بازيافت دي اتانول آمين از پساب هاي صنعتي

توضیحات

فهرست مطالب صفحه

 

 

مقدمه...... .... 3

چكيده... ... 4

 

فصل اول

شيرين كردن گازها با اتانول آمين ها

تعريف عمومي گازها.... ... 6

انواع گاز طبيعي.. ...... 6

ناخالصي هاي موجود در گازها........ .. 7

پالايش گازها. ....... 7

روش آمين....... ... 9

انتخاب نوع فرآيند.. ..... 10

تجهيزات لازم فرايند تصفيه گاز ترش با آمين ها...... .... 11

فرآيند تصفية گاز ترش با دي اتانول آمين ( .. 12

اثر گازهاي اسيدي جذب شده روي خواص فيزيكي آلكانول آمين....... .......... 17

حلالهاي جاذب.. ................................. 19

ويژگيهاي زداينده گازها و حلالهاي جاذب.............................................................................................. 20

معرفي آمين ها و معيار انتخاب آنها.......................................................................................................... 21

توليداتانول آمين ها........................................................................................................................................ 22

خصوصيات اتانول آمين ها........................................................................................................................... 25

كاربرد اتانول آمين ها.................................................................................................................................... 28

مزاياي دي اتانول آمين نسبت به موتور اتانول آمين............................................................................ 29

ظرفيت، تقاضا و قيمت اتانول آمين در سطح جهان............................................................................ 30

 

فصل دوم

فرايند نويني براي بازيافت DEA از محلولهاي نيمه فاسد شده:

تشريح فرايند وتعادل فازي سيستم دي اتانول آمين – بي (هيدروكسي اتيل) پيپرازين

تري (هيدروكسي اتيل) اتيلن دي آمين – هگزادكان......................................................................................... 34

 

فرايند نوين....................................................................................................................................................... 36

مشخصات مايع بي اثر.................................................................................................................................... 38

بررسي تعادل بخار مايع(VLE)................................................................................................................. 39

ترموديناميك تعادل بخار – مايع................................................................................................................ 39

مخلوط‌هاي دوتايي ........................................................................................................................................ 45

مخلوط‌هاي چند جزيي................................................................................................................................. 48

آناليز رگرسيون داده‌هاي تعادلي بخار – مايع......................................................................................... 49

مواد، تجهيزات و روش‌هاي آ‌زمايشگاهي.................................................................................................. 53

 

 

فصل سوم

فرايند نويني براي بازيافت DEA از محلولهاي نيمه فاسد شده:

آناليز فرايند....................................................................................................................................................... 56

تقطير تحت شرايط جريان برگشتي كامل................................................................................................ 56

آناليز فرايند با شبيه ساز ASPEN ....................................................................................................... 65

تقطير ناگهاني................................................................................................................................................... 66

تقطير جزئي و ناگهاني................................................................................................................................... 68

اثر شرايط عملياتي بر اجراي فرايند.......................................................................................................... 72

شبيه سازي فرايند پيشنهادي با دو ستون تقطير................................................................................. 80

 

نتيجه ................................................................................................................................................................................ 84

ضميمه............................................................................................................................................................................... 86

معادلة NRTL و پارامترهاي آن ............................................................................................................................. 88

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

 

فصل اول

شيرين كردن گازها با اتانول آمين ها

 

 

تعريف عمومي گازها

در طبيعت مواد به اشكال و حالتهاي مختلف وجود دارند كه هر حالت يك فاز ناميده مي شود. مثلاً فاز جامد، فاز مايع، فاز گاز، فاز پلاسما. گازها فازي از ماده هستند كه فاصله بين مولكولها زياد ونيروي جاذبه بين مولكولهاي آنها ناچيز مي باشد. چنانچه در هر ظرفي قرار گيرند، شكل آن ظرف را پيدا مي‌كنند.

 

انواع گاز طبيعي

گاز طبيعي: ماده اي است كه در بسياري از نقاط جهان بصورت مخازن گازي دراعماق زمين وجوددارد.

گاز چاهي: گازي است كه بطور مستقيم از چاه بهره برداري مي شود.

گاز خام: به ماده اوليه گازي كه بواحدهاي شيميايي داده مي شود، اتلاق مي گردد.

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

گاز ترش: گازي است كه به مقدار قابل ملاحظه سولفيد هيدروژن () يا دي اكسيد كربن() و يا هر دوي آنها را داشته باشد.

گاز شيرين: گازي است كه سولفيد هيدروژن و دي اكسيد كربن آن حداقل مجاز مناسب خط لوله باشد.

گاز خشك: گازي است كه كم تر از يك دهم گالن هيدروكربن و بالاتر در هزار فوت مكعب داشته باشد.

گاز تر:گازي است كه بيش از يك دهم گالن هيدروكربن و بالاتر در هزار فوت مكعب داشته باشد.[1]

 

ناخالصي هاي موجوددر گازها

ناخالصيهاي موجود در گازها عبارتند از :

- نيتروژن () - سولفيد هيردوژن () - دي اكسيد كربن()

- آب () - هليم(He) - گوگرد(S)

- دي سولفيد كربن () - سولفايد كربونيل(COS)

- مركاپتان مانند متيل مركاپتان واتيل مركاپتان(R-SH)

معمولاً بيش از همه ناخالصي هاي فوق، گازهاي و در گاز طبيعي يافت مي شوند كه بايد با روش هاي مناسب زدوده شده و قابل فروش و مصرف استاندارد گردد. ساير ناخالصي ها معمولاً همراه و زدوده مي شوند مگر آنكه بطور استثناء روش خاصي براي حذف آنها لازم باشد. روش جذب ناخالصي ها بستگي به ميزان هر كدام در گاز دارد . نسبت سولفيد هيدروژن به دي اكسيد كربن در گاز ممكن است خيلي متغير باشد و لذا روشهاي زدودن آنها مي تواند متفاوت باشد.

 

پالايش گازها

دلايل پالايش گاز وجذب و : گازها آن طوريكه در طبيعت وجوددارد كمتر قابل مصرف بوده و به دلايل مختلف بايد پالايش شود. مهمترين دلايل پالايش گاز عبارتند از:

-خورندگي و مسموم كنندگي

- فقدان ارزش حرارتي

- استحصال انرژي

- استفاده از گاز در تركيبات شيميايي و پتروشيميايي

- حفظ محيط زيست[2].

 

روش هاي پالايش گاز

قبل از پيدايش روش هاي معمول، براي حفظ و از گاز طبيعي از آهك استفاده مي شد و آهك مصرف شده دور ريخته مي شد. در سال 1910 روش اكسيدآهن ابتدا در انگلستان و بعد در ساير نقاط جهان رواج يافت. در سال 1920 روش كربنات پتاسيم يا سي بورد [1]بوسيلة كمپاني كوپر[2] معرفي شد. در واقع اين اولين روش تجاري بود كه گازهاي اسيدي بوسيلة مايع شستشو داده مي‌شدند. روش استفاده از آمين در سال 1930 به ثبت رسيد و در سال 1939 روش مخلوط آمين و گليكول پيشنهاد شد كه پالايش و خشك كردن گاز را يك جا انجام مي داد. د 1948 تجاري كردن اين روش ها تفصيل مورد بررسي قرار گرفت. روش هاي جذب سطحي سولفينول [3] در سال 1965 بوجود آمد و روش فلور و استفاده از غربالهاي مولكولي بتدريج جايگزين روش هاي قديمي گرديد. بطور كلي روش هاي پالايش گاز در چهار گروه دسته بندي مي شوند:

1- روش استفاده از حلال هاي شيميايي مثل آمين ها، مخلوط گليكول، آمين وكربنات پتاسيم.

2- روش استفاده از حلال هاي فيزيكي مثل پروپيلن، دي متيل اتر. تتراهيدروتيوفن دي اكسيد.

3- روش اكسيد كردن گاز سولفيد هيدروژن مانند روش هودري و اكسيد آهن.

4- روش جذب سطحي مانند استفاده از غربال هاي مولكولي[4] [3].

فاكتورهاي انتخاب روش پالايش: انتخاب هر يك از اين روش ها براي پالايش گاز يك سليقة شخصي نيست و به فاكتورهاي مختلفي مانند فشار عملياتي، درجه حرارت گاز مورد پالايش، نقطه جوش ماده پالايش كنند، گرماي حاصل از فعل و انفعالات در داخل برج جذب كننده، غلظت ماده مصرفي، مقايسه قيمت مواد مورد لزوم و بالاخره سرويس هاي در دسترس و مورد احتياج بستگي دارد. بطور خلاصه نسبت سولفيد هيدروژن و دي اكسيد كربن در گاز مورد پالايش و كيفيت مورد تقاضا براي گاز پالايش شده روش انتخابي جهت پالايش گاز را تعيين مي كند.

 

احياء عامل جذب گازها: در روش ياد شده عامل جذب گازهاي اسيدي. اعم از حلال هاي فيزيكي و يا شيميايي را پس از استفاده مي توان احياء نمود و مجدداً مورد استفاده قرار داد. به عبارتي فقط مقدار بسيار كمي از آن تلف شده و يا احتياج به صاف كردن و تميز كردن دارد. روش هاي ديگري هم هستند كه در آنها ماده شيميايي مصرف شده و ديگر قابل احياء شدن نيست. اگر چه در اين روش ها مي توان حداكثر گازهاي اسيدي را جذب نمود. اما بعلت همان مصرف مواد شيميايي چندان بصرفه نيستند. مگر اينكه مقداري گاز اسيدي بسيار كم بوده و لازم باشد همان مقدار كم را هم از گاز جدا نماييم. مانند استفاده از گاز براي آلكيلاسيون و يا تهيه آمونياك و يا ساير كاربردهاي پتروشيمي.

روش آمين

تا سال 1930 روش سي بورد با استفاده از محلول كربنات پتاسيم متداول بود و مشكل اين روش در آن زمان اين بود كه محلول تا حدي خاصيت خود را از دست مي داد و مقداري تيوسولفات در آن ايجاد مي‌شد كه قابل برگشت و احياء نبود. بعلاوه با تغيير دما كربنات پتاسيم در دستگاهها رسوب كرده و مشكلات عملياتي ايجاد مي كرد و ضمناً اين روش براي فشار هاي بيش از (500 Psi) مناسب نبود. در سال 1930 كمپاني گيردلر[5] استفاده از آمين ها باي جذب گازهاي اسيدي را پيشنهاد و انحصار آنرا بنام خود ثبت نمود. آمين ها خاصيت آن را دارند كه در دماهاي معمولاي گازهاي اسيدي جذب كرده و در دماي بالاتر آنها را دفع نمايند، لذا در تصفيه گازها دو نوع برج، براي جذب و دفع گازهاي اسيدي در نظر گرفته مي شود كه به ترتيب به نام برج جذب [6] و برج دفع [7] يا احياء معروف مي باشد.

انتخاب نوع فرآيند

شيرين سازي به عواملي نظير دما و فشار گازي كه بايد تحت تصفيه قرارگيرد، غلظت اجزاي اسيدي و درصد خلوص مورد نياز گاز شيرين شده بستگي دارد. همچنين بايدتوجه شود كه جذب همزمان يا انتخابي و مورد نظر است. با توجه به متفاوت بودن مقدار مجاز ناخالصي هاي از نوع و در گاز مصرفي، با به كارگيري حلال هاي انتخابگر ، جذب اجزاي اسيدي موجود در گاز به سمت جذب بيشتر نسبت به سوق داده مي شود و در نتيجه ظرفيت اشغال نشدة حلال انتخابگر توسط ، صرف جذب مقادير بيشتري مي شود و به اين ترتيب ظرفيت واحد شيرين سازي افزايش پيدا كند. با عنايت به اين مطلب كه در واكنش انواع آمين ها با سولفيد هيدروژن ، تعادل شيميايي به سرعت حاصل مي شود و غلظت سولفيد هيدروژن در كلية نقاط فيلم مايع به غلظت تعادلي آن مي رسد، مي توان چنين نتيجه گرفت كه مكانيزم كنترل كننده در جذب آن واكنش شيميايي است. اما واكنش آمين ها با از چنين كيفيتي برخوردار نيست، چرا كه در حين واكنش مصرف مي شود و عمدتاً درگير واكنش هاي غيربرگشتي مي شود كه غلظت را در تودة مايع به صفر مي راند. بدين لحاظ جذب فيزيكي مكانيزم كنترل در جذب آن به شمار مي رود. بنابراين هر چه واكنش هايي كه درگير آنها مي شود سرعت بيشتري داشته باشند و را بهتر مصرف كنند، جذب موفق تر خواهد بود.