(3-6-1): مطالعات کتابخانه‌ای ……………………………………………………………………….70
(3-6-2): شبیهسازی فرآیند گوگردزدایی از نفتا توسط نرمافزار HYSYS ……………..72
(3-7) نتایج کلی از فرآیند DMD………………………………………………………………………………..88
فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری
(4-1):اثر دبی خوراک ورودی برروی عملکرد فرآیند DMD………………………………………91
فصل پنجم:ارائه پیشنهادات برای ادامه کار در آینده
(5-1)بحث و نتیجه گیری………………………………………………………………………………………..110
(5-2)بحث و نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات برای ادامه کار در آینده………………………………….113
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………….115
فهرست منابع غیر فارسی………………………………………………………………………………………..116
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………..118
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول(1-1)……………………………………………………………………………………………………………4
جدول(1-2)………………………………………………………………………………………………………….. 13
جدول(1-3)…………………………………………………………………………………………………………..19
جدول(2-1)…………………………………………………………………………………………………………..47
جدول(2-2)…………………………………………………………………………………………………………..47
جدول(2-3)…………………………………………………………………………………………………………..52
جدول(3-1)…………………………………………………………………………………………………………..76
جدول(3-2)…………………………………………………………………………………………………………..77
جدول(3-3)…………………………………………………………………………………………………………..79
جدول(3-4)…………………………………………………………………………………………………………..81
جدول(3-5)…………………………………………………………………………………………………………..82
جدول(3-6)…………………………………………………………………………………………………………..83
جدول(3-7)…………………………………………………………………………………………………………..85
جدول(3-8)…………………………………………………………………………………………………………..86
جدول(3-9)…………………………………………………………………………………………………………..88
جدول(3-10)…………………………………………………………………………………………………………89
جدول(4-1)…………………………………………………………………………………………………………107
جدول(4-2)…………………………………………………………………………………………………………107
جدول (5-1)……………………………………………………………………………………………………….112
فهرست نمودار ها
عنوان صفحه
نمودار(2-1)………………………………………………………………………………………………………..48
نمودار(2-2)………………………………………………………………………………………………………..48
نمودار(4-1)………………………………………………………………………………………………………..91
نمودار(4-2)………………………………………………………………………………………………………..92
نمودار(4-3)………………………………………………………………………………………………………..92
نمودار(4-4)………………………………………………………………………………………………………..93
نمودار(4-5)………………………………………………………………………………………………………..93
نمودار(4-6)………………………………………………………………………………………………………..94
نمودار(4-7)………………………………………………………………………………………………………..95
نمودار(4-8)………………………………………………………………………………………………………..96
نمودار(4-9)…………………………………………………………………………………………………………96
نمودار(4-10)………………………………………………………………………………………………………97
نمودار(4-11)………………………………………………………………………………………………………97
نمودار(4-12)……………………………………………………………………………………………………….99
نمودار(4-13)………………………………………………………………………………………………………99
نمودار(4-14)……………………………………………………………………………………………………..100
نمودار(4-15)……………………………………………………………………………………………………..100
نمودار(4-16)……………………………………………………………………………………………………..101
نمودار(4-17)……………………………………………………………………………………………………..101
نمودار(4-18)……………………………………………………………………………………………………..103
نمودار(4-19)……………………………………………………………………………………………………..104
نمودار(4-20)……………………………………………………………………………………………………..104
نمودار(4-21)……………………………………………………………………………………………………..105
نمودار(4-22)……………………………………………………………………………………………………..105
نمودار(4-23)……………………………………………………………………………………………………..106

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

نمودار(4-24)……………………………………………………………………………………………………..108
نمودار(4-25)……………………………………………………………………………………………………..108

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل(1-1)……………………………………………………………………………………………………..15
شکل(1-2)……………………………………………………………………………………………………..17
شکل(1-3)……………………………………………………………………………………………………..18
شکل(1-4)……………………………………………………………………………………………………..20
شکل(1-5)……………………………………………………………………………………………………..22
شکل(1-6)……………………………………………………………………………………………………..23
شکل(1-7)……………………………………………………………………………………………………..25
شکل(1-8)……………………………………………………………………………………………………..27
شکل(1-9)……………………………………………………………………………………………………..27
شکل(1-10)……………………………………………………………………………………………………29
شکل(1-11)……………………………………………………………………………………………………31
شکل(1-12)……………………………………………………………………………………………………34
شکل(1-13)……………………………………………………………………………………………………36
شکل(1-14)……………………………………………………………………………………………………38
شکل(1-15)……………………………………………………………………………………………………39
شکل(2-1)……………………………………………………………………………………………………..46
شکل(2-2)………………………………………………………………………………………………………46
شکل(2-3)………………………………………………………………………………………………………….54
شکل(2-4)………………………………………………………………………………………………………….56
شکل(2-5)………………………………………………………………………………………………………….57
شکل(2-6)………………………………………………………………………………………………………….58
شکل(2-7)………………………………………………………………………………………………………….59
شکل(2-8)………………………………………………………………………………………………………….59
شکل(2-9)………………………………………………………………………………………………………….60
شکل(2-10)………………………………………………………………………………………………………..61
شکل(3-1)…………………………………………………………………………………………………………..74
شکل(3-2)…………………………………………………………………………………………………………..75
شکل(3-3)…………………………………………………………………………………………………………..84
چکیده
براساس مطالعات انجام شده، فرآیندهای مختلفی برای گوگردزدایی از نفتا وجود دارد که برای تعیین روش گوگردزدایی از نفتا، پارامترهایی بسیار تعیین کننده وجود دارد که نوع ترکیبات گوگرددار و دما وفشار عملکردی یکی از مهمترین پارامترهای تعیین کنندهی روش گوگردزدایی از نفتا میباشد. یکی از مهترین ترکیبات مضر که در نفتا وجود دارد H2S، CO2 و COS میباشدکه مهترین آن COS میباشد. بههمین ترتیب در این تحقیق، یک فرآیند گوگردزدایی از نفتا (DMD) با افزودن دیاتانل آمین توسط نرمافزار HYSYS شبه سازی شده است. هدف از طراحی فرآیند DMD، حذف مرکاپتانها از یک جهت و حذف H2S و CO2 از یک جهت دیگر میباشد. که مرکاپتانهای موجود در این فرآیند شامل M-Mercaptan و E-Mercaptan میباشد. فرآیند DMD شامل دو راکتور کاتالیستی و جداکننده دو فازی و سه فازی میباشد. هدف از راکتور کاتالیستی، تبدیل COS به H2S و CO2 میباشد، و در خروجی از راکتور کاتالیستی دوم در جهت مخالف فرآیند، به فرآیند دیاتانل آمین را به آن افزودیم و براساس یکپارچگی فرآیند مقدار COS، H2S و CO2 خروجی از فرآیند بسیار کاهش یافته است که تقریبا 1/0از CO2 و H2S فرآیند از فلش دو فازی خارج شده است و مابقی آن، بهعنوان ورودی به راکتور کاتالیستی اول بازگردانده شده است. هدف از جداکننده سه فازی، خارج کردن هیدروکربنهای سبک و مرکاپتانها از خروجی فاز مایع سبک سه فازی میباشد و هدف از جداکننده دو فازی، خارج کردن H2S و CO2 میباشد که مقدار بسیار ناچیزی از مرکاپتانها به صورت مایع از جداکنندهی دو فازی خارج شده است که این مقدار بسیار ناچیز، پروژه را از هدف دور نخواهد کرد. تقریبا 032/0 و 02/0 از M-Mercaptan و E-Mercaptan خروجی از راکتور کاتالیستی اول از فلش دو فازی خارج شده است. بهترتیب نسبت M-Mercaptan و E-Mercaptan خروجی از فلش دوفازی به فلش سه فازی برابر است با 05/0 و 03/0.
کلمات کلیدی: فرآیند، گوگردزدایی، نفتا، دی اتانل آمین و یکپارچگی.
مقدمه:
امروزه نفت و مشتقات آن تقریباً 37 درصد مصرف انرژی جهان و 90 درصد سوخت وسایل حمل و نقل بزرگراه ها مانند (اتومبیل ها، اتوبوس ها و کامیون ها) و سیستم های حمل و نقل غیر جاده ای مانند( قطارها، کشتی ها و تجهیزات کشاورزی) را تامین می کنند. با این وجود این سیستم ها سبب انتشار ذرات آلاینده1 و همچنین انتشار گازهای آلاینده ای چون SOx و NOx می گردند که معضلات زیست محیطی را به همراه دارند. گوگرد یکی از آلودگی های اصلی در نفت و فرآورده های آن مخصوصاً دیزل و یا گازوئیل به شمار می رود که سبب ایجاد آلاینده های جامد دوده و آلاینده ی گازی SOx به هنگام احتراق می گردد. دوده عامل اصلی دود و بخارات سیاه رنگ و مضر خروجی از اگزوز است که سهم عظیمی در آلودگی هوا دارد. همچنین حضور مقادیر اندکی گوگرد در سوخت موتورها منجر به از کار افتادن و غیر فعال شدن مبدل های کاتالیستی شده و کارایی و توانایی آن ها را در اکسید کردن ترکیبات مضری چون مونواکسید کربن، هیدروکربن ها و مواد آلی فرار کاهش می دهد. در همین راستا به منظور کاهش اثرات زیان بار این آلاینده ها، قوانین و مقررات زیست محیطی در بسیاری از کشورهای جهان برای کاهش میزان گوگرد فرآورده های نفتی مخصوصاً دیزل و گازوئیل و تبدیل آن ها به فرآورده های با مقدار گوگرد بسیار پایین2 ( برای مثال ppm15- 10 در مورد گازوئیل)وضع شده و هر روز سخت گیرانه تر نیز می گردد ]1[
به منظور کاستن از میزان انتشار ذرات معلق (دوده) و اکسیدهای گوگرد سازمان های بین المللی مقرراتی به منظور محدود نمودن میزان گوگرد موجود در سوخت دیزل وضع نمودند. در نوامبر سال 1990آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا3 (US-EPA) تمامی وسایل نقلیه موتوری را که از سوخت های دیزلی استفاده می کردند را موظف نمود تا از اکتبر سال 1993 سوخت دیزل با میزان حداکثر گوگرد ppmW 500 را استفاده نمایند که به سوخت دیزل با گوگرد پایین4 (LSD) شناخته می شود. درژانویه سال 2001 ، این شرایط به صورت سخت گیرانه تری اعلام گردید. در اوایل ژوئن سال 2006 سازمان بین المللی ،پالایشگاه ها را موظف نموده اند تا میزان گوگرد سوخت وسایل نقلیه موتوری را تا حد ppmW 15 کاهش دهند که به سوخت دیزل با گوگرد بسیار پایین (ULSD) شناخته می شود. در اوایل دسامبر سال 2010 ، تمامی سوخت های دیزل مورد استفاده در بزرگراه ها می بایستی از نوع ULSD باشد. نوع دیگری از سوخت دیزل در سامانه حمل و نقل غیر جاده ای، ریلی و دریایی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. پیش از سال 2004 محدودیت خاصی توسط EPA برای میزان گوگرد در سوخت دیزل غیر جاده ای وضع نشده بود. البته کاربردهای صنعتی این نوع دیزل مستثنی گردیده بود و محدودیتی تا سقف 5/0 درصدppmW) 5000(درنظر گرفته شده بود.در ژوئن سال 2004، EPA استانداردهای جدیدی را برای این سوخت دیزل وضع نمود. فرایند دو مرحله ای جهت کاستن از میزان گوگرد برای سوخت دیزل غیر جاده ای به صورت زیر وضع گردید:
الف) تا سقف ppmW 500 از ژوئن سال 2007
ب)تا سقفppmW 15از ژوئن سال 2010
به طور مشابه میزان گوگرد برای سوخت های مصرفی در سامانه های ریلی و دریایی به سقف ppmW 500از تاریخ ژوئن 2007محدود گردید و این در حالی است که این میزان برای تاریخ ژوئن 2012 در سقف ppmW 15تعیین گردیده است.[1]
نفت کوره اساساً در کشتی ها و نیروگاه ها برای تولید برق و همچنین در برخی از سازه های صنعتی و تجاری برای
ایجاد گرما و دیگر مقاصد فرایندی استفاده می گردد. با توجه به کاربردهای خاص نفت کوره خصوصیات آن عموماً بر
جدول(1-1)استانداردهای میزان گوگرد برای سوخت دیزل (U.S.EPA,2004 )
پایه مشخصات فنی و نه مسائل محیط زیستی تعیین می گردد.در ایالات متحده آمریکا، هیچ محدودیتی برای میزان گوگرد در نفت سنگین یا نفت کوره برای کاربردهای غیرجاده ای خشکی از قبیل واحدهای تولید برق که از سوخت های فسیلی برای تولید برق استفاده می کنند، وجود ندارد. در عوض برای انتشار دی اکسید گوگرد توسط آژانس حافظت از محیط زیست قوانینی وضع گردید.از آن جایی که کاربرد دیگر نفت کوره در ناوگان حمل و نقل دریایی است، از این رو قوانین و مقرراتی بوسیله کمیته حفاظت ازمحیط زیست دریایی1 (MEPC) وابسته به سازمان ناوگان بین المللی2 (IMO) وضع گردید که به طور کلی برای نفت کورهقابل اجراست.
پروتکل سال 1997 (MARPOL* Annex VI) قوانین برای جلوگیری از آلودگی هوا ناشی از کشتی ها اولین توافقنامه بین المللی است که میزان گوگرد محتوی در سوخت های نفتی از جمله نفت کوره را به مقدار 5/4 درصد وزنی محدود می کند. میزان گوگرد محتوی در سوخت های نفتی در مناطق کنترل انتشار گوگرد SECA) ها( باید کمتر از5/1 درصد وزنی باشد. قوانین SECA ها تنها در دریای بالتیک (لازم الاجرا در سال 2991 )، دریای شمال و کانال انگلیس (لازم الاجرا در سال 2007 ) به اجرا در آمد. پروتکل از 19 مه سال 2005 فعال است ( MEPC,1997). MARPOL Annex 13 ، که به عنوان نسخه ویرایش شده MARPOL Annex VI نیز شناخته می شود، در دهم اکتبر سال2008 پذیرفته گردید.
. مطابق این قرارداد مجموعه جدیدی از محدودیت های جهانی میزان گوگرد محتوی سوخت های نفتی به صورت تدریجی جهت کاهش انتشار SOx ناشی از کشتی ها لازم الاجرا خواهد شد. قوانین جدید در دو مرحله به انجام خواهد رسید:
الف) آغاز محدودیت میزان گوگرد 5/1 درصدی به جای 5/4 درصد از اول ژانویه 2012
ب)کاهش جلورونده میزان گوگرد به5/0 درصد که از اول ژانویه سال 2020 لازم الاجرا خواهد شد.
به طور مشابه ، قوانین جدید برای SECA ها نیز در دو مرحله به اجرا در خواهد آمد MEPC 2008))
1-Marine environment protection committee
2-Internationam maritime organization
الف) آغاز محدودیت میزان گوگرد 1 درصدی به جای 5/1 درصد از اول جولای 2010
ب) کاهش بیشتر میزان گوگرد مجاز به1/0درصد که از اول ژانویه 2015 لازم الاجرا خواهد شد.
پیش از وضع استانداردهای سخت گیرانه برای میزان گوگرد، امتزاج سوخت هایی با میزان گوگرد پایین با سوخت هایی حاوی مقادیر بالای گوگرد یکی از راه های متداول برای رسیدن به اهداف فنی محسوب می گردید. اگرچه قوانین و مقررات جدید مقدارگوگرد موجود در سوخت دیزل و دیگر سوخت های مربوط به حمل و نقل را به مقادیر بسیار کم محدود می کند و از نقطه نظرزیست محیطی بسیار مطلوب است ولی رسیدن به این سطح تعیین شده به چالشی عظیم به لحاظ عملیاتی و اقتصادی برای صنایع پالایشگاهی تبدیل شده است. رسیدن به دیزل با مقدار گوگرد بسیار پایین نیازمند انجام فرایند گوگردزدایی شدید جریان خوراک دیزل است. انتقال از فرایند گوگردزدایی معمولی به گوگردزدایی شدید به لحاظ فرایندی بسیار پیچیده است. شاخصه های بسیاری از قبیل کاتالیست ها، پارامترهای فرایندی، کیفیت و منبع خوراک، واکنش پذیری ترکیبات گوگردی، اثر بازدارنده H2S، ترکیبات نیتروژن دار، آروماتیک های موجود در خوراک و غیره تاثیر بسزایی روی درجه گوگردزدایی دارد. بعضی ازترکیبات آلی گوگردی که دارای حلقه های آلکیل در موقعیت های 6 و4 نزدیک اتم گوگرد در مولکول بنزوتیوفن هستند(مانند4و 6 دی متیل دی بنزوتیوفن ، 4 متیل، 6 اتیل دی بنزوتیوفن) در شرایط معمول و مرسوم گوگردزدایی هیدروژنی به سختی حذف می شوند. از این رو به منظور رسیدن به سوخت با مقدار گوگرد بسیار پایین راکتورهای هیدروژنی مرسوم در حال بهینه سازی و بازسازی هستند. ]1،2[
مشکل دیگری که پالایشگاه ها با آن مواجه هستند افزایش تقاضای سوخت با مقدار گوگرد بسیار پایین است. بازار جهانی برشهای میانی به طور پیوسته در حال افزایش است و این روند افزایشی برای سال های آینده نیز پیش بینی می گردد. کیفیت نفت خام و فرآورده های قابل دسترس آن در پالایشگاه ها در حال افت است، چرا که مخازن نفتی قابل برداشت به نیمه عمر خود نزدیک شده اند و نفت استخراج شده نفت سنگین حاوی مقادیر بالایی از گوگرد است. بنابراین پالایشگاه ها نیازمند تولید سوخت با کیفیت و با مقدار گوگرد بسیار پایین از خوراک اولیه بدون کیفیت و مقادیر بالای گوگرد است، که خود تبدیل به یک چالش عظیم برای پالایشگاه ها گردیده است.[2]
تحقیقات وسیعی در طول دو دهه گذشته در زمینه توسعه و بهینه سازی کاتالیست ها و فرایند گوگردزدایی هیدروژنی و همچنین تحقیقات وسیعی روی روش های دیگر گوگردزدایی سوخت ها انجام شده است. قسمت اعظم این تحقیقات در ارتباط با یافتن روش های مؤثر برای گوگردزدایی ترکیبات آلی گوگردی مقاوم متمرکز شده اند. در سال های اخیر نقش کاتالیست و دیگر پارامترهای کلیدی از قبیل کیفیت سوخت، اثر بازدارنده ها، متغیرهای فرایندی، اثر سینتیک و ترمودینامیک، اثر راکتورها و توزیع خوراک و تاثیر آن ها بر گونه های آلی گوگردی مقاوم توجه زیادی را به خود جلب کرده است. گزینه های متعددی در زمینه بازسازی اقتصادی واحدهای گوگردزدایی هیدروژنی موجود برای تولید سوخت با میزان گوگرد بسیار پایین مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این تحقیقات وسیعی برای مدت 7سال در ارتباط با توسعه کاتالیست های بسیار فعال ، فناوری ها ومفاهیم فرایندی جدید در زمینه گوگردزدایی هیدروژنی و همچنین روش های جایگزین (مرسوم به روش های غیر هیدروژنی) ازقبیل گوگردزدایی اکسایشی5 (ODS) ، گوگردزدایی زیستی6 (Bio-DS)،گوگردزدایی استخراجی7( EDS ) و گوگردزایی جذبی8 ADS)) برای رسیدن به سوخت با مقدار گوگرد بسیار پایین ULSD) ( انجام شده است. امروزه، فناوری های متفاوتی برای گوگردزدایی توسعه یافته است. با این حال مهمترین مسئله در ارزیابی فناوری های توسعه یافته امکان تولید سوخت با میزان گوگردبسیار پایین و رسیدن به استانداردهای منطقه ای و جهانی وضع شده و در عین حال مقرون به صرفه بودن این فناوری ها است.]3[
فصل اول:
کلیات
1-1)تاثیر سولفور بر آلایندگی خودرو
کاهش مقدار سولفور موجود در سوخت بیشترین تاثیر را بر روی کاهش ذرات بسیار ریز موجود در آلاینده ها داشته و این کار را از دو راه انجام می دهد:
روش اول: کاهش مقدار سولفور موجود در سوخت مستقیماً بر روی مقدار دی اکسید سولفور تولیدی و ذرات سولفات معلق در تمامی خودروها تاثیر می گذارند. مقدار دی اکسید سولفور تولیدی در خودروهای دیزل و بنزینی و ذرات معلق حاصل از خودروهای دیزلی نسبت مستقیمی با مقدار سولفور موجود در سوخت دارد. اگر چه ذرات سولفات تنها قسمت کوچکی از حجم یا جرم کل ذرات خروجی را تشکیل می دهند، به دلیل اندازه ی بسیار کوچک خود کسر بزرگی از تعداد کل ذرات را شامل می شوند.
