پایان نامه شبیه‌ سازی دینامیکی واحد احیا کاستیک و بهینه سازی پارامتر های عملیاتی پالایشگاه سوم مجتمع گاز پارس جنوبی

فهرست:

چکیده ......................................................................................................................................................................1

مقدمه .......................................................................................................................................................................2

فصل اول : انواع ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع و روش‌های جداسازی آن‌ها........................................3

1-1- انواع ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع........................................................................................4

1-1-1- ناخالصی‌های اصلی و عمده................................................................................................................5

1-1-2- ناخالصی‌های فرعی و متحمل............................................................................................................7

1-2- دلایل جداسازی ناخالصی‌های اصلی سولفور موجود در گاز مایع...........................................................8

1-3- روش‌های جداسازی ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع...............................................................9

1-3-1- فرآیندهای خشک.............................................................................................................................13

1-3-1-1- فرآیندهای خشک احیاناپذیر........................................................................................................13

1-3-1-2- فرآیندهای خشک احیاپذیر..........................................................................................................15

1-3-1-3- فرآیندهای خشک هیبریدی........................................................................................................17

1-3-2- فرآیندهای مرطوب...........................................................................................................................18

1-3-2- 1- سولفورزدایی با حلال‌های شیمیایی (آمین‌ها)............................................................................19

1-3-2-2- سولفورزدایی با حلال‌های فیزیکی..............................................................................................20

1-3-2-2-1- حلال فیزیکی سلکسول.........................................................................................................21

1-3-2-2-2- محلول‌های سودسوزآور..........................................................................................................23

1-3-2-3- سولفورزدایی با حلال‌های هیبریدی............................................................................................24

1-3-3- جمع‌بندی فرآیندهای شیرین‌سازی گاز مایع....................................................................................25

فصل دوم : فرآیند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود.........................................................................28

2-1- مقدمه.....................................................................................................................................................29

2-2- شرح فرآیند مرکاپتان‌زدایی از گاز مایع توسط سود...............................................................................29

2-2-1- شرح فرآیند واحد استخراج پروپان....................................................................................................29

2-2-2- شرح فرآیند واحد استخراج بوتان.....................................................................................................30

2-2-3- شرح فرآیند واحد احیا کاستیک........................................................................................................32

2-3- واکنش‌های فرآیند مرکاپتان‌زدایی توسط سود......................................................................................33

2-3-1- واکنش‌های اصلی.............................................................................................................................33

2-3-2- واکنش‌های فرعی............................................................................................................................35

2-4- کاتالیست فرآیند مرکاپتان‌زدایی توسط سود.........................................................................................38

2-5- بررسی عوامل مؤثر بر فرآیند استخراج مرکاپتان­ها و تصفیه گاز مایع..................................................40

2-5-1- تعادل فازها و یونیزاسیون اسیدها و بازهای موجود..........................................................................40

2-5-1-1- تعادل اسیدها و بازهای موجود در فاز آبی...................................................................................41

2-5-1-2- تعادل بین فازهای هیدروکربنی و آبی.........................................................................................43

2-5-2- تأثیر نوع مرکاپتان بر فرآیند استخراج..............................................................................................48

2-5-3- تأثیر غلظت محلول هیدروکسید بر فرآیند استخراج و واکنش تبدیل مرکاپتان‌ها به مرکاپتایدهای‌سدیم...........................................................................................................................................50

2-5-4- مقدار سود مصرفی موردنیاز..............................................................................................................52

2-5-5- تأثیر دما بر فرآیند استخراج..............................................................................................................55

2-5-6- روابط تجربی ارائه‌شده برای ضرایب توزیع و استخراج....................................................................56

2-5-7- جمع‌بندی عوامل مؤثر بر فرآیند استخراج مرکاپتان از گاز مایع......................................................60

2-6- عوامل مؤثر بر فرآیند احیا سود..............................................................................................................61

2-6-1- تأثیر غلظت سود بر واکنش تبدیل مرکاپتایدهای‌سدیم به دی‌سولفیدها.........................................61

2-6-2- تأثیر غلظت سود بر حلالیت کاتالیست در محلول سود...................................................................63

2-6-3- تأثیر غلظت سود بر نفوذ مرکاپتایدها و رادیکال‌های آزاد................................................................64

2-6-4- تأثیر دما بر واکنش اکسیداسیون مرکاپتایدهای‌سدیم......................................................................65

2-6-5- تأثیر دما بر فعالیت کاتالیست در محلول سود..................................................................................66

2-6-6- تأثیر ساختار مولکولی مرکاپتان بر سرعت واکنش...........................................................................68

2-6-7- تأثیر روش تهیه محلول کاتالیست توزیع‌شده در سود بر سرعت واکنش........................................68

2-6-8- تأثیر محیط گازی بر فعالیت کاتالیست CoSPc و سرعت واکنش.................................................70

2-6-9- تأثیر سرعت اختلاط محلول کاتالیستی سود و هوا بر سرعت واکنش اکسیداسیون مرکاپتایدسدیم..................................................................................................................................................71

2-6-10- جمع‌بندی عوامل مؤثر بر فرآیند احیا سود.....................................................................................71

فصل سوم : نتایج تحقیقات پیشین روی فرآیند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود...........................73

فصل چهارم : تشریح شبیه‌سازی و بررسی نتایج حاصل از آن..............................................................................77

4-1- مقدمه.....................................................................................................................................................78

4-2- تشریح شبیه‌سازی.................................................................................................................................81

4-3- مقایسه نتایج شبیه‌سازی با مقادیر طراحی............................................................................................89

4-4- بهینه‌سازی متغیرهای علمیاتی بخش احیاء سود...................................................................................91

4-4-1- مقدار بهینه هوای ورودی به بستر اکسیدایزر برای احیاء سود..........................................................91

4-4-2- مقدار بهینه غلظت محلول سود ورودی به بستر اکسیدایزر برای احیاء سود...................................93

4-4-3- مقدار بهینه برای دمای اکسیدایزر....................................................................................................95

فصل پنجم : جمع‌بندی مطالب و نتیجه‌گیری.......................................................................................................96

فهرست منابع فارسی............................................................................................................................................100

فهرست منابع غیرفارسی......................................................................................................................................101

چکیده انگلیسی....................................................................................................................................................104

صفحه عنوان به زبان انگلیسی............................................................................................................................105

منبع:

[21] امینیان، ح.، 1375، تصفیه شیمیایی میعانات گازی مجتمع رازی، پایان‌نامه کارشناسی ارشد «مهندسی شیمی» دانشگاه صنعتی شریف.

[26] ملاکی، ز.، 1386، کاهش سولفور محصول LPG فازهای 4 و 5 مجتمع پارس جنوبی از ppm 80 به ppm20، پایان‌نامه کارشناسی ارشد «مهندسی شیمی» دانشگاه صنعتی شریف، ص 117 تا 130.

[27] بهمنی، ف.؛ عظیمی، ع.؛ طباطبایی قمشه‌ای، م.؛ کمالی، آ.، 1390، بررسی و بهینه‌سازی واحدهای حذف مرکاپتان توسط محلول سودسوزآور، سومین همایش ملی تحقیقات نوین در شیمی و مهندسی شیمی.

فهرست منابع غیرفارسی:

[1] Eckersley, N.; Kane, J.A., (2004), Designing Customized Desulfurization Systems for the Treatment of NGL Streams, Processings of the Laurance Reid Gas Conditioning Conference, Page: 313-330.

[2] Stuart, W.; Russ, K.; Bret, R., (2003), Study compares COS-removal processes, Oil and Gas Journal, Volume 101, Number 36, Page: 66-73.

[3] Nielsen, R.B.; Rogers, J.; Bullin, J.A.; Duewall, K.J., (1997), Treat LPGs with amines, Hydrocarbon Processing, Volume 76, Number 9, Page: 49-54, 56, 58-59.

