پایان نامه کارشناسی ارشد شبیه‌سازی دینامیکی واحد احیا کاستیک و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی پالایشگاه سوم مجتمع گاز پارس جنوبی

متن کامل پایان نامه مقطع ارشد :مهندسی شیمی

گرایش :فرآیند

عنوان : شبیه‌سازی دینامیکی واحد احیا کاستیک و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی پالایشگاه سوم مجتمع گاز پارس جنوبی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شاهرود

دانشکده فنی – مهندسی

 

“M.Sc.”پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – مهندسی فرآیند

عنوان :

شبیه‌سازی دینامیکی واحد احیا کاستیک و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی پالایشگاه سوم مجتمع گاز پارس جنوبی

استاد راهنما :

دکتر عباس خوشحال

استاد مشاور:

دکتر محمود ترابی انگجی

تابستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                      صفحه

چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2

فصل اول : انواع ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع و روش‌های جداسازی آن‌ها………………………………….3

1-1- انواع ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع…………………………………………………………………………….4

1-1-1- ناخالصی‌های اصلی و عمده………………………………………………………………………………………………….5

1-1-2- ناخالصی‌های فرعی و متحمل………………………………………………………………………………………………7

1-2- دلایل جداسازی ناخالصی‌های اصلی سولفور موجود در گاز مایع…………………………………………………..8

1-3- روش‌های جداسازی ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع………………………………………………………9

1-3-1- فرآیندهای خشک……………………………………………………………………………………………………………..13

1-3-1-1- فرآیندهای خشک احیاناپذیر…………………………………………………………………………………………..13

1-3-1-2- فرآیندهای خشک احیاپذیر…………………………………………………………………………………………….15

1-3-1-3- فرآیندهای خشک هیبریدی…………………………………………………………………………………………..17

1-3-2- فرآیندهای مرطوب……………………………………………………………………………………………………………18

1-3-2- 1- سولفورزدایی با حلال‌های شیمیایی (آمین‌ها)………………………………………………………………….19

1-3-2-2- سولفورزدایی با حلال‌های فیزیکی………………………………………………………………………………….20

1-3-2-2-1- حلال فیزیکی سلکسول……………………………………………………………………………………………21

1-3-2-2-2- محلول‌های سودسوزآور…………………………………………………………………………………………….23

1-3-2-3- سولفورزدایی با حلال‌های هیبریدی………………………………………………………………………………..24

1-3-3- جمع‌بندی فرآیندهای شیرین‌سازی گاز مایع…………………………………………………………………………25

فصل دوم : فرآیند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود……………………………………………………………….28

2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..29

2-2- شرح فرآیند مرکاپتان‌زدایی از گاز مایع توسط سود…………………………………………………………………….29

2-2-1- شرح فرآیند واحد استخراج پروپان……………………………………………………………………………………….29

2-2-2- شرح فرآیند واحد استخراج بوتان………………………………………………………………………………………..30

2-2-3- شرح فرآیند واحد احیا کاستیک…………………………………………………………………………………………..32

2-3- واکنش‌های فرآیند مرکاپتان‌زدایی توسط سود…………………………………………………………………………..33

2-3-1- واکنش‌های اصلی……………………………………………………………………………………………………………..33

2-3-2- واکنش‌های فرعی…………………………………………………………………………………………………………….35

2-4- کاتالیست فرآیند مرکاپتان‌زدایی توسط سود……………………………………………………………………………..38

2-5- بررسي عوامل مؤثر بر فرآيند استخراج مركاپتان­ها و تصفيه گاز مايع…………………………………………..40

2-5-1- تعادل فازها و يونيزاسيون اسیدها و بازهاي موجود………………………………………………………………..40