روش دوم : سولفور به مقدار زیادی کارآمدی تکنولوژی کنترل آلاینده ها در موتورهای بنزینی و دیزل را کاهش داده و منجر به تولید بیشتر مونواکسید کربن (CO)، هیدروکربن ها (HC)، اکسیدهای نیتروژنی (NOx) و ذرات معلق می شود. سولفور همچنین تاثیرات مخربی بر روی دستگاه های کنترل آلاینده ی جدید، نظیر تبدیلگر کاتالیستی پیشرفته و سیستم به دام اندازی ذرات در دیزل داشته که خود باعث افزایش مقدار NOx و HC و PM می شود. در مورد خودروهای بنزینی تحقیقات نشان می دهد که کاهش مقدار سولفور عملکرد تبدیلگر کاتالیستی سه منظوره را بالا برده و مقدار HC و CO و NOx را کاهش می دهد. ]4[
1-2) تاثیرات سولفور بر روی موتورهای دیزل و تکنولوژی کنترل آلاینده ها:
موتورهای دیزل، انتخابی ایده آل برای کاربردهای سنگین به شمار می روند. این موتورها امکان استفاده از سوخت ارزان با دوام بالا برای کامیون ها، اتوبوس ها و دیگر تجهیزات مورد استفاده ی خارج جاده ای مانند وسایل ساختمانی و ماشین های کشاورزی را فراهم می آورد. ابداعات جدید در زمینه ی این موتورها کاربرد آنها را تا حد بسیار زیادی افزایش داده است. این پیشرفت ها به همراه هزینه های کم سوخت در مقایسه با خودروهای بنزینی، موتور دیزل را در زمینه های مختلف بیش از پیش مطرح کرده است. ]5[
گازهای خروجی از موتورهای دیزل در واقع یک ترکیب پیچیده از گازها، مایعات و ذرات معلق را شامل می شوند. این گازهای خروجی عمدتاً دارای ذرات معلق (PM) و اکسیدهای نیتروژن بوده در حالی که مقدار HC و CO موجود در آنها بسیار کمتر از موتورهای بنزینی است. ذرات معلق در حالت کلی به سه دسته تقسیم می شوند:
1-جامدات (ذرات با پایه ی کربنی) 2- محلول های ارگانیک (هیدروکربنهای سنگینی که به ذرات کربن متصل هستند)
3- سولفات ها (به وجود آمده از اکسایش سولفور سوخته شده)
مقدار هر یک از این سه دسته به تکنولوژی موتور و محتوای سولفور موجود در سوخت بستگی دارد. ذرات معلق موجود در گازهای خروجی از موتورهای دیزل به دفعات بزرگتر از ذرات معلق به وجود آمده در یک موتور بنزینی سالم هستند. در حالت کلی کاهش مقدار سولفور، کم شدن SO2 تولیدی و ذرات معلق را در این موتورها به همراه دارد. خودروهای دارای تکنولوژی کنترل تعامل پایانی دیزل، توانایی جداسازی آلاینده ها از گازهای خروجی اگزوز را دارا هستند. به عنوان بخشی از سیستم های کاهش گازهای آلاینده، این دستگاهها توانایی تبدیل یا جذب آلاینده ها را قبل از ورود به لوله ی اگزوز را دارا هستند. تمامی انواع این دستگاهها تا حدی با حضور سولفور در سوخت، کارایی مناسب خود را از دست می دهند.[6]
1-3) منشا پیدایش سولفور:
بنزین و گازوئیل هر دو از نفت خام به دست می آیند که جرم حجمی، گرانروی و ترکیبات آن از منبعی تا منبع دیگر متفاوت است. سولفور از جمله ترکیباتی است که در تمامی منابع موجود بوده اما مقدار آن متغیر است.
نفت خام شیرین (Sweet) مثل نفت “برنت دریای شمال” یا نیجریه ( Bonny Light ) دارای مقادیر کمی سولفور بوده درحالی که نفت موجود در خاورمیانه به نسبت دارای مقادیر زیادی سولفور است. بیشترین محتوای سولفور مربوط به نفت مکزیک و ونزوئلا است که به آن نفت خام ترش (Sour) نیز می گویند. نفت خام از نظر غلظت بین روانی کامل مثل آب تا جامدی قیر مانند و از نظر رنگ از شفاف تا مشکی متغیر است. نفت خام متوسط دارای %84 کربن، %14 هیدروژن، %1 تا %2 سولفور و کمتر از % 1نیتروژن، اکسیژن، فلز و نمک می باشد. در جدول (1-2)مشخصه های معمول تعدادی از نفت های خام را مشاهده می کنید. ]7[
سولفور در نفت خام می تواند به صورت گاز هیدروژن سولفید (H2S ) یا در ترکیب با دیگر اجزای سنگین موجود باشد. با تبدیل نفت خام به بنزین و گازوئیل در پالایشگاهها این سولفور به درون این محصولات نیز نفوذ می کند. در حالت کلی می توان گفت که هر چه قدر نفت خام ما سنگین تر باشد جداسازی سولفور از آن نیز مشکل تر است.[4]
جدول (1-2):مشخصه های معمول نفت خام
با درصد سولفور زیاد(ترش)
High Sulphur (Sour) Cradeبا سولفور متوسط
Medium Sulphur Cradeکم سولفور(شیرین)
Light(Sweet) Crade8/164/338/264/399/266/37گرانروی API
2400

1800

1000

7400

2300
300مقدارمتوسط سولفور(ppm)1/0 +
1/0+ 51/01-51/05/0-0
5/0-0
درصدوزنی سولفور(%.Wt)1-4) انواع روشهای شیرین سازی:
روش های مختلفی جهت کاهش ترکیبات گوگردی در صنعت نفت مورد استفاده قرار می گیرد که متداول ترین آنها به قرار زیر میباشد:
شیرین سازی دکتر
شیرین سازی کلرید مس
فرایند هیپوکلریت
فرایند غربال مولکولی
شستشو با محلول سود
فرایند مراکس9
DMD فرایند10
DMCفرایند11
تصفیه هیدروژنی12
در ادامه در رابطه با هر کدام از این روشها و مزایا و معایب آنها به تفضیل صحبت خواهد شد.]8[
1- 4 -1)شیرین سازی دکتر:
این روش عمدتا جهت برش بنزین استفاده می گردد و در آن از محلول دکتر(پولمبیت سدیم) و سولفور استفاده می شود. این فرایند اساسا تمامی مرکاپتانهای موجود در بنزین را به دی سولفید تبدیل می نماید که در جریان بنزین باقی خواهد ماند. بدین صورت مرکاپتان تا حدودppm4 کاهش میابد .
