KFUPM ePrints

MODELLING OF CARBON DIOXIDE (CO2) CAPTURE USING METAL-ORGANIC FRAMEWORKS (MOFs)

l MODELLING OF CARBON DIOXIDE (CO2) CAPTURE USING METAL-ORGANIC FRAMEWORKS (MOFs). Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
Restricted to Abstract Only until 18 April 2016.

4Mb

Arabic Abstract

بين عام 1991- 2006, سجلت صناعة الطيران الاوربية لوحدها تقريبا %87 زيادة في الانبعاثات المسببة للاحتباس الحراري وهذا بالطبع مصدر عظيم للاهتمام . تحديات الاحتباس الحراري وانبعاثات ثاني اكسيد الكربون لا يمكن حصرها. استخدام الادوات التي تبعث ثاني اكسيد الكربون تزداد يوما بعد يوم. بعض باعثات ثاني اكسيد الكربون تتضمن: العمليات الصناعية, المركبات, السفن, الطائرات , الخ. احتجاز الكربون تم اقتراحه ليكون حل متاح لانحسار تحديات الاحتباس الحراري للارض والتغيرات المناخيه المسببه بهذه الانبعاثات. هذا البحث عبارة عن دراسة حسابية لفصل CO2 من غاز ال N2/ CO2. تم وضع نموذج رياضي مفصل احادي البعد انتقالي ليتضمن انتقال الحرارة والكتله, انخفاض الضغط, انتشار الكتلة متعدد المكونات. النموذج تم تنفيذه عن طريق برنامج MATLAB باستخدام التفريد من الدرجة الثانية. تم التحقق من صحة النموذج باستخدام بيانات تجريبية كاملة لفصل ثاني اكسيد الكربون باستخدام كربون منشط وزيولايت 13X . محاكاة تجربة اختراق الامتزاز, التخزين الامتزازي وضغط التارجح الامتزازي في قطعة ثابتة تم عملها لتقييم سعات Mg-MOF-74, MOF-5 و MOF-177 لاحتجاز CO2 مع تغيير درجة حرارة وضغط غاز التغذية.طريقة جديدة لPSA مع نظام اعادة توليد الحرارة ايضا تم تقديمه هنا. حدود درجة حرارة التغذية من 301 الي 423 كلفن وحدود ضغط التغذية من 1 الي 50 بار. اوضحت النتائج اسبقية ال MOF مقارنة مع الكربون المنشط والزيولايت.

English Abstract

The challenges of global warming and carbon dioxide emissions cannot be overemphasized. The use of CO2 emitting facilities and equipment is increasing by day. Some popular CO2 emitters include: industrial processes, automobiles, ships, aircrafts amongst others. Reportedly, between 1991 – 2006, the European Aviation Industry alone recorded about 87% increments in greenhouse gases emissions; this indeed is a great source of concern. Carbon Capture has been suggested to be a viable solution to abate the challenges of earth warming and climatic changes caused by these emissions. This thesis work is a computational study of adsorption-separation of CO2 from an N2/CO2 gas. A detailed one-dimensional, transient mathematical model has been formulated to include the heat and mass transfer, the pressure drop and multi-component mass diffusion. The model has been implemented on a MATLAB program using second order discretization. Validation of the model was performed using a complete experimental data set for carbon dioxide separation using activated carbon and zeolite 13X. Simulation of the adsorption breakthrough experiment, adsorptive storage and pressure swing adsorption on fixed bed have been carried out to evaluate the capacities of Mg-MOF-74, MOF-5 and MOF-177 for CO2 capture with varying feed gas temperature and pressure. A novel method for PSA with heat regeneration system is also presented here in. Feed temperature ranges from 28oC to 150oC while feed pressure ranges from 1 bar to 50 bar. The results show the superiority of MOF adsorbent in comparison to activated carbon and zeolites.



Item Type:Thesis (Masters)
Subjects:Chemistry
Chemical Engineering
Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor:BEN-MANSOUR, RACHED
Committee Members:Antar, Mohammed and Laoui, Tahar
ID Code:139554
Deposited By:OLUFEMI EYITOPE BAMIDELE (g201306150)
Deposited On:20 May 2015 07:56
Last Modified:20 May 2015 07:56

Repository Staff Only: item control page