KFUPM ePrints

Modeling and simulation of a combined isomerization reactor/pressures swing adsorption/membrane unit

Al-Soudani, Tareg Mohammed (2004) Modeling and simulation of a combined isomerization reactor/pressures swing adsorption/membrane unit. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
10Mb

Arabic Abstract

في هذا العمل عملية مبتكرة لتحويل وفصل البنتان والهكسان الطبيعي إلى مركباتهم التفرعية . وحدتي التفاعل والفصل مدمجتين في حاوية واحدة . الحاوية مجزأة إلى قسمين : قسم للمفاعل وآخر للامتصاص . قسم المفاعل مكتظ بزيولايت البلاتينيوم واي . قسم الفصل يكتظ بزيولايت 5آ الممتص للبنتان والهكسان الطبيعيان . أيضاً ، لتسهيل عملية الفصل ، إضافة غشاء الهيدروجين إلى قسم الفصل درست في هذا العمل . نموذج التدفق الرياضي طور لمحاكاة كل العمليات . استخدم هذا النموذج لدراسة الديناميكا لوحدة التفاعل والامتصاص بالإضافة إلى وحدة التفاعل والامتصاص وفصل الهيدروجين . بالنسبة إلى المدخل إلى وحدة التفاعل والامتصاص والذي يحتوي على نس مولية متساوية من البنتان والهكسان الطبيعيين والمتفرعين تقدر بـ 0.05 من إجمالي المدخل لكل من المركبات السابقة الذكر ، فإن الكسر المولي يرتفع إلى 0.0439 بالنسبة إلى متفرع البنتان وإلى 0.045 بالنسبة إلى متفرع الهكسان بعد الوصول إلى التحول المتوازن في نهاية قسم المفاعل . قسم الامتصاص يسمح بامتصاص كل الكميات المتبقية من البنتان والهكسان الطبيعيين بعد خروجهما من المفاعل . إضافة الغشاء الهيدروجيني يرفع تركيز البنتان المتفرع إلى 0.1 كما يرفع نسبة الهكسان المتفرع إلى 0.09 . إرجاع المنتج الغير مرغوب فيه ومجه مع المدخل الأساس يسمح باحتواء المركبات الهيدروكربونية الثمينة . ثمانية نماذج طورت لدراسة سلوك وحدات التفاعل والفصل التقليدية بالإضافة إلى الوحدات التي تعيد استخدام المنتج الغير مرغوب فيه . أظهرت الدراسة أن أفضل الأنظمة هو ذلك الذي يعيد استخدام المنتج الغير مرغوب فيه كما يستخدم جزء من الناتج الثمين لتطهير الحاوية .

English Abstract

In this work, a novel process for isomerizing and separating n-pentane and n-hexane to their branched isomers is proposed. Both reactor and separation units are combined in one vessel. The vessel is divided into two sections: a reactor section and a PSA separation section. The reactor section is packed with Pt/Y-zeolite catalyst. The PSA separation section is equipped with a 5A zeolite adorbent. Also, to facilitate separation, the addition of hydrogen membrane to the adsorber section is studied in this work. A dispersed plug flow mathematical model of the entire process is developed. The model links both reactor and separation sections. The model is used to investigate the dynamics of a PSAR and PSARM units. Different operating modes of both models are studied. For a feed to a conventional PSAR unit, containing an equimolar fractions of 0.03 for each of n-C₅, n-C₆, i-C₅ and i-C₆, the molar fractions of i-C₅ and i-C₆ rise to values of 0.0439 and 0.045 after reaching, equilibrium conversion at the end of the reactor section. The PSA section allows for complete separation of n-C₅ and n-C₆ from the reactor section effluent stream. The addition of a membrane to this section raises the concentration of i-C₅ and i-C₆ in the product stream to 0.1 and 0.09, respectively. Recycling of waste streams back to the process allows for recovery of valuable hydrocarbon material. Eight models are developed to investigate the behavior of conventional PSAR and PSARM models in addition to models containing recycling of waste to feed and to the adsorber section. The study revealed that the system achieving the highest yield of isomers, for both PSAR and PSARM systems is the one that recycles the waste stream to the feed and utilizes part of the product stream as a purge stream.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:June 2004
Date Type:Completion
Subjects:Chemical Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Creators:Al-Soudani, Tareg Mohammed
Committee Advisor:Loughlin, Kevin F.
Committee Members:Zaidi, S. M. Javaid and Fatehi, Ashraf I.
ID Code:10395
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:03
Last Modified:30 Apr 2011 15:30

Repository Staff Only: item control page