واکنش های این فرایند به شکل زیر می باشد:
2RSH + Na 2pbO2 → (RS2)Pb +2NaOH (1-1)
(RS2)Pb +S → R2S2 +PbS (1- 2)
در واقع در این فرایند درصد کل گوگرد کاهش نمیابد ولیکن مرکاپتانها به نوع بی ضرر دی سولفید تبدیل می شوند.سولفید سرب تشکیل شده ،رسوب می کند و همراه محلول کشیده می شود.در صورتی که در بنزین گوگرد عنصری وجود نداشته باشد ،بهتر است مقداری اضافه شود تا واکنش به خوبی صورت گیرد.لازم به ذکر است که فرایند
فوق نسبت به مرکاپتانهای سبک (که عمده بوی بد برش نفتی از آنهاست)خوب عمل می کند.ولی روی مرکاپتانهای سنگین نمی تواند به خوبی عمل نماید.این فرایند در مقایسه با فرایندهایی که مرکاپتانها را اکسید می نمایند بسیار قدیمی بوده و به علت هزینه بالای آن کنار گذاشته شده است.از این روش در حال حاضر جهت آنالیز و تشخیص وجود مرکاپتان در آزمایشگاه استفاده می گرد. بازیابی محلول دکتر که حاوی سولفید سرب معلق است ،به وسیله دمیدن هوا در دمای بالا صورت می گیرد.شمای کلی این فرایند در شکل(1-1) نشان داده شده است.]7[
شکل 1-1:دیاگرام شماتیک فرایند دکتر
1- 4 -2)شیرین سازی کلرید مس:
در این فرایند محلول کلرید مس (II) تحت شرایط فرایندی خاص ،مرکاپتانها را به دی سولفید اکسید می نماید و در ضمن خودش هم تبدیل به کلرید مس (I) می شود.
واکنش این فرایند به شرح زیر می باشد:
4RSH +2CuCl2 →2Cu(SR) +4HCl +RSSR (1- 3)
2Cu(SR)+2CuCl2 →4CuCl +RSSR (1- 4)
(1-5) Cu(SR)+HCl → RSH+CuCl
مرحله احیا نیز به صورت زیر انجام می شود:
2Cu(SR)+O2 → 2CuO+RSSR (1-6)
CuO+2HCl → CuCl2 +2H2O (1-7)
4CuCl +4HCl+O2 → 4CuCl2 +2H2O (1-8)
در این فرایند سولفید هیدروزن و گوگرد عنصری ابتدا توسط شستشو با کستیک حذف می شوند و سپس برای حذف آب و کاستیک باقیمانده خوراک را از روی بستر نمک عبور می دهند. پس از خشک شدن ، جریان هیدروکربوری را با اکسیژن خالص مخلوط شده ، وارد برج تصفیه می گردد.عمل اختلاط کسیژن با برش نفتی توسط اجکتور صورت می گیرد.همچنین خوراک قبل از ورود به برج تصفیه ، با محلول کلرید مس توسط اجکتور مخلوط می گردد.در برج تصفیه واکنش ها تکمیل شده و برش نفتی که تصفیه گردیده است از بالای آن خارج می شود. برش های نفتی سپس با آب شسته شده تا اگر محلول کلرید مس با آن از برج خارج گردیده باشد ، جدا گردد و در نهایت پس از عبور از یک فیلتر نمکی خشک گشته و از واحد خارج می شود .شمای کلی این فرایند در شکل (1-2) نمایش داده شده است.]7[
شکل (1-2):فرایند کلرید مس

1- 4 -3 )فرایند هیپوکلریت:
هیپو کلریت از مدت ها پیش به عنوان عامل اکسید کننده جهت کاهش بوی مرکاپتانهای موجود در برشهای نفتی مورد استفاده قرار می گرفته است.واکنش شیمیایی این محلول به صورت زیر می باشد:
2RSH +NaOCl → R2S2 + H2O+NaCl (1-9)
با اینکه کاربرد این روش ساده می باشد ولی به علت مصرف زیاد مواد شیمیایی،گران می باشد.علاوه بر این در مورد تمامی بنزین ها، به ویژه بنزین های کراکینگ که حاوی هیدروکربن های سیر نشده اند قابل استفاده نیست. زیرا با این بنزین ها ،مواد ناپایدار و خورنده ایجاد می کند. شماتیک کلی این فرایند در شکل (1-3) نمایش داده شده است.]9[
