بررسی و آنالیز پارامترهای مختلف بر روی فرآیند DMD پرداخته شده است که در این مرحله، پارامترها، شامل فشار، نسبت دبی مولی H 2S و CO2 ورودی، دبی مولی آب ورودی و نسبت انشعاب پرداخته شده است.
فرآیندهای مختلفی برای گوگردزدایی از نفتا وجود دارد که در مرحله‌ی اول، به آشنایی روند انجام فرآیندهای گوگردزدایی از نفتا و واکنشهای آن پرداخته شده است.، در واقع روشهای متفاوتی برای حذف ترکیبات گوگردار از نفتا وجود دارد نظیر روش تصفیهی شیمیایی، که این روش به سه صورت انجام میشود که این سه روش نظیر، عملیات با اسید سولفوریک ، سود و روش شیرینسازی میباشد. هریک از این روشهای تصفیهی شیمیایی یک فرآیند خاص خودش را دارا میباشد. روشهای مختلفی برای گوگردزدایی از نفتا وجود دارد که برای تعیین نوع روش گوگردزدایی پارامترهای زیر بسیار مهم میباشد.
نوع ترکیبات گوگرددار: بهطور مثال اگر در ترکیبات هیدروکربنی فرآیند گوگرد وجود داشته باشد باید به آن هیدروژن بزنیم که هیدروژن را به H2S تبدیل کنیم و پس از آن با یکی از روشهای گوگردزدایی H2S را از سیستم جذب کنیم. در فرآیندی که در این پروژه طراحی شده است ترکیباتی که بسیار مهم میباشند CO2 و H2S میباشد، وقتی CO2 با H2S واکنش دهند گاز COS تولید میکنند که بسیار گاز سمی و خطرناکی میباشد و اگر حللالی به آن اضافه شود جهت جذب COS، حلال غیر قابل بازیافت میباشد پس باید قبل از اینکه مقاری از حلال را به فرآیند جهت حذف COS به سیستم اضافه میکنیم به استفاده از شرایط عملکردی نظیر دما، فشار و راکتورهای کاتالیستی میتوان مقدار COS را کم کرد و پس از آن حلال را به آن اضافه کرد.
شرایط عملکردی سیستم: در گوگردزدایی از فرآیندهای نفتا بین شرایط عملکردی دما و فشار پارامتری که باید تغییر دهیم فشار میباشد در واقع با استفاده از فشار ما دمای سیستم را تنظیم میکنیم و باید فشارمهپس از آن به بررسی پارامترهای مهم و تعیینکننده در خروجی فرآیند پرداخته شده است چون در بخش بعدی به بررسی این پارامترها نظیر دما، فشاطوری تنظیم گردد که دمای سیستم بین °C 80-40 باشد، در سیستمهای گوگردزدایی هرچه فشار بیشتر باشد سیستم بهتر گوگردزدایی میکند اما اگر فشار سیستم بیشتر از یک حد بال،باشد نمیتواند برروی روند عملکردی سیست تاثیر بگذارد.
نسبت دبی جرمی ترکیبات ورودی: یکی از پارامترهای مهم نسبت دبی جرمی ترکیبات ورودی میباشد، بهطور مثال اگر ترکیبات ورودی شامل H2S و CO2 باشد باید بهگونهای میزان حلال و نسبت ترکیبات را مشخص گردد که بتوان میزان ترکیبات گوگردار خروجی را به حداقل مقدار برساند
یکپارچگی سیستم: یکپارچگی سیستم در طراحی فرآیند بسیار مهم میباشد چون یکپارچگی سیستم موجب این میشود که ترکیبات گوگرددار و مقدار دبی جرمی از حلال که به هدر میرود را به حداقل مقدار خود برساند.
3-6-2)مرحله‌ء دوم: شبیهسازی فرآیند گوگردزدایی از نفتا توسط نرمافزار HYSYS
فرآیند(DMD) که در این پروژه توسط HYSYS طراحی شده است جهت حذف هیدروژن سولفید و دیاکسیدکربن موجود در فرآوردههای هیدروکربنی طراحی شده است. روشهای مختلفی در گوگردزدایی از نفتا با این ترکیبات گوگرددار وجود دارد که تجهیزات به کار رفته در این روشها اختلاف چندانی ندارند و تنها نوع محلول جاذب است که تفاوت دارد. حلالهایی که بیشتر بهکار میروند عبارتند از:
منو اتانل آمین، دی اتانل آمین (DEA) و تری اتانل آمین
دی متیل آمینو پتاسیم استات و متیل آمینو پتاسیم پروپیونات
کربنات پروپیلن
در دمای محیط اکثر این ترکیبات بر اسیدهای H2S و CO2 اثر میکنند. در مرحلهی بازیابی، در دمای حدود °C 110-90 و فشار اتمسفری، این اسیدها از حلال جدا میشوند اما در مرحلهی جذب باید دمای سیستم °C 70-40 و فشار سیستم بین bar 40-20 میباشد.
