مدل سازی فرایند جذب سطحی مرکاپتان های سبک از گاز طبیعی با استفاده از مدل شبکه-حفره

استفاده از مدل شبکه- حفره در شبیه سازی فرایندهای شامل جامد و سیال از جمله فرایندهای کاتالیستی، فیلتراسیون و جذب سطحی رو به گسترش است. مدل های گسسته و پیوسته برای بدست آوردن اطلاعاتی از مکانیسم انتقال جرم در محیط های متخلخل به کار برده می شوند. در مدل های پیوسته محیط متخلخل به عنوان یک ماده پیوسته به حجم v در نظر گرفته می شود، که از حجم حفره ها بسیار بزرگتر بوده اما در مقایسه با حجم کل جسم کوچک می باشد. خصوصیات موثر چنین محیط پیوسته ای با متوسط گیری از در کل محیط جسم بدست می آید. مهمترین محدودیت این روش، در نظر نگرفتن ارتباط بین حفره ها و همچنین تغییر حجم حفره در طی فرایند می باشد. یک تابع چگالی احتمال (pdf) برای بدست آوردن توزیع اندازه حفره ها با شعاع متوسط ra مورد استفاده قرار گرفت. در این نوع شبیه سازی ها برخلاف روش های پیوسته، اطلاعات دقیقی از ضریب نفوذ موثر و ضریب پیچش به دست می آید. در مدل شبکه حفره، ساختار جامد متخلخل به صورت یک شبکه منظم سه بعدی است، که از گره هایی تشکیل شده و این گره ها توسط حفره هایی به یکدیگر متصل شده اند. در این رساله جذب مرکاپتان های سبک روی کربن فعال در یک شبکه سه بعدی، از ضریب نفوذ و ضریب پیچش در شرایط نفوذ نودسن، نفوذ جریان ویسکوز و نفوذ سطحی به دست می آید. در فرایند جذب سطحی، با جذب مولکول های جذب شونده در داخل حفره های جاذب، حفره های ریزجاذب مسدود می گردد و در نتیجه بر نفوذپذیری ذرات در داخل جاذب تاثیر می گذارد. بنابراین در این مدل سازی تاثیر مولکول های جذب شده (متیل مرکاپتان) بر سطح مقطع حفره ها بررسی شده است. از یک گاز بی اثر (هلیوم) برای بدست آوردن مشخصات جاذب استفاده گردید. همچنین نفوذپذیری برای گاز هلیوم که شامل نفوذپذیری نودسن و جریان ویسکوز می باشد، بر حسب فشار بدست آمد و ملاحظه گردید که نفوذپذیری گاز هلیوم نسبت به فشار بصورت خطی بدست می آید. همچنین ملاحظه گردید که نتایج پیش بینی شده نسبت به مدل یک بعدی، تطابق بهتری با داده های تجربی نشان داد. نتایج نشان دهنده آن است که چنانچه کسر جذب شده کوچک باشد، می توان از تغییرات ضریب نفوذ موثر (تا زمان اشباع) با زمان و مکان صرف نظر کرد. همچنین نتایج شبیه سازی گازهای غیرقابل جذب نسبت به گازهای قابل جذب تطابق بهتری با داده های آزمایشگاهی نشان دادند که به دلیل تاثیر فرایند جذب بر کاهش حجم حفره ها می باشد.