دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

گروه مهندسی شیمی

پایان نامه جهت اخذ مدرک کارشناسی ارشد

عنوان:

بررسی امکان جایگزینی ترکیبات آمین به جای DEA در فرایند شیرین سازی گازها

چکیده:

محلول آبی دی اتانول آمین (DEA)، سال های زیادی به منظور شیرین سازی گازهای پالایشگاهی و گاز طبیعی مخصوصا در مواردی که گاز علاوه بر CO2 و H2S شامل COS و CS2 می باشد، استفاده شده است. اما امروزه به واسطه مشکلاتی از قبیل خوردگی و تقطیر خلا (به منظور احیا حلال)، استفاده از این حلال روبه کاهش است. از جمله حلال های مورد استفاده در شیرین سازی گاز متیل دی اتانول آمین (MDEA) می باشد. MDEA غیر خورنده می باشد و مقاومت بالایی در مقابل حرارت و تجزیه شیمیایی دارد و از آنجایی که فشار بخار پایینی دارد می تواند در غلظت های بیش از 50% در محلول های آبی بدون اتلاف، استفاده شود. همچنین ظرفیت بالایی در جذب گازهای اسیدی دارد. اما از آنجایی که نرخ واکنش پایینی با CO2 دارد، استفاده از یک فعال کننده (ترجیحا آمین) به همراه آن، ضروری به نظر می رسد. به همین منظور امروزه از آمین های ترکیبی استفاده می شود. در این پروژه ابتدا شبیه سازی واحد شیرین سازی گاز با حلال دی اتانول آمین توسط نرم افزار Hysys صورت گرفت. در ادامه MDEA جایگزین DEA در فرایند شیرین سازی گاز شد همچنین فرآیندهای شیرین سازی گاز با استفاده از حلال های ترکیبی آمین نیز شبیه سازی شد که اولین ترکیب استفاده شده، ترکیبی از (MDEA و DEA) بود و دومین ترکیب نیز آمین های مونواتانول آمین و متیل دی اتانول آمین (MEA,MDEA) را شامل می شد. در ادامه کار نتایج این چهار مورد شبیه سازی از نقطه نظر میزان مصرف انرژی و نیز از نظر میزان ترکیب درصد گاز اسیدی موجود در گاز شیرین (محصول) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج این تحقیقات، نشان داد که MDEA در مقایسه با DEA به انرژی کمتری جهت احیا نیاز دارد و نیز در مواردی که MDEA به صورت ترکیبی با MEA به کار می رود قادر به کاهش مقدار CO2 تا حد ppm نیز می باشد و به انرژی بیشتری جهت احیا نیاز دارد.

فصل اول

1-1) مقدمه:

تصفیه گاز شامل رفع ناخالصی های فاز بخار از جریانات گاز می باشد. مراحلی که برای انجام تصفیه گاز توسعه یافته، از نمونه ساده آن که عمل شستشو می باشند تا سیستم های بازیابی چند مرحله ای پیچیده، تغییر می کند. از جمله عمده ترین ناخالصی گازها می توان به گازهای اسیدی اشاره نمود که شامل ترکیبات هیدروژن سولفوره و دی اکسید کربن می باشد. به علت خورندگی که در تاسیسات گازی و مراکز مصرف توسط گازهای اسیدی ایجاد می شوند، در پالایشگاه های تصفیه گاز، تصفیه و خالص می شوند. نخستین مرحله از مراحل تصفیه گاز عموما، در یکی از پنج مقوله زیر قرار می گیرد:

– جذب توسط یک مایع (Absorption)

– جذب سطحی روی یک جامد (Adsorption)

– نفوذ از طریق غشا (Membrane)

– تبدیل شیمیایی به یک ترکیب دیگر (Chemical conversion)

– میعان (Condensation)

1-1-1) فرآیند جذب (absorption):

عمل جذب عبارتست از انتقال جزیی از فاز گاز به فاز مایعی که در آن قابل حل است. عمل جداسازی دقیقا برعکس عمل جذب است. انتقال یک جز از فاز مایع به طوری که در فاز گاز حل شود.

2-1-1) فرآیند جذب سطحی (adsorption):

جذب سطحی همانطور که در تصفیه گاز کاربرد دارد نوعی غلظت یک یا چند عنصر گازی در سطح یک جسم جامد با خلل ریز می باشد. ترکیب عناصر جذب شده را Absorbente و جسم جامد با خلل ریز را جاذب می نامند. نیروهای جذب کننده که عناصر جذب شونده بر جسم جامد نگه می دارند، ضعیف تر از نیروهای حاصل از پیوندهای شیمیایی هستند و فشار جزئی عنصر در فاز گاز با جدا کردن یک عنصر جذب شده از محلول، مشابه است وقتی یک عنصر جذب شده با جسم جامد به طور شیمیایی واکنش نشان می دهد. به این عملیات جذب شیمیایی گفته می شود و جذب زدایی امکان پذیر نیست.

3-1-1) نفوذ از طریق غشا (membrane permeation):

نفوذ غشایی، یک تکنولوژی نسبتا جدید در زمینه تصفیه گاز است، در این فرایند غشاهای پلیمری از طریق نفوذ یک یا چند عنصر گازی، از یک طرف غشا به طرف دیگر، گازها را تفکیک می کنند. عناصر در سطح پلیمر حل می شوند و بر اثر یک اختلاف غلظت به میان غشا انتقال می یابند. اختلاف غلظت توسط فشار جزئی بالای عناصر اصلی گاز در یک طرف غشا و فشار جزئی پایین طرف دیگر، حفظ می شود. گرچه نفوذ غشایی در زمینه تصفیه گاز هنوز آنچنان درخور توجه نیست، ولی به سرعت در کاربردهای جدید در حال جای گرفتن است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.