KFUPM ePrints

Modeling and simulation of a combined isomerizaion reactor/pressures swing adsorption unit.

Al-Juhani, Abdulhadi Abdullah (2000) Modeling and simulation of a combined isomerizaion reactor/pressures swing adsorption unit. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic Abstract

تمَّ اقتراح طريقة مبتكرة لإجراء تفاعل لزمرة البنتان في وحدة تحتوي على طبقتين منفصلتين تمن محفز كيميائي (فوجاسايت - بلاديوم) وماص فيزيائي (5 أ زيولايت) . الهدف هو دمج عمليتي التفاعل والفصل في وحدة واحدة ، مما يؤدي إلى تقليل التكلفة العامة . تمَّ اشتقاق نموذج رياضي لوصف الطريقة المقترحة ، وروعي في النموذج أن يكون عاماً بحيث ألغي معظم الفرضيات المبسطة . تمَّ استخدام النموذج في توقع حالات التشبع والانكسار لوحدة مفاعل الادمصاص الثابت ، مع دراسة تأثير درجة الحرارة ، الضغط ، تركيز اللقيم وطول طبقة المحفز الكيميائي . وجد أن طول طبقة المحفز الكيميائي لها تأثير أقوى عند الحرارة المنخفضة . تمَّ استخدام النموذج أيضاً لمحاكاة دورة مفاعل الادمصاص الضاغط المزدوج ، الشبيهة بدورة سكارستروم الأساسية . تمت المحاكاة في درجة حرارة 533-506 ك ، وتحت ضغط عالي 15 - 20 بار ، وضغط منخفض عدد 2 بار ، وجد أن القيمة المثلى لنسبة طول طبقة المحفز الكيميائي إلى الطول الكامل للوحة ما بين 0.4 إلى 0.6 وأن الخليط الناتج من عملية تنظيف الوحدة يحتوي على نسبة كبيرة من نتائج الأزمرة ، ويمكن اعتباره كجزء من المنتج النهائي . تمت مقارنة العملية المبتكرة للأزمرة مع العملية التقليدية المكونة من وحدتي مفاعل وفصل بواسطة الادمصاص . أظهرت النتائج أن العملية المقترحة فعالة لإجراء التفاعل والفصل .

English Abstract

A novel proess for isomerizing n-pentane to its branched isomers in a combined reactor/pressure swing adsorption unit (PSAR) is proposed. The unit is packed with two separate layers containing a catalyst (Pd/Y-zeolite) and an adsorbent (5A zeolite). The objective is to combine reaction with separation in one unit so that a significant cost saving in ancillary equipment may be achieved. A mathematical model linking the catalyst layer and the adsorbent layer is developed. The model developed is general because it relaxe most simplified assumptions such as equilibrium theory, plug flow, constant velocity and frozen solid approximation. The model is used for predictions of the breakthrough curves for a fixed-bed adsorption/reaction column, with emphasis on the effects of temperature, total pressure, feed concentration, and catalyst/column length ratio. The catalyst/column length ratio has a stronger effect at lower temperatures. Also the model is used to stimulate a PSAR cycle with a configuration similar to the simple Skarstrom cycle. The simulation is conducted in the temperature range of 506-533 K. Adsorption/reaction step is conducted at high pressures (15-20 bar) and desorption/reaction step at low pressure (2 bar). It is found that the optimum catalyst/column length ratio is within the range of 0.4 to 0.6. Under the new configuration the blowdown stream has a considerable amount of isomers and could be considered as part of the product. The proposed process is compared with the conventional isomerization process consisting of a tubular reactor followed by a PSA separation unit. The simulation results show that the proposed process is effective in accomplishing n-paraffin isomerization and separation.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:May 2000
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Al-Juhani, Abdulhadi Abdullah
Committee Advisor:Loughlin, Kevin F.
Committee Members:Fatehi, Ashraf I. and Beltramini, Jorge N.
ID Code:10043
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:55
Last Modified:25 Apr 2011 09:58

Repository Staff Only: item control page