وقتی از کربنات پروپیلن بهعنوان حلال استفاده میکنیم باید فشار سیستم بالا باشد و دفع مواد از حلال در فشار پایین و دمای بسیار بالا صورت میگیرد.
محلول آمین حاوی H2S و CO2 و سایر ترکیبات گوگردی نظیر مرکاپتانها در دمای °C 90-60 و در دمای bar 40-20 صورت میگیرد و سپس به برج بازیابی ارسال میشود.
شرکت شل، بهجای دی اتانل آمین از دی ایزو پروپیل آمین که در مورد جذب H2S انتخابگری بیشتری دارد، استفاده کرد. این روش اقتصادیتر ات و برای بازیابی حلال نیاز کمتری به بخار آب دارد و حتی در روشهای جدیدتر نیز از دی گلیکول آمین استفاده شده است که مشخصات بهتری ارائه میدهد.
با تمامی مواردی که در بالا اشاره شده است با این حال در صنعت محلولهای اتانل آمین معمولتر است.
محلولهایی که معمولا بهکار میروند عبارتند از منواتانل آمین 15 تا 20% و دیاتانل آمین 20 تا 30% و انتخاب هر یک از این دو با توجه به نکات زیر باید انتخاب شود:
حلالیت H2S و CO2 در محلولهای منواتانل آمین بیشتر از دی اتانل آمین است. بنابراین کاربرد منواتنل آمین امکان کاهش محلول در گردش را میدهد و در نتیجه میتوان از واحد کوچکتری استفاده کرد.
محلولهای منواتانل آمین با بعضی ناخالیها مانند COS ترکیبات غیر قابل بازیافت میدهند که باعث اتلاف آنها میشود بنابراین منواتانل آمین برای تصفیهی گاز طبیعی مناسبتر است و دیاتانل آمین برای گازهای پالایشگاه مناسب میباشد اما این قاعده کلی نیست. در سالهای اخیر با استفاده از مخلوط منو و دی اتانل آمین، کارایی روش جذب افزایش یافته است.
طبق مطالبی که در بالا ارائه شده است، این پروژه گوگردزدایی با استفاده از دیاتانل آمین میباشد که این فرآیند توسط نرمافزار HYSYS بررسی و آنالیز شده است که فرآیند کلی از پروژه در شکل)3 -1( ارائه شده است.

شکل (3-1) فرآیند گوگردزدایی از نفتا توسط نرمافزار HYSYS (در این تحقیق)
همانطور که ارائه شده است این فرآیند شامل دو راکتور کاتالیستی، یک جداکننده سه فازی و یک جداکننده دو فازی میباشد. در این فرآیند محلول آمین در ورودی راکتور کاتالیستی دوم اضافه شده است درواقع هیدروکربن در یک جهت و محلولهای آمین از یک جهت دیگر وارد شده است. در خروجی از راکتور اول، پس از آنکه مقدار COS کاهش یافته است به راکتور دوم محلول دیاتانل آمین همراه با آب به فرآیند اضافه شده است. در این فرآیند H2S و CO2 در یک جهت از فرآیند (فلش دو فازی پایین) و مرکاپتانها نظیر M-Mercaptan و E Mercaptan همراه با هیدروکربن سبک از جهت دیگر فرآیند (فلش سه سه فازی بالا) جمعآوری شده است. بخش زیادی از H2S و CO2 در خروجی از راکتور توسط انشعاب به ورودی راکتور اول بازمیگردد و بخش دیگر از آن به عنوان خروجی به جداساز دو فازی فرستاده شده است و از سیستم خارج شده است که توضیحات بیشتر در تکتک مراحل ارائه شده است.
راکتور کاتالیستی اول: در ابتدا جریان v1 با دما وفشار °C 62.24 و bar 37.71 وارد کاتالیستی شده است. که در این راکتور واکنش زیر صورت گرفته است:
(3-1 )

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   تحقیق درباره ورزشکاران، بهبود عملکرد، گروه کنترل

شکل( 3-2) شماتیک کلی از راکتور کاتالیستی اول و دوم (این تحقیق)
همانطور که در شکل) 3 -2 (ارائه شده است، جریان v1 مجموعی از جریان 1، v5 و 8 میباشد جریان v5 بخشی از خروجی راکتور دوم میباشد وجریان 8، بخشی از جریان خروجی از راکتور اول میباشد. جریان 1، جریانی میباشد که به عنوان ورودی همراه با یکسری از هیدروکربنهای سبک، M-Mercaptan، E-Mercaptan و COS میباشد.
یکی از مهمترین مسائل گوگردزدایی ترکیب COS میباشد که در راکتور کاتالیستی اول با واکنش که در آن صورت گرفته است بتوان آن را با استفاده از محلول دی اتانول آمین آن را جذب کرد. جریانی که وارد راکتور میشود مجموعی از سه جریانی میباشد که در یک همزن قرار گرفته است و پس از آن وارد راکتور شده است که در جدول 3-1 دبی جرمی تمامی ترکیبات در آن اشاره شده است. در راکتور کاتالیستی دما و فشار (bar 37.71 و °C 62.31) طوری تنظیم گردیده است که تمامی جریان ورودی به راکتور کاتالیستی از فاز مایع خارج شده است که تمامی ترکیبات خروجی از فاز مایع در جدول( 3-1 )ارائه شده است.