شکل (1-3): فرایند هیپو کلریت
1- 4- 4) فرایند غربال مولکولی:
غربالهای مولکولی می توانند مر کاپتان و H2S را تواما از جریانهای مایع هیدرو کربوری سبک چون LNG ،LPG، پروپان مایع و بنزین حذف نمایند.هم اکنون واحدهای زیادی در سرویس شیرین سازی پروپان مایع می باشد و تصور می شودکه اساس عملیات جهت بوتان و یا جریان های سنگین تر کاملا مشابه باشند.غربال مولکولی به صورت انتخابی می تواند ترکیبات قطبی مانند 2S HوH2O و مرکاپتان را از هیدرو کربورهای پارافنیک غیر قطبس جدا کند.البته شایان ذکر است که غربال مولکولی در مقابل ترکیباتی مانند دی سولفید کربن S2 C و کربن سولفید COSو سولفور عنری از کارایی خوبی برخوردار نیست.
Bacon &Henkeدر طی تحقیقات خود گزارش دادند که شیرین سازی با غربال مولکولی جهت بنزین خام می تواند درصد گوگرد را تا مشخصات مطلوب کاهش دهد.از آن زمان تا سال 1970 کار توسعه و طراحی منجر به نصب دو واحد تجاری گردیده است که از غربال مولکولی 13A در یک فرایند سیکلی مطابق با شرایط زیر کار شیرین سازی را انجام می دهد.
جدول (1-3 ):شرایط عملیاتی گوگردزدایی بنزین طبیعی توسط غربال مولکولی
خوراک12000BPSD , 12Psi RVP, 1000 ppm Sulfurواحد2Bed of 50,000 lb. Type 13Xگاز احیا350000 SCFH at 600 Fبه طور کلی چنانچه وزن مولکولی هیدروکربورها زیاد شود، وزن مولکولی ترکیبات سولفوری نیز افزایش می یابد.]10[
رقابت بین هیدروکربورها و ترکیبات سولفوری،مطابق با وزن مولکولی آنها بیشتر می شود.از این روست که می بینیم H2Sرا به سادگی از جریان بوتان و پروپان می توان حذف نمود ،در حالیکه حذف مرکاپتانهای سنگین از بنزین سخت تر انجام می شود.
در این فرایند علاوه بر شیرین سازی، آبگیری نیز جهت مایع ترش صورت می پذیرد. ابتدا مایع ترش به صورت یک جریان پایین رونده از بستر شماره یک عبور می کند ، چنانچه این بسر از ترکیبات گوگردی و یا آب اشباع شود ، بستر شماره دو در سرویس قرار می گیرد و بستر شماره یک را احیا می نماید. در عملیات احیا ،کلیه مایعات از درون بستر تخلیه شده و سپس گاز داغ با با دمایF 400-600 به آن وارد می شود. اینگاز را میتوان به عنوان سوخت سوزاند، بعد از اتمام عملیات احیا ،بستر را توسط پاشش جریان مایع شیرین شده سرد می نماید.در شکل (1-4) فلودیاگرام یک واحد صنعتی که جهت شیرین سازی و خشک کردن همزمان خوراک LPGتا سطح Ultrapure بکار رفته است ، را می توان مشاهده نمود.]10[
شکل(1-4): فرایند غربال مولکولی
1 – 4 – 5 )شستشو با محلول سود:
محلول آبی سود معمولا در محدوده 20-5 درصد وزنی مورد استفاده قرار می گیرد(برای مرکاپتانها با نقطه جوش بالا ممکن است غلظت سود بالای 10 درصد وزنی باشد). واکنش های انجام شده در طی شستشو عبارتند از:
H2S+NaOH → NaSH+H2O (1-10)
NaSH +NaOH → Na2S +H2O (1- 11)
CH3SH + NaOH → CH3SNa +H2O (1- 12)

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید