion in the solvent.