جدول) 3-1( :ترکیبات ورودی و خروجی از راکتور کاتالیستی اول (این تحقیق)
Mass flow of reactor output (liquid phase) (Kg/hr)
Mass flow of reactor input (Kg/hr)
Component
14/67
6793/60
CO2
32/18
32/18
Ethane
32/45150
32/45150
Propane
0495/467
0495/467
i-Butane
1572/96
1572/96
n-Butane
316/52
31/47
H2S
96/14969
96/14969
H2O
3465/0
1658/9
COS
1384/95
13/95
M-Mercaptan
5047/3
5/3
E-Mercaptan
49/10677
49/10677
DEAmine
همانطور که در جدول )3-1 (ارائه شده است، مقدار دبی جرمی COS در این فرآیند کاهش یافته است و مقدار دبی جرمی H2S و CO2 افزایش یافته است این نتیجهی واکنشی میباشد که در راکتور کاتالیستی ارائه شده است.
همانطور که در شکل) 3-2 (ارائه شده است، پس از خروجی از راکتور اول، به دو شاخه تبدیل شده است که بخشی ازآن (5) وارد ادامهی فرآیند شده است که مقدار دبی جرمی که به ادامهی فرآیند برمیگردد برابر با Kg/hr 45890 میباشد و بخش دیگر (v3)، دوباره به عنوان ورودی به راکتور اول و فلش دو فازی انتهایی بازمیگردد، که مقدار دبی جرمی آن برابر است با Kg/hr 25710/0 در جدول( 3-2 )دبی جرمی ترکیبات جریان 5 و v3 ارائه شده است. دبی جرمی جریان 5 تقریبا دو برابر از جریان v3 میباشد.
جدول) 3-2( :ترکیبات جریانهای 5و v3 خروجی از راکتور کاتالیستی اول (این تحقیق)
Flow v3 (Kg/hr)
Flow 5 (Kg/hr)
Component
074/67
3109/0
CO2
0099/0
315/18
Ethane
25/20
0637/45130
Propane
0169/0
0326/467
i-Butane
0035/0
1538/96
n-Butane
82/51
6789/0
H2S
64/14857
57/109
H2O
0092/0
0039/0
COS
077/31
0612/69
M-Mercaptan
7569/0
74/2
E-Mercaptan
4831/10677
0087/0
DEAmine
جریان 5: جریان خروجی از راکتور کاتالیستی اول میباشد که در ادامهی فرآیند جریان مییابد.
جریان v3 جریان خروجی از راکتور کاتالیستی اول میباشد که به دو انشعاب تبدیل شده است، بخشی از دبی جرمی جریان v3 به عنوان ورودی به راکتور اول و بخشی دیگر از دبی جرمی آن به عنوان ورودی به جداکننده دو فازی فرستاده شده است.
طبق نتایجی که در جدول 3-2 ارائه شده است، تقریبا تمامی دبی جرمی H2S و CO2 به عنوان ورودی به راکتور و فلش دو فازی فرستاده شده است.
مقدار دبی جرمی M-Mercaptan که در جریان 5 قرار دارد 2/2 برابر دبی جرمی M-Mercaptan جریان v3 میباشد، مقدار دبی جرمی E-Mercaptan که در جریان 5 قرار دارد 6/3 برابر دبی جرمی M-Mercaptan جریان v3 میباشد.
میتوان بیان کرد که تقریبا تمامی هیدروکربنهای سبک در جریان 5 قرار دارد و در این فرآیند میزان انشعاب خروجی
از راکتور کاتالیستی اول، طوری طراحی شده است که ترکیبات H2S و CO2 از فلش دو فازی جمعآوری شده است و M-Mercaptan و E-Mercaptan در فلش سه فازی جمعآوری شده است.
تقریبا تمامی دبی جرمی DEAmine خروجی از راکتور کاتالیستی اول میباشد چون در ادامهی فرآیند، به راکتور کاتالیستی دوم DEAmine بههمراه آب به فرآیند اضافه شده است.
جریان v3 از طریق انشعاب 1 (Tee)، به دو شاخه با جریان v4 وvv14 تبدیل شده است، جریان v4، جریانی میباشد که به عنوان ورودی به راکتور کاتالیستی اول برگردانده شده است و جریان vv14، جریانی میباشد که به عنوان ورودی به فلش سه دو فازی فرستاده شده است. دما وفشار
هر دو جریان برابر است با °C 31/62 و bar71/76، و میزان دبی جرمی جریان v4 و vv14 بهترتیب برابر است با Kg/hr 23140 و 2571.
یکی از پارامترهایی که در

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید