مدل سازی و حل تقریبی جداسازی نیتروژن و متان در یک مدول غشایی پیچشی

در این مطالعه، مدل سازی جداسازی نیتروژن و متان در یک مدول غشایی پیچشی انجام شده است. برای این کار، ساده سازی هایی صورت گرفته است که همراه با حذف پیچیدگی های غیرضروری و ساده سازی مدل، از دقت آن نکاسته و باعث شده است که این مدل به عنوان یک مدل کاربردی بسیار مفید باشد. برای این منظور از یک روش مدل سازی تقریبی ارایه شده برای غشاهای پیچشی، به منظور بررسی اثرهای افزایش سطح غشا و پارامترهای گاز خوراک (مانند شدت جریان، غلظت و فشار) بر جداسازی 4/ch 2n استفاده شده است. نتیجه ها نشان داد تغییر مقدار جریان، غلظت و فشار خوراک و سطح غشا، بسته به نوع گزینش گری غشا می تواند باعث بهبود و یا افت میزان بازیافت و غلظت متان در جریان فرآورده شود. از سوی دیگر مشخص شد که افزایش سطح غشا باعث افزایش میزان بازیافت متان در غشاهای گزینش گر متان شده و در غشاهای گزینش گر نیتروژن آن را کاهش می دهد. افزون بر این، با افزایش سطح غشا، غلظت متان در جریان فرآورده در غشاهای گزینش گر متان کاهش یافته درحالی که این مقدار در غشاهای گزینش گر نیتروژن افزایش می یابد. بنابراین نیاز است که بین میزان بازیافت متان و غلظت آن در جریان فرآورده تعادل برقرار شود.

Modeling and Approximate Solution for Separation of Nitrogen and Methane in a Spiral Wound Membrane Module

In the present study, modeling of nitrogen and methane separation in a spiral wound membrane module has been performed. For this purpose, some simplifications have been made which although simplified the model and eliminated unnecessary complexities, does not reduced the accuracy and made it as a very useful applicable model. For this purpose, an approximate modeling technique for spiral wound membranes in separating binary gas mixture is used for investigation of effects of increase membrane area and feed specifications (such as flow rate, concentration and pressure) on N2/CH4 separation. The results showed that based on the membrane selectivity, any changes in flow rate, concentration and pressure of feed and membrane surface can cause improvement or decrement in methane recovery and methane concentration in the product flow.On the other hand, it was also found that increase in the membrane surface area, improves methane recovery in the methane selective membranesand decreases in the nitrogen selective membranes. Moreover, by increasing the membrane surface area, methane concentration in product stream decreases while it increases for nitrogen selective membranes. Then, it is necessary to establish a balance between the amount of methane recovery and methane concentration in the product.