2-5-1-1- تعادل اسیدها و بازهاي موجود در فاز آبي………………………………………………………………………..41

2-5-1-2- تعادل بين فازهاي هيدروكربني و آبي……………………………………………………………………………..43

2-5-2- تأثیر نوع مرکاپتان بر فرآیند استخراج………………………………………………………………………………….48

2-5-3- تأثیر غلظت محلول هیدروکسید بر فرآيند استخراج و واكنش تبديل مرکاپتان‌ها به مرکاپتایدهای‌سدیم………………………………………………………………………………………………………………………….50

2-5-4- مقدار سود مصرفي موردنياز………………………………………………………………………………………………..52

2-5-5- تأثیر دما بر فرآیند استخراج………………………………………………………………………………………………..55

2-5-6- روابط تجربي ارائه‌شده براي ضرايب توزيع و استخراج…………………………………………………………..56

2-5-7- جمع‌بندی عوامل مؤثر بر فرآیند استخراج مرکاپتان از گاز مایع………………………………………………60

2-6- عوامل مؤثر بر فرآیند احیا سود………………………………………………………………………………………………..61

2-6-1- تأثیر غلظت سود بر واکنش تبدیل مرکاپتایدهای‌سدیم به دی‌سولفیدها…………………………………..61

2-6-2- تأثیر غلظت سود بر حلالیت کاتالیست در محلول سود………………………………………………………….63

2-6-3- تأثیر غلظت سود بر نفوذ مرکاپتایدها و رادیکال‌های آزاد……………………………………………………….64

2-6-4- تأثیر دما بر واکنش اکسیداسیون مرکاپتایدهای‌سدیم…………………………………………………………….65

2-6-5- تأثیر دما بر فعالیت کاتالیست در محلول سود……………………………………………………………………….66

2-6-6- تأثیر ساختار مولکولی مرکاپتان بر سرعت واکنش…………………………………………………………………68

2-6-7- تأثیر روش تهیه محلول کاتالیست توزیع‌شده در سود بر سرعت واکنش………………………………….68

2-6-8- تأثیر محیط گازی بر فعالیت کاتالیست CoSPc و سرعت واکنش………………………………………….70

2-6-9- تأثیر سرعت اختلاط محلول کاتالیستی سود و هوا بر سرعت واکنش اکسیداسیون مرکاپتایدسدیم………………………………………………………………………………………………………………………………..71

2-6-10- جمع‌بندی عوامل مؤثر بر فرآيند احيا سود………………………………………………………………………….71

فصل سوم : نتایج تحقیقات پیشین روی فرآیند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود………………………73

فصل چهارم : تشریح شبیه‌سازی و بررسی نتایج حاصل از آن……………………………………………………………………77

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..78

4-2- تشریح شبیه‌سازی…………………………………………………………………………………………………………………81

4-3- مقایسه نتایج شبیه‌سازی با مقادیر طراحی………………………………………………………………………………..89

4-4- بهینه‌سازی متغيرهاي علمياتي بخش احياء سود………………………………………………………………………..91

4-4-1- مقدار بهينه هواي ورودي به بستر اكسيدايزر براي احياء سود………………………………………………….91

4-4-2- مقدار بهینه غلظت محلول سود ورودی به بستر اکسیدایزر برای احیاء سود……………………………..93

4-4-3- مقدار بهینه برای دمای اکسیدایزر……………………………………………………………………………………….95

فصل پنجم : جمع‌بندی مطالب و نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………….96

فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………..100

فهرست منابع غیرفارسی……………………………………………………………………………………………………………………..101

چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………….104

صفحه عنوان به زبان انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………….105

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                      صفحه

جدول 1-1- حداکثر غلظت مجاز برای مرکاپتان‌های سبک و سولفیدهیدروژن…………………………………………….9

جدول 1-2- انواع جاذب‌ها یا حلال‌های مورداستفاده در فرآیندهای شیرین‌سازی گاز مایع………………………….10

جدول 1-3- توانایی جاذب‌ها و حلال‌های مختلف در جداسازی ناخالصی‌های سولفور…………………………………11

جدول 1-4- حلالیت نسبی گازهای مختلف در حلال سلکسول……………………………………………………………….22

جدول 1-5- هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌گذاری موردنیاز برای شیرین‌سازی pbsd 10000 سوخت جت توسط دو فرآیند شیرین‌سازی با سود و شیرین‌سازی با کمک غربال‌های مولکولی………………………………………………..27

جدول 2-1- ثابت تعادلی برای واکنش سولفیدکربنیل و آب……………………………………………………………………..37

جدول 2-2- مقایسه فعالیت و پایداری انواع کاتالیست‌های مورداستفاده در شیرین‌سازی برش‌های هیدروکربنی سبک توسط محلول سودسوزآور…………………………………………………………………………………………………………….39

جدول 2-3- ثابت يونيزاسيون اسيدهاي موجود در تركيبات نفتي در دمای 34 درجه سانتی‌گراد……………………43

جدول 2-4- مقدار اکتیویته آب در غلظت‌های مختلف محلول سود در دمای 32 درجه سانتی‌گراد……………….45

جدول 2-5- ضریب استخراج KE برای مرکاپتان‌ها و سولفیدهیدروژن بر اساس کار yabroff…………………….47

جدول 2-6- ثابت‌های معادله (2-7)……………………………………………………………………………………………………..47

جدول 2-7- حلالیت مرکاپتان‌ها در آب خالص در دمای 20 درجه سانتی‌گراد……………………………………………48

جدول 2-8- ماتريس طراحي و نتايج آزمايشگاهي…………………………………………………………………………………..54

جدول 2-9- مقدار ثابت A برحسب نوع مرکاپتان برای معادله (2-17)……………………………………………………..57

جدول 2-10- مقدار ثابت B برای معادله (2-18)……………………………………………………………………………………58

جدول 2-11- میزان جذب CO+2 به‌عنوان جزء فعال کاتالیست و مقدار تبدیل پروپیل مرکاپتایدسدیم به دی‌سولفید در محلول سود……………………………………………………………………………………………………………………..64

جدول 4-1- مقايسه نتايج طراحي شركت اكْسِنس با نتايج شبیه‌سازی فعلي براي جريان سود ورودي به اكسيدايزر و سود احیاشده خروجي از آن………………………………………………………………………………………………….89

جدول 4-2- مقايسه نتايج طراحي شركت اكْسِنس با نتايج شبیه‌سازی فعلي براي سود احیاشده برگشتي به واحدهاي استخراج………………………………………………………………………………………………………………………………..90

جدول 4-3- مقايسه نتايج طراحي شركت اكْسِِنْس با نتايج شبیه‌سازی فعلي براي جريان هواي خروجي از مخزن جداکننده دی‌سولفیداویل از سود…………………………………………………………………………………………………..90

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                      صفحه

شکل 2-1- دياگرام جريان بخش استخراج…………………………………………………………………………………………….31

شکل 2-2- دياگرام جريان بخش احياء سود…………………………………………………………………………………………..32

شکل 2-3- ساختار مولکولی کاتالیست سولفونیتدکبالت‌فتالوسیانین…………………………………………………………..38

شکل 2-4- مقایسه بین مقادیر ضریب استخراج (KE) تجربی و تئوری به‌دست‌آمده از معادله (2-10)………46

شکل 2-5- حلاليت نرمال‌مرکاپتان‌ها در آب و توزيع مرکاپتان‌ها بين فاز هيدروكربني ایزواکتان و فاز آبی محلول سود 5/0 نرمال…………………………………………………………………………………………………………………………49

شکل 2-6- اثر مقدار و غلظت محلول سود در استخراج مرکاپتان‌ها………………………………………………………….51

شکل 2-7- تغییرات ویسکوزیته محلول سود با غلظت آن……………………………………………………………………….51

شکل 2-8- تأثیر غلظت سود بر واکنش پروپیل‌مرکاپتان و سود………………………………………………………………..52

شکل 2-9- قابليت اشباع سود توسط مرکاپتان‌ها (Y2, Y2)، به‌عنوان يك عامل محدودكننده، برحسب غلظت محلول سود………………………………………………………………………………………………………………………………………….53

شکل 2-10- اثر درجه حرارت بر روي ضريب استخراج متيل و اتيل مرکاپتان‌ها براي سيستم ايزواكتان و محلول سود 25/4 مولار………………………………………………………………………………………………………………………..55

شکل 2-11- اثر درجه حرارت بر روي ضريب استخراج بوتيل‌مركاپتان در سيستم ايزواكتان و محلول سود 5/0 نرمال………………………………………………………………………………………………………………………………………………….56

شکل 2-12- مقدار متغیر B مربوط به معادله 2-18 برحسب مولاریته سود……………………………………………….59

شکل 2-13- ضریب استخراج KE برای مرکاپتان‌های C2,C1 در سیستم ایزواکتان و محلول سود………………60

شکل 2-14- تأثیر غلظت سود بر واکنش اکسیداسیون پروپیل مرکاپتایدهای‌سدیم به دی‌سولفیداویل………….62

شکل 2-15- طیف ماوراءبنفش کاتالیست CoSPc برای 100 میلی‌لیتر محلول سود با غلظت‌های مختلف…..63

شکل 2-16- تغییرات چسبندگی محلول سود با غلظت آن………………………………………………………………………65

شکل 2-17- تأثیر دما بر واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم (سایر پارامترهای عملیاتی ثابت)………..65

شکل 2-18- مقدار جذب جزء فعال کاتالیست (CO+2) و درنتیجه فعالیت کاتالیست بر اساس دما و زمان نگهداری کاتالیست……………………………………………………………………………………………………………………………….66

شکل 2-19- تأثیر دمای نگهداری کاتالیست بر سرعت واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم…………….67

شکل 2-20- تأثیر ساختار مولکولی مرکاپتایدهای‌سدیم بر واکنش اکسیداسیون آن‌ها…………………………………68

شکل 2-21- مقایسه مقدار جذب امواج ماوراءبنفش و درنتیجه فعالیت کاتالیست برای محلول کاتالیستی سود تهیه‌شده به روش‌های مختلف……………………………………………………………………………………………………………….69

شکل 2-22- تأثیر روش تهیه محلول سود و کاتالیست بر سرعت واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم……………………………………………………………………………………………………………………………………..69

شکل 2-23- فعالیت کاتالیست سولفونیتدکبالت‌فتالوسیانین در مجاورت محیط‌های گازی مختلف………………..70

شکل 2-24- تأثیر سرعت اختلاط بر واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم………………………………………71

شکل 4-1- تکمیل اطلاعات ضروری در پوشه Setup……………………………………………………………………………81

شکل 4-2- انتخاب مواد تشکیل‌دهنده جریان‌ها……………………………………………………………………………………..82

شکل 4-3- انتخاب مدل ترمودینامیکی…………………………………………………………………………………………………84

شکل 4-4- تکمیل پوشه مشخصات جریان‌ها………………………………………………………………………………………..85

شکل 4-5- تکمیل پوشه مشخصات تجهیزات……………………………………………………………………………………….86

شکل 4-6- تعریف استوکیومتری واکنش‌ها……………………………………………………………………………………………87

شکل 4-7- تکمیل سربرگ مربوط به ضرایب تعادل واکنش‌ها…………………………………………………………………88

شکل 4-8- تکمیل سربرگ مربوط به ضرایب تعادل نمک‌ها……………………………………………………………………88

شکل 4-9- تأثیر مقدار هوای مورداستفاده بر راندمان احیاء سود……………………………………………………………….93

شکل 4-10- تأثیر غلظت محلول سود بر مقدار احیاء سود……………………………………………………………………….94

شکل 4-11- تأثیر دماي اكسيدايزر بر ميزان احياء سود…………………………………………………………………………99

چکیده

حذف مرکاپتان‌ها از جریان‌های هيدروكربني توسط روش‌های گوناگوني انجام می‌پذیرد. استفاده از محلول سودسوزآور و بسترهاي غربال موکولی ازجمله پركاربردترين روش‌ها هستند. در صنايع نفت و گاز كشور ما، اغلب جهت حذف مرکاپتان‌های سبك از روش شستشو با محلول كاستيك نسبتاً رقيق استفاده می‌شود. در اين پروژه فرآيند احیا کاستیک شرح داده می‌شود و عوامل مؤثر بر این فرآیند بررسی می‌گردد. همچنین در مورد مقدار بهینه پارامترهای عملیاتی این فرآیند بحث می‌شود. غلظت سود مصرفی، دمای عملیات و دبی اکسیژن ورودی به راکتور (اکسیدایزر) مهم‌ترین پارامترهای عملیاتی می‌باشند. نتايج اين مطالعه نشان می‌دهد كه غلظت بهينه سود براي تبديل مرکاپتایدهای‌سدیم به دی‌سولفیدها در حدود 9/1 مول بر ليتر است اما به دلیل چرخش محلول سود در سيستم، مقدار بهينه غلظت سود بايد براي کل سيستم مشخص شود. با توجه به نتايج آزمايشگاهي مقدار بهينه غلظت سود براي مرکاپتان‌زدایی از گاز مايع بين 75/2 و 25/4 مول بر ليتر است. ضمناً دمای پیشنهادی برای خروجی اکسیدایزر 50 درجه سانتی‌گراد می‌باشد؛ بنابراین پروفایل دما در اکسیدایزر 10 درجه سانتی‌گراد خواهد بود. همچنین 06/1 الی 1/1 مقدار استوکیومتری اكسيژن براي سودي كه در ورودي اکسیدایزر داراي ppm 8680 وزني مركاپتايد است، پیشنهاد می‌شود.

مقدمه

هدف از انجام اين پروژه بررسی فرآیند احیا سود و عوامل مؤثر بر آن و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی واحد مذکور می‌باشد. در فصل اول به‌منظور كسب اطلاعات پایه‌ای موردنیاز، انواع ناخالصی‌های گوگردي موجود در گاز مايع و لزوم جداسازي آن‌ها موردبررسی قرارگرفته و روش‌های مختلف شیرین‌سازی گاز مايع، موارد كاربرد هر يك و نيز مزايا و معايب مربوطه آورده ‌شده است تا در صورت نياز با توجه به طراحي مجتمع پارس جنوبي و امكانات موجود، از تجهيزات مكمل براي بهبود عملكرد فرآيند استفاده شود به‌گونه‌ای كه تغييرات اعمال‌شده ازلحاظ اقتصادي نيز توجیه‌پذیر باشد.

در فصل دوم به روش مورداستفاده در فازهاي 4 و 5 پرداخته‌شده و فرآيند مرکاپتان‌زدایی از گاز مايع توسط حلال فيزيكي سود به‌تفصیل بررسی‌شده است.

در فصل سوم، نتایج تحقیقات پیشین روی فرآیند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود آورده شده است.

در فصل چهارم، مراحل شبیه‌سازی تشریح شده و نتايج حاصل از شبیه‌سازی فرآيند آورده شده و مقادير بهينه پارامترهاي عملياتي براي فرآیند احیا سود، مورد تجزیه‌وتحلیل قرارگرفته‌اند. لازم به ذكر است كه شبیه‌سازی واحد مذكور توسط نرم‌افزارهای Plus Aspen و Aspen Dynamic و بر پايه نتايج آزمايشگاهي و روابط تجربي ارائه‌شده در فصل دوم صورت گرفته است.

درنهایت در فصل پنجم جمع‌بندی، نتیجه‌گیری و پیشنهاد‌ها مربوطه آورده شده است.

تعداد صفحه : 117

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       info@elmyar.net

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 

برای جستجو بر اساس موضوع های پایان نامه ها اینجا کلیک کنید

مطالب مشابه را هم ببینید

 

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید