پایان نامه تصفیه گاز مربوطه  به صورت فایل ورد  word و قابل ویرایش می باشد و دارای ۲۲۳  صفحه است . بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود پایان نامه تصفیه گاز نمایش داده می شود، علاوه بر آن لینک مقاله مربوطه به ایمیل شما نیز ارسال می گردد

فهرست مطالب

چکیده ‌ه
پیشگفتار ‌و
فصل اول: مقدمه ۱
فرایند کلی سیستم فرآورشی گاز ۱
کیفیت گاز شیرین استاندارد ۱
انواع روشهای تصفیه گاز ۲
جذب در فاز جامد ۲
جذب در فاز مایع ۳
عوامل موثر در انتخاب فرایند شیرین سازی ۴
فاکتورهای اقتصادی در تصفیه گاز ۵
فصل دوم: فرایندهای آمین ۶
مقدمه ۶
آلکانول آمین ها ۶
شیمی فرایند ۱۱
شرح کلی فرایند آمین ۱۲
وظایف دستگاهها در پالایشگاه گاز ۱۵
تفکیک گرهای گاز ترش ورودی ۱۵
برج تماس با آمین ۱۶
دستگاه تفکیک گر گاز شیرین ۱۶
مخزن انبساط آمین ۱۷
خنک کننده آمین ۱۷
برج احیاء آمین ۱۷
جوشاننده برج احیاء ۱۸
سردکننده سیستم برگشتی ۱۸
جداکننده و پمپ سیستم برگشتی ۱۸
صافی ها ۱۸
دستگاه ریکلیمر ۱۸
فرایندهای جدید آمین ۱۹
فرایند سولفینول (Sulfinol) 19
فرایند SNPA-DEA 21
فرایند Diglaycolamine 22
مقایسه آلکانول آمینها ۲۴
کاربردهای جذب انتخابی ۲۶
مشکلات عملیاتی واحدهای آمین ۲۷
خوردگی ۲۷
روشهای پیشگیری از خوردگی ۲۸
پدیده کف کنندگی ۳۰
اتلاف مواد شیمیایی ۳۲
حلالیت گازهای غیراسیدی ۳۳
نرسیدن به مشخصات معین در واحد ۳۳
واکنشهای غیر قابل احیاء ۳۴
کربنیل سولفید (COS) 34
ناخالصیهای بصورت ذرات جامد ۳۵
فصل سوم: سایر فرایندهای تصفیه ۳۷
مقدمه ۳۷
شیرین سازی بوسیله بسترهای جامد ۳۷
فرایندIron Oxide (Sponge) 37
غربال مولکولی (Molecular Sieves) 39
استفاده از غربالهای مولکولی برای شیرین سازی ۳۹
مکانیزم جذب ۴۱
فرایند حذف مرکاپتانها ۴۲
فرایند EFCO 42
احیاء ۴۴
فرایند سرد کردن ۴۵
پارامترهای موثر در جذب ۴۵
فرایند Lo-cat 48
حذف H2S از گاز طبیعی بوسیله Fe3+ (Lo-cat) 48
مقایسه روش Lo-Cat با روش Iron-Sponge 48
شرح فرایند Lo-Cat 49
روشهای جذب فیزیکی ۵۰
فرایند شیرین سازی از طریق جذب فیزیکی گازهای اسیدی ۵۰
فرایند Water Absorption 52
فرایند Fluor Solvent 53
فرایندSelexol 56
فرایند Purisol 58
فرایند Rectisol 59
فرایند Estasolvan 60
فرایند های کربنات ۶۱
فرایند کربنات داغ ۶۱
فرایند Split-stream 64
فرایند Two-Stage 64
فرایند Catacarb 65
فرایند Benfiled 65
فرایند DEA- Hot Carbonate 66
فرایندهای Giammarco- Vetrocoke 66
شیمی فرایند ۶۷
احیاء بوسیله بخار ۶۷
احیاء بوسیله هوا ۶۸
فرایند Seaboard 69
فرایند Vacuum Carbonate 70
فرایند Tripotassium Phosphate 71
فرایند Sodium Phenolate 71
فرایند Alkazid 71
فصل چهارم: شبیه سازی فرایند ۷۳
مقدمه ۷۳
شبیه سازی فرایند شیرین سازی گاز طبیعی توسط محلول آمین ۷۴
شرح فرایند : ۷۵
شبیه سازی فرایند حلال DEA : 75
فصل پنجم: بررسی پارامترهای موثر بر برج جذب و تحلیل شرایط بهینه آن ۸۷
مقدمه ۸۷
بررسی تغییرات دما در طول برج ۸۷
بررسی تغییرات فشار در طول برج ۹۰
بررسی تغییرات غلظت گازهای اسیدی در طول برج ۹۰
بررسی تاثیر پارامترهای طراحی ۹۲
تاثیر دمای آمین ورودی ۹۲
برج جذب با حلال DEA در فرایند ۹۲
برج جذب با حلال MDEA 105
تاثیر غلظت آمین ورودی ۱۱۴
برج جذب با حلال DEA 114
برج جذب با حلال MDEA 124
برج جذب با حلال DEA در فرایند ۱۳۴
تاثیر دبی آمین ورودی ۱۵۱
برج جذب با حلال DEA 151
برج جذب با حلال MDEA 160
برج جذب با حلال DEA در فرایند ۱۶۹
تاثیر فشار آمین ورودی ۱۸۳
برج جذب با حلال DEA 183
برج جذب با حلال MDEA 192
برج جذب با حلال DEA در فرایند ۲۰۰
فصل ششم: بررسی، نتیجه گیری و پیشنهاد ۲۰۱
مراجع. ۲۰۳
فهرست شکلها ۲۰۶

مراجع.

۱- R. L. Kent and B. Eisenberg, “Hydrocarbon Processing”,5(1976), pp87-96

۲- Y. G. Li, A. E. Mather, “Ind. Eng. Chem. Res. “, 1996, pp4804

۳- Y. G. Li, A. E. Mather, “Ind. Eng. Chem. Res. “, 1996, pp2760

۴- Kohl.A.L., Riesenfeld.F.C, “Gas Purification”,3^rd edition, Gulf Publication Company,1979.

۵- Maddox,R., ” Gas and Liquid Sweetening” Second edition. Campbell, 1977..

۶-Campbell, Morgan.J,” gas Conditioning and processing”,۵^th edition, Norman, Oklahoma: Campbell Petroleum,1976.

۷- Xomeritakis.G,Tasi.C.Y, Brinker.C.J,” Microporous sol-gel derived aminosolicate membrane for enhanced carbon dioxide separation”, Separation and Purification Technology 42,2005.

۸- Mandal.B.P, Biswas.A.K., Bandyopadhyay.S.S,”Selective absorption of H₂S  from gas strems containing H₂S and CO₂ into aqueous solutions of N-methyldiethanolamine and 2- amino-2- methyl-1- propanol”, Separation and Purification Technology 35,2004

۹- غلامی، محمدرضا، ” بهینه سازی و شیرین سازی واحد شیرین سازی گاز طبیعی”، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان (دانشکده مهندسی شیمی)، ۱۳۷۹٫

۱۰- واروئی، عبدالجلیل، “استفاده از غربالهای مولکولی برای شیرین سازی گاز طبیعی ترش و مقایسه روشهای جذب سطحی با روشهای جذب همراه با واکنش”، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ۱۳۷۶٫

۱۱- ظریف خیاط مشهدی، نرگس، “تعیین پارامترهای موثر شیرین سازی گاز ترش پارس جنوبی با استفاده از محلول MDEA،۱۳۸۳٫

.

۱۲- منتظر رحمتی، محمد مهدی، حسینی نسب، سید علیرضا، ” امکان سنجی جایگزینی حلال MEA به جای DGA در واحد شیرین سازی پالایشگاه اراک”، نشریه فرایند نو،۱۳۸۵٫

پیشگفتار

علاوه بر جدا کردن آب ، نفت و NGL یکی از مهمترین بخش های فرآوری گاز جدا کردن دی اکسیدکربن و گوگرد می باشد. گازهایی که از منابع نفتی حاصل می شوند، عمدتا حاوی مقادیر متفاوتی سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن هستند. این گاز طبیعی به دلیل بوی بد حاصل از محتویات گوگردی آن «گاز ترش» نامیده می شود.

 وجود _۲CO به مقدار زیاد و H₂S حتی به مقدار کم، باعث اشکالات فراوانی می شود. گاز ترش به علت محتویات گوگردی آن که می تواند برای تنفس بسیار خطرناک و سمی باشد گاز نامطلوبی بوده و به شدت باعث خوردگی می شود. علاوه بر این گوگرد موجود در گاز ترش می تواند استخراج شود و به عنوان محصول جانبی به فروش برسد. گوگرد موجود در گاز طبیعی به صورت سولفید هیدروژن (H₂S) می باشد و معمولاً اگر محتویات سولفید هیدروژن از میزان ۷/۵ میلی گرم در یک متر مکعب از گاز طبیعی بیشتر باشد گاز طبیعی ،گاز ترش نامیده می شود. فرایند جدا کردن سولفید هیدروژن از گاز ترش به طور معمول «شیرین سازی گاز» نامیده می شود.

 فرایند اولیه شیرین سازی گاز طبیعی ترش کاملاً شبیه فرایند های آب زدایی به کمک گلیکول و جذب NGL می باشد. اگر چه اکثراً شیرین سازی گاز ترش شامل فرایند جذب آمینی می باشد، ممکن است از خشک کننده های جامد مانند اسفنج های آهنی برای جدا کردن سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن استفاده می شود. گوگرد می تواند فروخته شود و یا اگر به عنصر سازنده اش تجزیه شود مورد استفاده قرار گیرد. عنصر گوگرد به شکل پودر زرد رنگی می باشد که اغلب می توان آن ها را به صورت تپه های بزرگی در نزدیکی تاسیسات فرآوری گاز مشاهده کرد.

در این تحقیق در فصل اول به ارائه مقدمه ای در زمینه شیرین سازی گاز و نیز انواع روشهای آن پرداخته خواهد شد. پس از آن در فصل دوم به صورت اختصاصی به فرایندهای آمین پرداخته می شود و در فصل سوم به ارائه سایر روشهای شیرین سازی گاز پرداخته می شود. در فصل چهارم جهت مشاهده دقت نرم افزار HYSYS در شبیه سازی فرایند شیرین سازی این فرایند توسط این نرم افزار شبیه سازی می شود و نتایج آن با داده های موجود توسط شرکت سازنده مقایسه می گردد. در فصل پنجم به بررسی پارامترهای موثر روی برج جذب پرداخته می شود و در فصل ششم به بحث، نتیجه گیری و ارائه پیشنهاد برای کارهای بعدی پرداخته می شود.

فرایند کلی سیستم فرآورشی گاز

گاز ترش پس از استحصال از چاهها در اولین مراحل فراورشی وارد سیستم های تفکیک می شود که می تواند هم در سر چاه و هم در ورودی پالایشگاه قرار داشته باشد. وظیفه تفکیک کننده ها جداکردن مایعات و جامدات از گازها می باشد. گاز ترش وارد فرایند تصفیه شده و گازهای اسیدی آن به واحد بازیافت گوگرد فرستاده می شود. گاز شیرین نیز وارد واحد نم زدایی گشته تا رطوبت آن به حد استاندارد (lbMMScf10-8)  برسد و آماده بهره برداری شود.

کیفیت گاز شیرین استاندارد

کیفیت برای گازهای تصفیه شده استاندارد معمولا جداسازی ترکیبات گوگرد و گاز کربنیک را تا مقادیر به شرح زیر طلب می نماید:

هیدروژن سولفوره: مطابق استانداردهای صنعت گاز حداکثر برابر با ربع گرین در یکصد فوت مکعب گاز می باشد.

واحد گرین (Grain) بیشتر در صنعت داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد. هر پوند معادل ۷۰۰۰گرین می باشد بنابراین مقدار ربع گرین در یکصد فوت مکعب گاز استاندارد حدود ۶-۱۰*۴ مول H₂S در بر دارد. این مقدار معادل با ppm 4 حجمی می باشد. مقدار وزنی H₂S در گاز بستگی به چگالی دارد. برای گاز طبیعی ترش با چگالی ۶۵/۰ مقدار H₂S در گازهای شیرین استاندارد برابر با ppm7 وزنی می باشد. در سیستم متریک در گاز با یک چهارم گرین H₂S حدود mg6  H₂S در هر متر مکعب گاز وجود دارد. در فشار psig1000 (69بار) فشار جزیی H₂S در گاز با یک چهارم گرین H₂S برابر با۲/۰ میلیمتر جیوه می باشد.

مرکاپتان: کمتر از ربع گرین در یکصد فوت مکعب گاز

کل مشتقات گوگردی: کمتر از پنج گرین در یکصد فوت مکعب گاز

گاز کربنیک: تا مقدار کمتر از ۲% مولی در گاز طبیعی و کمتر از ppm500 تا ppm1000 برای تغذیه به کارخانجات پتروشیمی

انواع روشهای تصفیه گاز

روشهای تصفیه گاز را می‌توان به دو دسته کلی زیر تقسیم کرد:

 ۱- جذب در فاز جامد (Adsorption)

جذب فیزیکی

جذب شیمیایی

  ۲- جذب در فاز مایع (Absorption)

جذب فیزیکی

جذب شیمیایی

جذب در فاز جامد

جذب سطحی یا جذب در فاز جامد یکی از روشهای تصفیه گاز است که در آن گازهای اسیدی و ناخالصیهای همراه گاز بعلت وجود گرادیان غلظت از جریان گاز به سطح جامد منتقل می‌گردند. در دماهای معمولی پدیده جذب بدلیل ایجاد نیروهای بین مولکولی میان مولکولهای جذب‌شونده و جاذب صورت می‌گیرد و در این شرایط پیوند شیمیایی جدیدی شکل نمی‌گیرد. به این نوع جذب، جذب سطحی فیزیکی گفته می‌شود. جاذب‌ها مواد طبیعی یا مصنوعی هستند که ساختار میکروکریستالی دارند و سطح تماس زیادی در واحد وزن ایجاد می کنند. یکی از متداولترین جاذبهای تجارتی مورد استفاده در این روش، غربالهای مولکولی هستند که معمولا سطح تماسی معادل ۶۵۰ تا ۸۰۰ متر مربع به ازاء هر گرم جاذب ایجاد می‌کنند.

مهمترین ویژگی غربالهای مولکولی انتخاب‌پذیری آنها در مورد ترکیبات غیر اشباع و قطبی می‌باشد. ترکیبات قطبی مانند آب، دی‌اکسید کربن، سولفیدهیدروژن، دی‌اکسید سولفور، آمونیاک، سولفید‌کربنیل و مرکاپتانها در حضور ترکیبات غیر قطبی مانند اجزاء گاز طبیعی و هیدروژن براحتی توسط غربالهای مولکولی جذب می‌شوند.

اگر پدیده جذب سطحی در دماهای بالاتر ( بیش از °C200 ) صورت گیرد انرژی فعالسازی کافی برای تشکیل یا شکستن پیوندهای شیمیایی وجود دارد و اگر این مکانیزم بر نیروهای جاذبه بین مولکولی غلبه کند، جذب سطحی شیمیایی وجود خواهد داشت. در این روش جاذب نقش کاتالیست واکنش را دارد و معمولا ترکیبات حاصل از این واکنش به اندازه ناخالصیهای اولیه مضر نیستند و بهمین علت می‌توانند در جریان گاز باقی بمانند و یا بگونه‌ای هستند که به سادگی از جریان گاز حذف می‌شوند.

یکی دیگر از روشهای جذب سطحی شیمیایی که در شیرین‌سازی گاز ترش مورد استفاده قرار می‌گیرد واکنش اکسیداسیون در حضور اکسید آهن می‌باشد. در این روش کلیه ترکیبات سولفوردار مانند سولفید هیدروژن، مرکاپتانها، سولفید کربنیل، کربن به سولفید و تیوفن‌ها به گوگرد خالص و یا اکسیدهای گوگرد تبدیل می‌گردند.

فرایند جذب سطحی شیمیایی بسیار گران است و با توجه به نوع تقاضا و در ظرفیتهای نسبتا کم مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مزیتهای مهم این روش کیفیت بسیار بالای جذب ناخالصی‌هاست و بهمین علت این روش معمولا وقتی مورد استفاده قرار می‌گیرد که مسایل محیط زیست اهمیت زیادی داشته باشد و یا گاز شیرین با خلوص بالا مورد نیاز باشد.

جذب در فاز مایع

جذب در فاز مایع معمولترین روش شیرین‌سازی گاز در پالایشگاهها و فرایندهای تصفیه گاز می‌باشد. فرایندهای جذب در مایع به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شوند. در روش جذب فیزیکی ناخالصیهای جریان گاز از طریق ایجاد نیروهای بین‌ مولکولی در فاز مایع حل می‌شوند. از مزیت‌های مهم این روش مصرف انرژی کم در قسمت احیاء و عدم تخریب حلال مصرفی می‌باشد. اکثر فرایندهای این گروه مانند فرایندهای Selexol و Sulfinol تحت لیسانس شرکتهای مختلف می‌باشند.

 در فرایند جذب شیمیایی در فاز مایع عموما از محلولهای آلکانول آمین بعنوان جاذب استفاده میگردد. استفاده از آلکانول آمینها برای اولین بار در سال ۱۹۳۰ و توسط شخصی به نام باتومز،Battoms ، مطرح شد. این مواد بعلت ارزان بودن و نیز خاصیت واکنش جذب در صنعت شیرین سازی گاز به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند.

دی اتانول آمین (DEA) و مونو اتانول آمین (MEA) دارای بیشترین مصرف تجارتی در تصفیه گاز هستند. تری اتانول آمین (TEA) به علت فعالیت کمتر، وزن مولکولی نسبتا بالا و عدم پایداری کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. متیل دی اتانول آمین (MDEA) در سال ۱۹۵۰ توسط کوهل،Kohel ، مصرف شد و در سالهای اخیر بشدت در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است.

آمینهای با عناوین تجارتی و فرمولهای اختصاصی مانند Ucarsol و aMDEA نیز وجود دارند که مخلوطی از آمینها، مواد ضد خوردگی، ضد کف و افزودنی های فعال ساز می باشند و از کارایی جذب بسیار بالایی برخوردار می باشند.

عوامل موثر در انتخاب فرایند شیرین سازی

تصفیه گاز شامل جداسازی ناخالصیهای اسیدی مانند H₂S ، ‍_۲CO ، SO₂ و ترکیبات آلی گوگرد و ناخالصیهای دیگر می باشد. ناخالصیها به منظور جلوگیری از خوردگی، بسته شدن و بلوکه شدن جریان گاز و سمی بودن آنها، بایستی از جریان گاز طبیعی بوسیله روشهای مختلف جدا گردند. فرایند باید بگونه ای باشد که به حد نشانه خلوص (Cleanup Target) برسیم. پارامترهای مختلف برای انتخاب فرایند شیرین سازی بدین صورت است:

نوع ناخالصی که باید از گاز جدا گردد.

میزان غلظت ناخالصی و حد نشانه خلوص گاز.

جذب انتخابی گازهای اسیدی.

میزان گاز ترش و شرایط دما و فشار گاز.

عملی بودن و مطلوب بودن واحد بازیافت گوگرد.

اقتصادی بودن فرایند.

اغلب ترکیبات گازهای اسیدی H₂S و ‍_۲CO  و همچنین مرکاپتانها و دی سولفید کربن و یا سولفیدکربنیل می باشند. بسته به نوع ناخالصی، تنها از بعضی روشها می توان استفاده کرد. واکنشهای برگشت ناپذیر محلول شیرین سازی و یا جدا شدن گازهای اسیدی از حلال سبب می شود که بسیاری از فرایندها غیر عملی و غیر اقتصادی گردند. برخی از فرایندها قابل اجراء برای جداسازی مقادیر زیاد گازهای اسیدی هستند. در برخی از فرایندها به مشخصات گاز استاندارد خطوط لوله نخواهیم رسید. برخی فرایندها ظرفیت جذب گازهای اسیدی در حد میلیونیم را دارند و پاره ای تنها در مورد غلظتهای کم گاز اسیدی در گاز ترش می توانند عمل کنند. یک عامل انتخاب فرایند، انتخابی بودن جذب یک جزء از گازهای اسیدی در مقابل اجزاء دیگر می باشد. در مواردی هم انتخابی بودن مهم نیست و تمام اجزاء باید جدا شوند.

مطلوب بودن و امکانپذیر بودن واحد بازیافت گوگرد، موضوع دیگری است که انتخاب فرایند را با محدودیت مواجه می نماید. تا سال ۱۹۷۰ تصمیم بر سر اینکه وجود واحد بازیافت گوگرد به دنبال واحد شیرین سازی امری اقتصادی است یا نه، مشکل بود. اگر تقاضایی برای گوگرد تولید شده وجود داشت و یا قیمت گوگرد از نظر اقتصادی کفایت می کرد آنگاه واحد گوگرد نصب می گردید و در صورت اقتصادی نبودن گازهای اسیدی به هوا تخلیه می گردید و در بیشتر مواقع سوزانده می شد.

با پیدایش مساله بزرگتری چون محیط زیست، ذهنیت تولید گوگرد تغییر پیدا کرد. در اغلب کشورهای صنعتی تبدیل هیدروژن سولفوره به گوگرد از لحاظ گوگرد از لحاظ محیط زیست مهمتر از مساله اقتصادی است.

فاکتورهای اقتصادی در تصفیه گاز

مقدار حلال در گردش از فاکتورهای اقتصادی مهم در تصفیه با حلالهای شیمیایی است. میزان حلال در گردش در تعیین اندازه پمپها، خطوط لوله، مبدلها، برج احیاء، و در نتیجه در میزان سرمایه کارخانه نقش مهمی دارد. میزان حلال در میزان انرژی ریبویلر و مقدار بخار، نقش تعیین کننده دارد چرا که انرژی حرارتی ریبویلر با میزان حلال، مستقیما تناسب دارد. سرعت انتقال جرم نیز بر روی ارتفاع برج و میزان بخار مصرفی در ریبویلر اثر مستقیم دارد. در فرایند جداسازی انتخابی اجزاء اسیدی، سرعت انتقال جرم بسیار مهم است.

از فاکتورهای دیگر که در مسائل اقتصادی نقش دارند می توان خورندگی محلول، قیمت حلال، جنس دستگاهها و غلظت حلال در گردش را نام برد. البته باید توجه داشت که با افزایش غلظت حلال، مساله خوردگی نیز شدت خواهد یافت چرا که با غلیظ تر شدن حلال، میزان جذب گازهای اسیدی بیشتر شده و به دنبال آن خوردگی افزایش می یابد و برای رفع این مشکل باید از بازدارنده های خوردگی استفاده کرد.

تمام مقالات و پایان نامه و پروژه ها به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد.

 جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.