Polymer-grade propylene production through temperature swing adsorption: Molecular simulation and techno-economic analysis

摇摆 吸附 聚合物 生产(经济) 化学工程 材料科学 热力学 工艺工程 化学 复合材料 有机化学 工程类 机械工程 物理 经济 宏观经济学
作者
Sara Abasi,Mohammad Reza Khosravi‐Nikou,Ahmad Shariati
出处
期刊:Chemical Engineering Science [Elsevier]
卷期号:295: 120201-120201 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.ces.2024.120201
摘要

Producing polymer-grade propylene from the propylene-rich mixtures can be quite challenging since the most commonly employed technology, distillation, requires high-energy input and is expensive. Therefore, identifying less-costly, efficient, and environmentally friendly methods, such as the use of the adsorptive process, is highly desirable. In this regard, six pure silica zeolites (AFV, AST, AVL, IFR, LEV, and SWY) as propane selective adsorbents are investigated for the separation of 10 mol.% propane and 90 mol.% propylene mixture. Molecular simulation Monte Carlo (MC) is used to calculate framework structure parameters such as pore volume, surface area, and framework density of pure silica zeolites. Also, adsorption isotherms, propane selectivity, and working capacity are presented using MC calculations. The Langmuir-Freundlich isotherm model is utilized to calculate isotherm parameters. A system model is implemented in Aspen Adsorption software (version 11) and breakthrough curves are achieved. The Temperature Swing Adsorption (TSA) cycle is simulated and key performance parameters such as propylene purity, recovery, and productivity for all six silica zeolites are calculated. Finally, economic analysis of the TSA process is performed using the Aspen Capital Cost Estimator (version 11) and Aspen Process Economic Analyzer (version 11) and compared with the cost of the conventional distillation process. Results showed that the capital cost and operating cost of temperature swing adsorption are 42.3 % and 91.37 % less than those of distillation, respectively.

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