دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

M.Sc پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرایند

عنوان:

مدل سازی و شبیه سازی فرآیند جذب سطحی در مرکاپتان زدایی از گاز طبیعی با ا ستفاده از جاذب غربال ملکولی

چکیده:

در این رساله مدل سازی و شبیه سازی فرآیند جذب سطحی سیکلی مورد استفاده در مرکاپتان زدائی از گاز طبیعی با استفاده از جاذبه غربال ملکولی مورد بررسی قرار گرفته است. این فرآیند هم اکنون در واحد مرکاپتان زدائی پالایشگاه گاز فاز یک پارس جنوبی مورد استفاده قرار می گیرد.

در این فرآیند شش بستر ساکن جذب سطحی حاوی جاذب غربال مولکولی از نوع زئولیت 13x برای جذب انتخا بی مرکاپتان وجود دارد در فرآیند مذکور، در هر زمان سه بستر در حال جذب و سه بستر دیگر در حال احیاء هستند. سیکل احیا شامل دو مرحله گرمایش و یک مرحل خنک کردن است.

در مدل سازی این فرآیند با در نظر گرفتن مدل پراکندگی محوری برای رژیم جریان گاز در داخل بستر معادلات موازنه جرم استخراج شده است. از آنجا که جذب اجزاء در سیستم به غیر از آب و مرکاپتان ناچیز است فرآیند به صورت یک سیستم سه جزئی (مرکاپتان، آب و جزء بی اثر) در نظر گرفته شده است.

تقریب نیرو محرکه خطی نیز برای محاسبه سرعت جذب سطحی بین فاز سیال و فاز جامد مورد استفاده قرار گرفته است.

با توجه به تک لایه بودن جذب بر روی زئولیت ها مدل لانگمیر برای بیان رابطه تعادلی بین غلظت فازهای سیال و جذب شده مورد استفاده قرار گرفته است.

دستگاه معادلات دیفرانسیل جزئی حاصل از مجموعه این معادلات، با استفاده از روش عددی تفاضلات محدود غیر صریح در مراحل مختلف و به طور همزمان حل شده است. با استفاده از نتایج این محاسبات تغییرات غلظت در دمای ثابت در طول بستر و در زمانهای مختلف ارائه شده است و به دلیل محدودیت نتایج عملی اثر تغییر پارامترهای مهم مانند شدت جریان خوراک و دمای خوراک و غلظت ورودی اجزاء قابل جذب در جهت اثبات صحت شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است.

چون ظرفیت جاذب برای جذب سطحی با افزایش دما کاهش می یابد لذا با افزایش دما غلظت درخروجی نیز زیاد می شود و با افزایش شدت جریان خوراک سرعت حرکت منطقه فعال شده سریعتر می شود و با افزایش 4 برابری غلظت خوراک همانگونه که انتظار می رود برج می تواند به خوبی تغییرات غلظت در ورودی را تعدیل نماید و تغییر قابل ملاحظه ای در خروجی مشاهده نشد.

مقدمه

بر طبق استانداردهای بین المللی و نیز استاندارد شرکت ملی نفت ایران ، میزان مج از ناخالصی ها در گازهای تصفیه شده معین گردیده و طبق استاندارد ASTM درگازهای تصفیه شده حداکثر گوگرد مجاز mg/Nm³ 22/9 و حدا کثر مرکاپتان مجاز 11/5m g/Nm³ است. در بیشتر منابع گازی مقادیر این ناخالصی ها بیشتر بوده و ضرورت دارد توسط فرایند های مناسب به مقدار م جاز خود کاهش یابد.

گوگرد می تواند به صورت گوگرد عنصری و یا عمدتاً به صورت هیدروژن سولفید و سولفید کربنیل و دی سولفید کربن و مرکاپتان (RSH). تیوفن و یاسایر ترکیبات گوگرد باشد.

این ناخالصی های گوگردی نه تنها باعث ایجاد بوی بد در گاز می شوند بلکه در هنگام احتراق اکسید شده و ایجاد آلودگی زیست محیطی می نماید. با وجود آنکه مساحت و جمعیت کشور ایران در حدود یک صدم کل مساحت و جمعیت جهان است، ذخیره سازی گازی گسترده در اعماق آن بین 14تا 20درصد از کل ذخیره موجود گاز در کره زمین را تشکیل می دهد. ایران با دارا بو دن بیش از 21 تریلیون متر مکعب ذخایر گاز طبیعی شناخته شده یکی از غنی ترین کشورهای جهان از نظر ذخایر گاز طبیعی است. بابرخورداری از چنین ذخیره ای،
گاز به عنوان سوخت و انرژی می تواند در صدر منابع مورد استفاده قرار گیرد تا پاسخگوی رشد روز افزون مصرف انرژی و هم چنین به عنوان منبعی برای درآمدهای حاصل از صادرات تلقی گردد. افزایش میزان مصرف گاز بالاتر از 8% در سال در بعضی نواحی پیش بینی می گردد. گاز آن طور که در طبیعت موجود است کمتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا گازی که از منابع زیر زمینی حاصل می شود دارای مقادیر متفاوتی از ناخالصی ها است که عمدتاً شامل هیدروژن سولفید و دی اکسید کربن و مرکاپتان ها می باشد. وجود این ناخالصی ها در گاز باعث اشکالات فراوانی می گردد، به عنوان مثال هیدروژن سولفید حتی نسبت به لوله هایی از جنس فولاد ضد زنگ نیز خورنده بوده وهنگام سوختن تولید گاز سمی و خورنده دی اکسید گوگرد می نماید .ازطرفی ناخالصی ها به عنوان مسموم کننده کاتالیست ها محسوب می شوند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.