دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیند

عنوان:

بررسی راکتورهای حبابی و فرایندهای GTL

چکیده

یکی از راه های استفاده از گاز طبیعی تبدیل آن به مواد ارزشمند دیگر است. سنتز فیشر – تروپش روشی مناسب برای تبدیل گاز طبیعی به محصولات باارزش تر مانند سوخت های مایع می باشد. امروزه کشورهای زیادی به این فرایند رو آورده اند و تحقیقات انجام گرفته در زمینه تبدیل گاز به مایع (GTL) خصوصاً سنتز فیشر – تروپش به سرعت در حال پیشرفت است.

در این سمینار سنتز فیشر – تروپش، تاریخچه سنتز فیشر – تروپش، روش های تولید گاز سنتز، انواع کاتالیزورهای سنتز فیشر – تروپش و همین طور راکتورهای خاص مورد استفاده در فناوری فیشر – تروپش مورد بررسی قرار گرفته شده است. همچنین شرکتهای فعال در زمینه سنتز فیشر – تروپش معرفی شده و اقتصاد و آینده فناوری فیشر – تروپش مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

همان طور که می دانیم جمع آوری اطلاعات جامع در زمینه فرآیند تبدیل گاز به مایع و ارائه آن در قالب یک پروژه امکان پذیر نمی باشد و در این تحقیق نیز با چشم پوشی از جزئیات هر بحث سعی شده است تا نگرشی کلی بر این مقوله وجود داشته باشد.

مقدمه

گاز طبیعی، سوختی پاک و خوراکی مناسب برای صنایع شیمیایی است؛ اما به دلیل ویژگی های خاص خود، انتقال آن به سمت بازار مصرف دشوارتر و گران تر از انتقال نفت خام است. با توجه به اهمیت روزافزون علمی – صنعتی گاز طبیعی در جهان، یکی از راه های استفاده از گاز طبیعی تبدیل آن به مواد ارزشمند دیگر است. فناوری تبدیل گاز طبیعی به فراورده های مایع (Gas to Liquids)، به فرآیندی اطلاق می گردد که در آن، بتوان گاز طبیعی را به فرآورده های باارزش، از جمله متانول، دی متیل اتر و سایر فرآورده های میان تقطیر (مانند بنزین، گازوییل و نفت سفید) تبدیل نمود. امروزه کشورهای زیادی به این فرایند رو آورده اند و تحقیقات انجام گرفته در زمینه تبدیل گاز به مایع (GTL) خصوصاً سنتز فیشر – تروپش (کاتالیزورها، راکتورها و فرآیند آن) به سرعت در حال پیشرفت است. سنتز فیشر – تروپش فرآیندی است که طی آن گاز سنتز (مخلوط مونوکسید کربن و هیدروژن) حاصل از گاز طبیعی یا زغال سنگ به هیدروکربن های خطی و محصولات اکسیژن دار تبدیل می شود. سنتز فیشر – تروپش به حدود 75 سال قبل برمی گردد. نخستین پژوهش ها بر روی سنتز هیدروکربن ها، نظیر پارافین ها و الفین ها از گاز سنتز در سال 1925 توسط فیشر و تروپش در آلمان صورت گرفت. به طور ساده می توان سنتز فیشر – تروپش را با معادله کلی به صورت زیر نشان داد:

nCO+2nH2>-[CH2]n-+nH2O

می توان گفت که سنتز فیشر – تروپش از طریق یک نوع پلیمریزاسیون احیایی مونوکسید کربن و هیدروژن، هیدروکربن های خطی، الفین ها و الکل های مختلف را تولید می کند.

میزان تولید و توزیع محصولات فرآیند فیشر – تروپش را می توان با انتخاب کاتالیزور مناسب و شرایط عملیاتی تغییر داد. کاتالیزورهایی که در سنتز فیشر – تروپش کاربرد زیادی دارند عموما کاتالیزورهایی هستند که فاز فعال آن ها عناصر کبالت و آهن است. انتخاب کاتالیزور مناسب برای سنتز فیشر – تروپش بستگی به پارامترهای مختلفی همچون محصول مورد نظر، منبع تهیه خوراک گاز سنتز، میزان تبدیل مورد نظر، طول عمر و قیمت پایین دارد.

انتخاب راکتور مناسب برای هر فرآیند شیمیایی یکی از مهم ترین مراحل طراحی فرآیند است. به طور کلی راکتورهای کاتالیزوری از نظر نحوه تماس خوراک با کاتالیزور به دو دسته کلی بستر ثابت و بستر سیال تقسیم می شوند. سه نوع راکتور مورد استفاده در مقیاس صنعتی عبارت است از: راکتورهای بستر ثابت لوله ای (TEBR). راکتورهای بستر سیال (FBR). راکتورهای بستر دوغابی (SBR).

علاوه بر شرکت های شل و ساسول که بزرگترین شرکت های فعال در زمینه سنتز فیشر – تروپش هستند، شرکت های دیگری نیز انرژی اینتر نشنال، اکسون، گلف / چورون، استات اویل، سینترولئوم، رنتیک در این زمینه فعال هستند.

اقتصاد فرآیند فیشر – تروپش به قیمت گاز و نفت خام، ظرفیت واحد و محصول مورد نظر بستگی دارد. فرآیند کلی شامل سه مرحله تهیه گاز سنتز، سنتز فیشر – تروپش و بهسازی هیدروکربن حاصل است. اقتصادی بودن آن در مقایسه با مواد نفتی (که از نفت خام به دست می آید) بستگی به قیمت محصولاتی دارد که از این واکنش حاصل می شود. مقایسه GTL با نفت خام، حاکی از برتری کیفی فرآورده های حاصل از تبدیل گاز نسبت به فرآورده های پالایشی نفت خام است. کیفیت بهتر و درجه خلوص بیشتر، از جمله مشخصات تولیدات حاصل از GTL است. فرآورده هایی همچون نفت سفید و نفت گاز حاصل از فرآیند GTL، به دلیل محتوای کم گوگرد و مواد آروماتیکی، همسویی بهتری با محیط زیست دارند. بعلاوه، هیدروکربن های اشباع شده (پارافین ها) حاصل از این فرآیند، همانند واکس ها و روغن های روان ساز، با توجه به کیفیت مطلوب آنها، دارای ارزش افزوده بالایی در تولید دیگر فرآورده ها هستند. استفاده از روش GTL در ظرفیت های بالا ضمن ایجاد منابع ارزی جدید، پتانسیل حفظ ظرفیت تولید نفت در آینده برای کشور را افزایش می دهد. به دلیل وجود زمینه های علمی و تخصصی GTL در ایران، در صورت حمایت همه جانبه دستگاه های ذیربط و انجام سرمایه گذاری های تحقیقاتی لازم، دورنمای روشی از توانمندی های کشور در این عرصه را می توان متصور دانست.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.