انجام پروژه ادسیم

اسپن ادسیم چیست ؟

اسپن ادسیم یک نرم افزار شبیه ساز از خانواده‌ی اسپن است که برای شبیه‌سازی فرآیندهای مختلف جذب سطحی مورد استفاده قرار می گیرد. در حال حاضر نام این نرم افزار توسط شرکت اسپن به اسپن ادزورپشن (به انگلیسی Aspen Adsorption) تغییر داده شده است. این نرم افزار امکان شبیه سازی و بهینه سازی برای طیف گسترده ای از فرآیندهای جذب گاز سطحی را فراهم می‌کند. تفاوتی ندارد فرآیند جذب از فاز گاز باشد و یا فاز مایع؛ این نرم افزار با پشتوانه‌ی اسپن پراپرتیز (به انگلیسی Aspen Properties) خواص فیزیکی شیمیایی سیال را توسط روابط قوی موجود در دیتابانک خود محاسبه و در شبیه‌سازی مورد استفاده قرار می‌دهد. جمله جذب واکنشی، شبیه‌سازی فرآیندهای تبادل یونی و فرآیندهای جذب چرخه‌ای از جمله قابلیت‌های این نرم افزار می‌باشد. همچنین مدل سازی جذب همراه با نوسان فشار (Pressure Swing Adsorption) و مدلسازی جذب همراه با نوسان دما (Temperature Swing Adsoption) از جمله دیگر قابلیت‌های این نرم‌افزار است. در نهایت می‌توان به توانایی نرم‌افزار در تخمین پارامترهای تجربی اشاره کرد. با وارد کردن داده‌های تجربی به نرم افزار می‌توان مقادیر پارامترهای بهینه‌ی معادلات را محاسبه و برای بهبود دقت پیش بینی نرم افزار از آن استفاده کرد.

مدل‌های موجود در نرم‌افزار

یکی از مزایای ویژه‌ی نرم افزار اسپن، وجود بسته خواص فیزیکی قدرتمند در نرم‌افزار است که موجب بهبود محاسبات خواهد شد. تمام این خواص در بخش Aspen Properties ذخیره شده و تمام ماژول‌های اسپن قادر به استفاده از آن می‌باشند. انتخاب یک بسته‌ی خواص فیزیکی دقیق در مدلسازی جذب سطحی موجب افزایش دقت نتایج خواهد شد. زیرا لازم نیست از برخی پارامترهای همچون تغییر حجم و حرارت آزاد شده به دلیل تغییر غلظت صرف نظر کرد. همچنین انواع هندسه‌های مختلف ستون از جمله ستون محوری، ستون تخت افقی و تخت شعاعی در شبیه‌ساز موجود است. برای تعریف صحیح از نفوذ محوری، طیف گسترده‌ای از مدل‌های جنبشی و روابط انتقال جرم از جمله مقاومت توده‌ای، نفوذ در تخلخل‌های میکرو و ماکرو، و ایزوترم‌های مختلف در شبیه ساز موجود است.

مزایای شبیه‌سازی

با انجام شبیه سازی فرآیند جذب در نرم‌افزار اسپن می‌توان درک بهتری از آن چه در شرایط فیزیکی رخ می‌دهد به دست آورد. یک شبیه‌سازی دقیق از فرآیند موجب کاهش هزینه مطالعاتی جهت یافتن راهکارهای بهبود عملکرد سیستم خواهد شد. در فرآیندهای چرخه‌ای که نیاز به مدیریت ظرفیت جذب در بسترهای موازی داریم، شبیه سازی موجب رسیدن به تخمین دقیق تر از میزان و زمان مورد نیاز پاکسازی (به انگلیسی Purge) کردن ستون است. همچنین با شبیه‌سازی می‌توان حجم جاذب مورد نیاز برای ستون‌های موازی را به درستی محاسبه کرد.

در نهایت هدف شبیه سازی اسپن ادسیم افزایش بازده و نرخ تولید است. مطابق مطالبی که خود شرکت اسپن اعلام کرده، با مدلسازی اسپن ادسیم در مواردی می‌توان تا 25% بازده را افزایش داد. از دیگر خدمات ما در فرآیند پروژه انجام پروژه شبیه سازی با نرم افزار اسپن پلاس است.

جذب سطحی

فناوری های مختلفی برای جداسازی ترکیبات ارائه شده است. تقطیر سرآمد این حوزه است و برای جداسازی های زیادی از آن استفاده می شود. اما گاهی نیاز داریم ترکیباتی با غلظت پایین را جداسازی کنیم. همچنین گاهی ایجاد یک فاز در ماده بسیار سخت است. به عنوان مثال، مایع سازی گازها نیاز به مقدار حرارت بالایی دارد. به همین دلیل در این موارد از تقطیر نمی توان استفاده کرد. از روش های دیگری برای جداسازی گازها و غلظت های پایین استفاده می شود. جذب سطحی یکی از این روش ها می باشد. در جذب سطحی می توان غلظت های پایین از یک ماده را به صورت انتخابی از اجزای دیگر جدا کرد. همچنین در جداسازی با استفاده از جذب سطحی، نیاز به تغییر فاز نداریم و اختلاف برهمکنش ترکیبات با سطح جاذب موجب جداسازی می شود.

تولید هیدروژن با خلوص بالا از گاز با 70 تا 90% خلوص، از موارد کاربرد جذب سطحی است. در این فرآیند از روش جذب سطحی نوسانی استفاده می شود. تقریبا 85% تولید هیدروژن جهان هر ساله با این روش تولید می شود که نشان دهنده ی کارایی بالای این روش است.

مدلسازی جذب سطحی

تئوری های مختلفی برای پیش بینی تعادلی جذب سطحی چند جزئی با استفاده از ایزوترم های مختلف ارائه شده است. از جمله تئوری که توسط مایرز و پرازنیتز (به انگلیسی Prausnitz) ارائه شده است. این تئوری بر اساس تئوری محلول‌های ترمودینامیکی می‌باشد و از مدل‌های جذب تجربی جذب سطحی متفاوت است. نسخه‌های مختلفی از این تئوری ارائه شده، که توسط مایرز و پرازنیتز شروع و توسط  لوان و ورمویلن برای سیستم‌های دو جزئی ادامه یافته. همچنین نسخه‌های دیگری مثل Fast IAST برای بهبود سرعت محاسبات ارائه شده است.