بررسی عملکرد واحد SRU در پالایشگاه گاز خانگیران
گاز استخراج شده از منابع زیر زمینی همواره حامل مواد زاید بسیاری است. مواد زایدی چون رطوبت، شن، مرکاپتانها، H2S ، CO2 و گازهای مختلف دیگر که این مواد طی مراحل مختلف پالایشگاهی از گاز جدا می شوند.
H2S و CO2 توسط آمین در برج جذب از جریان گاز جدا شده ولی بعلت خطرات زیست محیطی زیاد نمی توان H2S را در اتمسفر رها کرد. لذا این گاز سمی را در واحدی بنام [1]SRU (واحد بازیافت گوگرد) تبدیل به گوگرد جامد و بی خطر می کنند.
در این پروژه تلاش شده است روشهای مختلف بازیافت گوگرد با بیان مزایا و معایب آنها و روش فعلی مورد استفاده در پالایشگاه گاز خانگیران بطور کامل مورد بررسی قرار گیرد.
اطلاعات مورد استفاده در این پروژه از منابع و کتابهای معتبر جمع آوری شده است
جداسازی ناخالصی های گازها از نقطه نظر ایمنی ، کنترل خوردگی ، تنظیم ترکیب استاندارد محصولات گاز و مایع ، پرهیز از تشکیل هیدرات در دماهای پایین ، کاهش هزینه های تقویت فشار گاز،جلوگیری از مسمومیت کاتالیزورهای کارخانجات دریافت کننده محصولات گاز یا مایع و بالاخره حد مجاز انتشار مواد آلاینده به محیط زیست الزامی می باشد.
برخی از ناخالصی های موجود در گازها عبارت است از : نیتروژن ، هیدروژن سولفوره (H2S ) ، دی اکسید کربن ، کربن دی سولفاید ( CS2) ، هلیوم ، گوگرد ، کربونیل سولفاید (COS) ، مرکاپتان ها ( R-SH مانند متیل مرکاپتان و اتیل مرکاپتان ) ، دی آلکیل سولفاید ( R2S) و آب می باشد . معمولاً بیشتر از همه این ناخالصی ها گازهای CO2 و H2S در گاز طبیعی یافت می شوند . این گاز طبیعی را به دلیل تشکیل ترکیبات اسیدی با مجاورت H2S ، ترکیبات گوگردی و CO2 با آب ، گاز ترش می گویند . سایر ناخالصی ها معمولاً همراه H2S و CO2 زدوده می شوند ، مگر آنکه روش خاصی برای حذف آنها لازم باشد . نسبت H2S/CO2 در گازها متغیر است و این باعث می شود تا روش های متفاوتی در شیرین سازی گاز بکار رود .
عوامل زدودن گازهای اسیدی دارای ویژگی های زیر می باشد :
- سرعت عمل جدا سازی
- ارزانی و مقرون به صرفه بودن آن
- قابلیت احیای حلال مورد استفاده ، در صورتی که از حلال استفاده شود.
- موثر بودن و بازده بالا
- عملیات تا حد امکان ساده باشد .
- عملیات جدا سازی گازهای اسیدی مشکلات دیگری به وجود نیاورد .
- مهم تر از همه آنکه قابل بازیافت باشد.
قبل از پیدایش روش های معمول ، برای حذف H2S و CO2 از گاز طبیعی از آهک استفاده شده و آهک مصرفی دور ریخته می شد . در سال 1910 روش اکسید آهن ابتدا در انگلستان و سپس در سایر نقاط رواج یافت . در 1920 روش کربنات پتاسیم بوسیله کمپانی COPPER معرفی شد .روش استفاده از آمین در سال 1930 به ثبت رسید و در سال 1939 روش مخلوط آمین و گلیکول پیشنهاد شد که پالایش و خشک کردن گاز را یکجا انجام می داد. در سال 1948 تجارتی کردن این روشها به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت.روشهای جذب سطحی سولفینول
( SOLFINOL) در سال 1965 بوجود آمد و روش فلور و استفاده از غربالهای مولکولی بتدریج جایگزین روش های قدیمی گردید. به طور کلی روش های پالایش گاز را می توان در چهار گروه دسته بندی کرد :
- فرآیند های شیرین سازی در بسترهای جامد
- فرآیندهای شیرین سازی با استفاده از حلالهای شیمیایی
- فرآیندهای شیرین سازی با استفاده از حلالهای فیزیکی
- فرآیندهای شیرین سازی به روش تبدیل مستقیم
فرآیندهای شیرین سازی در بستر های جامد :
جداسازی گازهای اسیدی در بسترهای جامد از طریق واکنش شیمیایی یا ایجاد پیوند یونی صورت می پذیرد . گاز ترش از میان بستر جامد عبور نموده و گازهای اسیدی جذب بستر می شوند . پس از اشباع بستر از گازهای اسیدی ، مخزن حاوی بستر جامد از مدار خارج و برای احیاء آماده می گردد. به همین منظور مخزنی با ظرفیت مشابه، پس از خارج شدن مخزن اولی ، در مدار عملیات قرار می گیرد.فرآیندهای شیرین سازی در بستر جامد شامل موارد زیر می باشد:
- فرآیند آهن اسفنجی
- فرآیند غربال مولکولی
- فرآیند اکسید روی
فرآیندهای شیرین سازی با حلال های شیمیایی :
عملیات شیرین سازی گازهای ترش در فرآیندهای فوق به واسطه واکنش شیمیایی محلول باز ضعیف با گازهای اسیدی صورت می پذیرد . نیروی محرکه انتقال جرم در فرآیندهای فوق در نتیجه تفاوت فشار جزئی بین فشارهای فازهای گاز و مایع پدید می آید . واکنش شیمیایی در این نوع فرآیند با تغییر دما و یا فشار سیستم برگشت پذیر است . از این رو حلال های شیمیایی با تغییر پارامترهای عملیاتی یاد شده قابل احیا بوده و در داخل یک سیستم بسته به گردش در می آید . حلالهای شیمیایی به صورت زیر دسته بندی می شوند :
- فرآیندهای آمینی
- فرآیندهای کربناتی
- حلالهای شیمیایی ویژه
فرآیند آمینی :
محلولهای آمین بازهای آلی ضعیفی هستند . آمین ها این خاصیت را دارند که در دمای معمولی گازهای اسیدی را به خود جذب کرده و در دمای بالاتر آنها را دفع نمایند.
آلکانول آمین ها مواد آلی نیتروژن داری می باشند که از ترکیب مواد آلی مخصوص با آمونیاک ( NH3 ) بدست می آیند . در واکنش اصلی یکی از هیدروژنها با رادیکال آزاد یک ماده شیمیایی آلی تعویض می گردد . آلکانول آلی بر اساس تعداد گروههای آلی متصل به اتم نیتروژن طبقه بندی می شوند :
- آمین های نوع اول مانند مونواتانول آمین MEA و دی گلایکول آمین DGA
- آمین های نوع دوم مانند دی اتانول آمین DEA و دی ایزوپروپانول آمین DIPA
- آمین های نوع سوم مانند تری اتانول آمین TEA و متیل دی اتانول آمین MDEA
آمین های نوع اول بازهای قوی تری نسبت به آمین های نوع دوم بوده و تمایل بیشتری جهت واکنش با H2S و CO2 از خود نشان داده و پیوندهای محکم تری با گازهای اسیدی تشکیل
می دهند.
از این رو ، درجه واکنش پذیری آمین مستقیماً بر طراحی و عملیات برج جذب تاثیر می گذارد . به عنوان یک قاعده کلی ، خاصیت قلیایی و واکنش پذیری آمین نوع اول بیشتر از آمین نوع دوم و آمین نوع دوم بیشتر از آمین نوع سوم می باشد.
گرمای حاصل از واکنش بین گازهای اسیدی با آمین های نوع اول حدود 25 درصد بیشتر از آمین های نوع دوم است . همچنین درجه واکنش پذیری آمین بر بار آمین کثیف مستقیماً تاثیر
می گذارد .
از این رو آمین های نوع اول ظرفیت حمل بار گازهای اسیدی بیشتری را نسبت به آمین های نوع دوم دارا می باشند.
در بسیاری از پالایشگاهها ، بعد از جدا نمودن گازهای اسیدی به خاطر بازده اقتصادی و نیز جلوگیری از آلودگی محیط زیست و خطرات ناشی از سمی بودن آنها ، گازهای اسیدی بخصوص سولفید هیدروژن را در واحدهای بازیافت گوگرد ، به روشهای مختلف فراورش نموده و گوگرد تولید می نمایند . که در این نوشتار ، روشهای مختلف بازیافت آن شرح داده خواهد شد .
مختصری در مورد گوگرد و خواص آن :
گوگرد یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن S و عدد اتمی آن 16 میباشد . گوگرد یک نافلز فراوان ، بی بو ، بی مزه و چند ظرفیتی است که بیشتر به شکل کریستالهای زرد رنگ که در کانی های سولفید و سولفات بدست می آید شناخته شده میباشد .گوگرد یک عنصر حیاتی و لازم برای تمامی موجودات زنده می باشد که مورد نیاز اسید آمینوها و پروتئین ها میباشد. این عنصر به صورت اولیه در کودها استفاده میشود ولی بصورت گسترده تر در باروت ، ملین ها ، کبریت ها و حشره کش ها بکار گرفته می شود.
فهرست مندرجات:
مقدمه----
فرایندهای شیرین سازی در بسترهای جامد------
فرایندهای شیرین سازی با حلالهای شیمیایی--------
فرایند آمینی------
مختصری در مورد گوگرد و خواص آن-------
- خصوصیات قابل توجه------------------------------------------------------------------------
- کاربردها -----
- نقش بیولوژیکی-----
- تاریخچه----------
- پیدایش-------
- هشدارها-------
ترکیبات گوگردی-----
- برخی از ترکیبات مهم گوگرد----
- ایزوتوپهای گوگرد-------
جدول مشخصات فیزیکی و شیمیایی گوگرد----
فرایندهای مختلف بازیافت گوگرد------
- فرایند -----Perox
- فرایند --Gilmmarco – Vetrocoke
- فرایند ------Ferrox
- فرایند ---Glud
- فرایند -----Manchester
- فرایند ---Stretford A.D.A
- فرایند -----Thylux
- فرایند --Sulferox
- فرایند ---------Lacy – Keller
- فرایند ---Townsend
- فرایند ---Shell Sulfolane
- فرایند ------Freeport
- فرایند ---------Clause
روشهای مختلف فرایند کلاوس---
- روش ---Straight Through
- روش ----Split Flow
شرح مختصری جریان گاز اسیدی در واحدهای بازیافت گوگرد-----
- F.D واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز خانگیران------
شرح عملیات در واحد بازیافت گوگرد----
دمنده ( Air Blower )----
- O.D گاز اسیدی-----
کوره واکنش ( Reactor Furnace )---
دیگ بازیافت حرارت ( W.H.B )---
کوالیسر ( Coalescer )--
کانورتور ----- ( Convertor)
کندانسور ( Condeser )--------
باز گرمکن ها ( Reheaters )-----
زباله سوز ( Incinerator )-------
مخزن گوگرد مذاب ( Sulphur Pit )------
خطوط گوگرد مذاب----
مشخصات گوگرد تولیدی-------
چند پیشنهاد برای بهبود فرایند بازیافت گوگرد---
تاثیر دما برسوختن هیدروکربورهای اشباع----
روشهای افزایش دمای کوره واکنش------
- تزریق گاز سوخت------
- پیش گرم کردن هوا و گاز اسیدی به روش غیر مستقیم----
- پیش گرم کردن هوا به روش مستقیم --
- افزایش درصد H2S در گاز اسیدی-----
- افزایش میزان اکسیژن در هوای ورودی----
- By Pass نمودن بخشی از گاز اسیدی-------
بررسی امکان جذب B.T.E.X از گازهای اسیدی ورودی به واحدهای بازیافت گوگرد ----------
فرایندهای اصلاحی برای جداسازی ترکیبات BTEX ----
استفاده از فرایند BTEX-T.rex به همراه جذب مجدد گازهای اسیدی---
جلوگیری از سولفاته شدن کاتالیستها---
آنالیز گازهای خروجی از دودکش زباله سوز واحدهای بازیافت گوگرد----
منابع و مراجع استفاده شده------
شامل 85 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
دانلود پروژه واحد SRU در پالایشگاه گاز