بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی

دسته: شیمی
بازدید: 84 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 13730 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 88

در طبیعت مواد به اشكال و حالتهای مختلف وجود دارند كه هر حالت یك فاز نامیده می شود مثلاً فاز جامد، فاز مایع، فاز گاز، فاز پلاسما گازها فازی از ماده هستند كه فاصله بین مولكولها زیاد ونیروی جاذبه بین مولكولهای آنها ناچیز می باشد چنانچه در هر ظرفی قرار گیرند، شكل آن ظرف را پیدا می‌كنند

قیمت فایل فقط 5,900 تومان

بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی

فهرست مطالب                                                                              صفحه

مقدمه...................................................................................................................................... 3

چكیده...................................................................................................................................... 4

فصل اول

شیرین كردن گازها با اتانول آمین ها

تعریف عمومی گازها................................................................................................... 6

انواع گاز طبیعی........................................................................................................... 6

ناخالصی های موجود در گازها................................................................................. 7

پالایش گازها............................................................................................................... 7

روش آمین.................................................................................................................. 9

انتخاب نوع فرآیند..................................................................................................... 10

تجهیزات لازم فرایند تصفیه گاز ترش با آمین ها.................................................... 11

فرآیند تصفیة گاز ترش با دی اتانول آمین (DEA)................................................. 12

اثر گازهای اسیدی جذب شده روی خواص فیزیكی آلكانول آمین........................... 16

واكنش های شیمیایی فرآیند شرین كردن گاز طبیعی............................................... 17

حلالهای جاذب.......................................................................................................... 19

ویژگیهای زداینده گازها و حلالهای جاذب............................................................... 20

معرفی آمین ها و معیار انتخاب آنها......................................................................... 21

تولیداتانول آمین ها................................................................................................... 22

خصوصیات اتانول آمین ها...................................................................................... 25

كاربرد اتانول آمین ها.............................................................................................. 28

مزایای دی اتانول آمین نسبت به موتور اتانول آمین............................................... 29      

ظرفیت، تقاضا و قیمت اتانول آمین در سطح جهان.................................................. 30

فصل دوم

فرایند نوینی برای بازیافت DEA از محلولهای نیمه فاسد شده:

تشریح فرایند وتعادل فازی سیستم دی اتانول آمین – بی (هیدروكسی اتیل) پیپرازین

تری (هیدروكسی اتیل) اتیلن دی آمین – هگزادكان.............................................................. 34

فرایند نوین................................................................................................................ 36

مشخصات مایع بی اثر.............................................................................................. 38      

بررسی تعادل بخار مایع(VLE)............................................................................... 39

ترمودینامیك تعادل بخار – مایع............................................................................... 39

مخلوط‌های دوتایی .................................................................................................. 45

مخلوط‌های چند جزیی.............................................................................................. 48

آنالیز رگرسیون داده‌های تعادلی بخار – مایع......................................................... 49

مواد، تجهیزات و روش‌های آ‌زمایشگاهی................................................................. 53

فصل سوم

فرایند نوینی برای بازیافت DEA از محلولهای نیمه فاسد شده:

آنالیز فرایند............................................................................................................... 56

تقطیر تحت شرایط جریان برگشتی كامل.................................................................. 56

آنالیز فرایند با شبیه ساز ASPEN ........................................................................ 65

تقطیر ناگهانی............................................................................................................ 66

تقطیر جزئی و ناگهانی.............................................................................................. 68

اثر شرایط عملیاتی بر اجرای فرایند......................................................................... 72

شبیه سازی فرایند پیشنهادی با دو ستون تقطیر..................................................... 80

نتیجه .................................................................................................................................... 84

ضمیمه.................................................................................................................................. 86

معادلة NRTL و پارامترهای آن ........................................................................................ 88

مراجع .................................................................................................................................. 89

مقدمه

این پروژه ، شامل سه فصل می باشد. فصل اول راجع به شیرین كردن گازها و حلال اتانول آمین، فصل دوم در ارتباط با فرایند بازیافت حلالهای جاذب و فصل سوم در رابطه با آنالیز فرایند پیشنهادی می باشد.

در فصل اول گازها به صورت عمومی، ناخالصیهای موجود در گازها، فرایند شیرین كردن گازها ، روشهای پالایش ، روش آمین، تجهیزات لازم فرایند تصفیه گاز ترش با آمین‌ها، حلالها جاذب، آمینها، خصوصیات و كاربرد آمین ها ، ظرفیت تقاضا و قیمت اتانول آمین در سطح جهان و …. بحث شده است.

در فصل دوم فرایند نوینی برای بازیافت اتانول آمینها خصوصاً دی اتانول آمین از محلولهای نیمه فاسد شده پیشنهاد شده است و سپس فرایند و تعادل فازی سیستم دی اتانول آمین – بی(هیدوركسی اتیل) پیپازین – تری (هیدروكسی اتیل ) اتیلن دی آمین – هگزادكان ، مشخصات مایع بی اثر ،بررسی تعادلی بخار- مایع ، ترمودینامیك تعادل بخار – مایع و… تشریح شده اند.

در فصل سوم آنالیز فرایندپیشنهادی ، تقطیر تحت شرایط جریان برگشتی كامل، آنالیز فرایند با شبیه سازاسپن ، تقطیر جزئی وناگهانی ، اثر شرایط عملیاتی روی اجرای فرایند و .... توضیح داده شده اند.

بعضی علائم، نشانه ها ، حروف و اختصار كلماتی كه در طول پروژه از آنها استفاده و در درون فصلها توضیح داده نشده اند، در پایان پروژه تحت عنوان ضمیمه آورده شده اند.

چكیده

یك مطالعه دربارة فرآیند تقطیر چند مرحله ای برای بازیافت DEA از محلولهای آلوده ارائه گردیده است. این قبیل محلولها مشكلات جدی را در كارخانجات گاز و پالایشگاههای نفتی بوجود آورده اند . بدلیل فراریت بعضی از اجزاء تشكیل دهنده شان نمی توانند به آاسانی خالص شوند. این فرآیند جدید از هگزادكان به عنوان مایع حامل بی‌اثر برای حصول اطمینان از توزیع مناسب مایع در ستون تقطیر ، به منظور جلوگیری از آلودگی و سهولت تفكیك اجزاء غیرفرار استفاده می كند. در این پروژه فرایند با داده های تعادل فازی نوین بین مخلوط دی اتانول آمین، بی(هیدروكسی اتیل) پیپرازین، تری(هیدروكسی اتیل) اتیلن دی آمین، آب و هگزادكان توضیح داده شده است. خصوصیات فیزیكی طراحی شدة ماده حامل بی اثر مورد بحث قرار می گیرد و رهنمودهایی جهت انتخاب آن ارائه گردیده اند. از مدل ضریب فعالیت دو مایع غیر تصادفی به طور موفقیت آمیز جهت نمایش یا ارائه داده های تعادلی استفاده می شود. فرآیند تقطیر برای عمل خلوص سازی محلول‌های آمین آلوده شده، توصیف شده است. فرآیند تقطیر چند مرحله‌ای و مایع حامل بی اثر(هگزادكان) استفاده می شود. از ستون تقطیر با قطر داخلی 50 پیشنهاد شده با شبیه سازاسپن(ASPEN) را تائید كند و از خصوصیات فیزیكی مایع حامل بی اثر ارائه شده در فصل دوم استفاده می كند . بعنوان مثال، برای تفكیك ناخالصی های محلول دی اتانول آمین فاسد شده تحت شرایط خلاء راندمان خوبی به دست آمده بود. نتایج با تقطیر تك مرحله ای مرسوم برابر هستند.

فصل اول

شیرین كردن گازها با اتانول آمین ها

تعریف عمومی گازها

در طبیعت مواد به اشكال و حالتهای مختلف وجود دارند كه هر حالت یك فاز نامیده می شود. مثلاً فاز جامد، فاز مایع، فاز گاز، فاز پلاسما. گازها فازی از ماده هستند كه فاصله بین مولكولها زیاد ونیروی جاذبه بین مولكولهای آنها ناچیز می باشد. چنانچه در هر ظرفی قرار گیرند، شكل آن ظرف را پیدا می‌كنند.

انواع گاز طبیعی

گاز طبیعی: ماده ای است كه در بسیاری از نقاط جهان بصورت مخازن گازی دراعماق زمین وجوددارد.

گاز چاهی: گازی است كه بطور مستقیم از چاه بهره برداری می شود.

گاز خام: به ماده اولیه گازی كه بواحدهای شیمیایی داده می شود، اتلاق می گردد.

گاز خط لوله: گاز قابل فروش كه مشخصات قابل قبول خریدار داشته باشد و یابا استاندارد متداول ممكن وفق دهد.

گاز ترش: گازی است كه به مقدار قابل ملاحظه سولفید هیدروژن () یا دی اكسید كربن() و یا هر دوی آنها را داشته باشد.

گاز شیرین: گازی است كه سولفید هیدروژن و دی اكسید كربن آن حداقل مجاز مناسب خط لوله باشد.

گاز خشك: گازی است كه كم تر از یك دهم گالن هیدروكربن  و بالاتر در هزار فوت مكعب داشته باشد.

گاز تر: گازی است كه بیش از یك دهم گالن هیدروكربن  و بالاتر در هزار فوت مكعب داشته باشد.[1]

ناخالصی های موجوددر گازها

ناخالصیهای موجود در گازها عبارتند از :

- نیتروژن ()                 - سولفید هیردوژن ()   - دی اكسید كربن()

- آب ()                     - هلیم(He)                        - گوگرد(S)

- دی سولفید كربن ()                                           - سولفاید كربونیل(COS)

- مركاپتان مانند متیل مركاپتان واتیل مركاپتان(R-SH)

معمولاً بیش از همه ناخالصی های فوق، گازهای  و  در گاز طبیعی یافت می شوند كه باید با روش های مناسب زدوده شده و قابل فروش و مصرف استاندارد گردد. سایر ناخالصی ها معمولاً همراه  و زدوده می شوند مگر آنكه بطور استثناء روش خاصی برای حذف آنها لازم باشد. روش جذب ناخالصی ها بستگی به میزان هر كدام در گاز دارد . نسبت سولفید هیدروژن به دی اكسید كربن در گاز ممكن است خیلی متغیر باشد و لذا روشهای زدودن آنها می تواند متفاوت باشد.

پالایش گازها

دلایل پالایش گاز وجذب  و  : گازها آن طوریكه در طبیعت وجوددارد كمتر قابل مصرف بوده و به دلایل مختلف باید پالایش شود. مهمترین دلایل پالایش گاز عبارتند از:

-       خورندگی و مسموم كنندگی  

-       فقدان ارزش حرارتی

-       استحصال انرژی

-       استفاده از گاز در تركیبات شیمیایی و پتروشیمیایی

-       حفظ محیط زیست[2].

روش های پالایش گاز

قبل از پیدایش روش های معمول، برای حفظ  و از گاز طبیعی از آهك استفاده می شد و آهك مصرف شده دور ریخته می شد. در سال 1910 روش اكسیدآهن ابتدا در انگلستان و بعد در سایر نقاط جهان رواج یافت. در سال 1920  روش كربنات پتاسیم یا سی بورد [1]بوسیلة كمپانی كوپر[2] معرفی شد. در واقع این اولین روش تجاری بود كه گازهای اسیدی بوسیلة مایع شستشو داده می‌شدند. روش استفاده از آمین در سال 1930 به ثبت رسید و در سال 1939 روش مخلوط آمین و گلیكول پیشنهاد شد كه پالایش و خشك كردن گاز را یك جا انجام می داد. د 1948 تجاری كردن این روش ها تفصیل مورد بررسی قرار گرفت. روش های جذب سطحی سولفینول [3] در سال 1965 بوجود آمد و روش فلور و استفاده از غربالهای مولكولی بتدریج جایگزین روش های قدیمی گردید. بطور كلی روش های پالایش گاز در چهار گروه دسته بندی می شوند:

1-   روش استفاده از حلال های شیمیایی مثل آمین ها، مخلوط گلیكول، آمین وكربنات پتاسیم.

2-   روش استفاده از حلال های فیزیكی مثل پروپیلن، دی متیل اتر. تتراهیدروتیوفن دی اكسید.

3-   روش اكسید كردن گاز سولفید هیدروژن مانند روش هودری و اكسید آهن.

4-   روش جذب سطحی مانند استفاده از غربال های مولكولی[4] [3].

فاكتورهای انتخاب روش پالایش: انتخاب هر یك از این روش ها برای پالایش گاز یك سلیقة شخصی نیست و به فاكتورهای مختلفی مانند فشار عملیاتی، درجه حرارت گاز مورد پالایش، نقطه جوش ماده پالایش كنند، گرمای حاصل از فعل و انفعالات در داخل برج جذب كننده، غلظت ماده مصرفی، مقایسه قیمت مواد مورد لزوم و بالاخره سرویس های در دسترس و مورد احتیاج بستگی دارد. بطور خلاصه نسبت سولفید هیدروژن و دی اكسید كربن در گاز مورد پالایش و كیفیت مورد تقاضا برای گاز پالایش شده روش انتخابی جهت پالایش گاز را تعیین می كند.

احیاء عامل جذب گازها: در روش یاد شده عامل جذب گازهای اسیدی. اعم از حلال های فیزیكی و یا شیمیایی را پس از استفاده می توان احیاء نمود و مجدداً مورد استفاده قرار داد. به عبارتی فقط مقدار بسیار كمی از آن تلف شده و یا احتیاج به صاف كردن و تمیز كردن دارد. روش های دیگری هم هستند كه در آنها ماده شیمیایی مصرف شده و دیگر قابل احیاء شدن نیست. اگر چه در این روش ها می توان حداكثر گازهای اسیدی را جذب نمود. اما بعلت همان مصرف مواد شیمیایی چندان بصرفه نیستند. مگر اینكه مقداری گاز اسیدی بسیار كم بوده و لازم باشد همان مقدار كم را هم از گاز جدا نماییم. مانند استفاده از گاز برای آلكیلاسیون و یا تهیه آمونیاك و یا سایر كاربردهای پتروشیمی.

روش آمین

تا سال 1930 روش سی بورد با استفاده از محلول كربنات پتاسیم متداول بود و مشكل این روش در آن زمان این بود كه محلول تا حدی خاصیت خود را از دست می داد و مقداری تیوسولفات در آن ایجاد می‌شد كه قابل برگشت و احیاء نبود. بعلاوه با تغییر دما كربنات پتاسیم در دستگاهها رسوب كرده و مشكلات عملیاتی ایجاد می كرد و ضمناً این روش برای فشار های بیش از (500  Psi) مناسب نبود. در سال 1930 كمپانی گیردلر[5] استفاده از آمین ها بای جذب گازهای اسیدی را پیشنهاد و انحصار آنرا بنام خود ثبت نمود. آمین ها خاصیت آن را دارند كه در دماهای معمولای گازهای اسیدی جذب كرده و در دمای بالاتر آنها را دفع نمایند، لذا در تصفیه گازها دو نوع برج، برای جذب و دفع گازهای اسیدی در نظر گرفته می شود كه به ترتیب به نام برج جذب [6] و برج دفع [7] یا احیاء معروف می باشد.

انتخاب نوع فرآیند

شیرین سازی به عواملی نظیر دما و فشار گازی كه باید تحت تصفیه قرارگیرد، غلظت اجزای اسیدی و درصد خلوص مورد نیاز گاز شیرین شده بستگی دارد. همچنین بایدتوجه شود كه جذب همزمان یا انتخابی  و مورد نظر است. با توجه به متفاوت بودن مقدار مجاز ناخالصی های از نوع  و در گاز مصرفی، با به كارگیری حلال های انتخابگر ، جذب اجزای اسیدی موجود در گاز به سمت جذب بیشتر  نسبت به  سوق داده می شود و در نتیجه ظرفیت اشغال نشدة حلال انتخابگر توسط  ، صرف جذب مقادیر بیشتری   می شود و به این ترتیب ظرفیت واحد شیرین سازی افزایش پیدا كند. با عنایت به این مطلب كه در واكنش انواع آمین ها با سولفید هیدروژن ، تعادل شیمیایی به سرعت حاصل می شود و غلظت سولفید هیدروژن در كلیة نقاط فیلم مایع به غلظت تعادلی آن می رسد، می توان چنین نتیجه گرفت كه مكانیزم كنترل كننده در جذب آن واكنش شیمیایی است. اما واكنش آمین ها با  از چنین كیفیتی برخوردار نیست، چرا كه  در حین واكنش مصرف می شود و عمدتاً درگیر واكنش های غیربرگشتی می شود كه غلظت   را در تودة مایع به صفر می راند. بدین لحاظ جذب فیزیكی مكانیزم كنترل در جذب آن به شمار می رود. بنابراین هر چه واكنش هایی كه  درگیر آنها می شود سرعت بیشتری داشته باشند و  را بهتر مصرف كنند، جذب  موفق تر خواهد بود.

تجهیزات لازم فرایند تصفیه گاز ترش با آمین ها

فرایند تصفیه توسط آمین ها مشابه یكدیگر بوده و قسمت های اساسی فرایند (شكل 1-1) در همه یكسان است. تجهیزات اصلی این فرایند ها عبارتند از :

• جداكننده و فیلتر در مسیر گاز ورودی.
• برجهای تماس دهنده گاز و آمین(برجهای سینی دار یا پرشده).
• برج های احیاء آمین و دفع گازهای اسیدی.
• مبدل های حرارتی جهت گرم كردن آمین خروجی از برج های جذب.
• مبدل های حرارتی جهت سردكردن آمین خروجی از برج های احیاء.
• ریبویلر برای گرم كردن سیال در برج های احیاء.
• كندانسور برای میعان گازهای اسیدی و بخارات متصاعده از برج های احیاء.
• ظرف جمع آوری آب رفلاكس و تجهیزات برگشت دادن آن به بالای برج احیاء.
• پمپ های انتقال آمین از برج های احیاء تا پمپ های اصلی گردش آمین، كه آمین را به بالای برج های تماس می فرستند.
• خنك كننده های هوایی و آبی در سیر آمین رقیق.
• ظرف تبخیرناگهانی آمین غنی و مسیر فیلتراسیون آمین و تجهیزات جانبی.

                                1-1 دیاگرام فرایند شیرین كردن گاز طبیعی [5]

فرایند تصفیهء گاز ترش با دی اتانول آمین  (DEA)

بكارگیری محلول DEA برای تصفیه گاز طبیعی اولین بار توسط برتر . صورت گرفت و سپس توسط وندت ، دایلی ، بایلول تكمیل گردید. این روش كه به فرآیند DEA – S.N.P.A معروف است توسط انجمن ملی نفت فرانسه توسعه یافت. بنا به تجارب SNPA این فرآیند در حال حاضر بخوبی پذیرفته شده است و برای فرآیندی كه دارای درصد بالایی از گازهای اسیدی، فشار بالا و ناخالصیهائی مثل COS باشد، مناسبترین روش تشخیص داده شده است. وجود این تركیبات هیچگونه اثری روی محلول DEA نمی گذارد. برای تصفیه گازهای پالایشگاهی غلظت محلول 10-25% DEA و برای تصفیه گاز طبیعی از غلظت 25-30% استفاده می شود. در مقیاس صنعتی فرآیندهای مختلفی برای جذب گازهای اسیدی با اتانول آمینها وجوددارد كه نمونهء متعارف آن بعداً نشان داده خواهد شد. گازهای اسیدی از قسمت پایین وارد برج جذب می گردند و از بالا آمین تمیز بصورت جریان متقابل وارد برج می شود، گازهای اسیدی دی  اكسید كربن و سولفید هیدروژن ضمن تماس با محول آمین پس از نفوذ در فاز مایع واكنش شیمیایی انجام داده و از تودة گاز خارج می گردند و فاز مایع واكنش شیمیایی انجام داده و از تودة گاز خارج می گردند و بدین ترتیب تودهء گاز ضمن عبور از برج جذب تصفیه می گردد. محلول آمین خروجی از پایین برج كه گازهای اسیدی را در خود حل كرده است، ضمن گرم شدن در مبدلهای حرارتی وارد برج تفكیك می گردد. در واحدهای شیرین سازی در فشارهای بالا، قبل از برج تفكیك معمولاً از یك ظرف تبخیر ناگهانی جهت جدا كردن هیدروكربنهای حل شده در آمین استفاده می شود. در برج تفكیك با استفاده از بخار و حرارت، واكنش معكوس انجام می گیرد و محلول آمین، دی اكسید كربن و سولفید هیدروژن را از دست می دهد. محلول پس از خنك شدن در مبدلهای حرارتی مجدداً وارد برج جذب می شود واین سیكل به همین شكل تكرار می‌شود(شكل 1-1). فرآیند جذب بر اساس واكنش اسید، باز و تولید نمك با پیوندهای ضعیف می‌باشد.

روش آمین پكیچ: در این روش گازهای  و از خوراكیهایی كه شامل گاز طبیعی می‌شود با كمك اتانول آمین جذب می شوند. این روش مبتنی بر دستیابی به تعادل شیمیایی در فاز مایع می باشد. در محلولهای آبی  و تحت یك مكانیزم خنثی اسید و بازی با آلكانول آمین ها وارد واكنش می شوند . واكنش های اسید و باز تعادلی كه انجام می شود، به كمك روابطی تجزیه شیمیایی و بر مبنای تحلیل كنت و ایزنبرگ می باشد

---

قیمت فایل فقط 5,900 تومان

برچسب ها : بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی , طرح توجیهی بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی , دانلود بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی , شیمی , پساب های صنعتی , بازیافت دی اتانول آمین , تجهیزات لازم فرایند تصفیه گاز ترش با آمین ها , , , , , كاربرد اتانول آمین ها , فرآیند تصفیة گاز ترش با دی اتانول آمین , تولیداتانول آمین ها , شیرین كردن گازها با