[4] AGIP Iran B.V., (2001), Sulfrex Process,Process Data Book, South Pars Phases 4&5, On Shore Facilities, Assaluyeh – Iran.

[5] Mazgarvo, A., (2005), Desulfurization of Oil , Gas , Petroleum Products and waste water, Volga Research Institute of Hydrocarbon Feed, Kazan, Russia.

[6] Goar, B.G.; Sames, J.A., (2002), Gas processes 2002, Hydrocarbon Processing, Page: 107-121.

[7] Zicari, S., (2003), Removal of Hydrogen Sulfide from Biogas Using Cow-Manure, Compost. Masters Thesis, Cornell University, Ithaca, NY.

[8] Mark E.; Richard J., (2006), Marathon uses mol sieve to remove mercaptan from gas stream, The Oil and Gas Journal, Volume 104, Issue 16.

[9] Aoki, Y., (1995), Technical efforts focus on cutting LNG plant costs, Oil and Gas Journal; Volume 93, Issue 27, Page: 43-47.

[10] Hawes, P., (2004), Sulfur management in natural gas treating plants, 12th International Oil & Gas and Petrochemical Congress, Iran.

[11] Bedell, S.A.; Miller, M.; Griffin, J.; Schubert, C., (2006), Dow's new mercaptan removal solvent, Sulphur,  ISSN 0039-4890, Issue 306.

[12] Mahin Rameshni, P.E., ( 2000), State of the art in gas processing, Worley Parsons Co., Chief Process Engineer, San Francisco.

[13] Xiaolin, Q., (2000), Present Status and Development Trends of LPG Desulfurization Technology inRefineries, Chemical Industry and Engineering Progress, Volume 76, Number 9, Page: 49-54, 56, 58-59.

[14] Suarez, F.J., (1996), Pluses and minuses of caustic treating, Hydrocarbon Processing, Volume 75, Number 10,  Page: 117-123.

[15] Judd, B., (1993), Mercaptan removal rate exceeds 99% at Canadian gas plant, Oil and Gas Journal, Volume 91, Issue 33, Page: 81-83.

[16] Ruiting, L.; Daohong, X.; Yuzhi, X., (2003), Study on the Stability of CoSPc in LPG Sweetening, American Chemical Society, Division of Petroleum Chemistry, Preprints, Volume 48, Number 4,  Page: 338-340.

[17] Mazgarov, A.M., (2006), A selective treatment of various oils and gas condensates to remove light mercaptans and hydrogen sulfide, chevron Research and Technology Co. (USA)., World Petroleum Congress.

[18] Propane Treatment,Operating Manual, Chapter 2, Process Section 2, Iran South Gas Field, Phases 4&5, Unit114.

[19] Butane Treatment,Operating Manual, Chapter 2, Process Section 2, Iran South Gas Field, Phases 4&5, Unit115.

[20] Mick, M.B., (1976), Treat propan for COS removal, Hydrocarbon Processing, Page: 137-142.

[22] Turbeville, W.; Yap, N., (2006), The chemistry of copper-containing sulfur adsorbents in the presence of mercaptans, Catalysis Today, Volume 116, Issue 4, Page: 519-525.

[23] Tukov, G. V.; Ivanova, N. N.; Sadykov, A. N.; Polotskii, A. M.; Glebova, N. A., (1975), Establishing Standards for Consumption of Caustic Soda in Treating Liquified Gases (LPG) to Remove Mercaptans, Chemistry and Technology of Fuels and Oils (English translation of Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel), Volume 11, Number 11-12, Page 869-872.

[24] Ruiting, L.; Daohong, X.; Yuzhi, X.; Yongliang, T., (2005), Effects of caustic concentration on the LPG sweetening, Petroleum Science and Technology, Volume 23, Number 5-6, Page 711-722.

[25] Ruiting, L.; Daohong, X.; Yuzhi, X., (2003), Oxidation of sodium mercaptide with sulfonated cobalt phthalocyanine as catalyst, American Chemical Society, Division of  Petroleum Chemistry, Preprints, Volume 48, Number 2, Page 74-76.