عنوان پایان‌نامه
طراحی و شبیه سازی فرایند دوره ای جذب سطحی جهت جداسازی میعانات گازی از گاز طبیعی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1860.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81351;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1860.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 81351
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- حسن میری
- استاد راهنما
- شهره فاطمی, زهرا منصور پور
- چکیده
- فرایند جذب سطحی تناوبی با موج دما در شرایط ادیاباتیک جهت جداسازی هیدروکربن های سنگین از گاز طبیعی و تنظیم نقطه ی شبنم هیدروکربنی طراحی و شبیه سازی شده است. برای طراحی مورد نظر ایزوترم های جذب اجزاء بر روی جاذب سیلیکاژل ابتدا در ازمایشگاه به دست امدند که این داده های تعادلی به خوبی توسط مدل لانگمویر وابسته به دما برازش شدند، همچنین سینتیک جذب در ازمایشگاه در بستر جذب دینامیک با تعیین نمودارهای گذر بررسی شد که با کمک این نمودارها مشخص شد مقاومت عمده در برابر انتقال جرم مقاومت درشت حفره می باشد. فرایند نهایی طراحی شده یک مجموعه شامل چهار ستون با جاذب سیلیکاژل از نوع H می باشد. خوراک ورودی به واحد با دبی 3.5 کیلومول بر ثانیه و ترکیب گاز متان، اتان، پروپان، بوتان، پنتان، کربن دی اکسید و نیتروژن در فشار 85 بار و دمای 313.15 کلوین می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با تنظیم و بهینه سازی زمان سیکل جذب می توان علاوه بر تنظیم نقطه ی شبنم هیدروکربنی گاز به بازیابی قابل توجهی از هیدروکربن های سنگین دست یافت. نتایج شبیه سازی نشان دهنده ی این امر است که شرایط احیای تعیین شده که شامل گرمایش برج توسط بخشی از خوراک تا دمای 270 درجه ی سانتیگراد می باشد، می تواند به خوبی موجب جدا شدن هیدروکربن های سنگین از جریان گاز گردد و پس از برقراری شرایط پایدار تناوبی بعد از 10تناوب، مقدار هیدروکربن های سنگین را از 0.69 درصد به 0.114 درصد برساند و با این میزان جداسازی هیدروکربن های سنگین از جریان گاز، نقطه ی شبنم هیدروکربنی گاز از 9.5- به 57- درجه ی سانتیگراد می رسد. همچنین با استفاده از یک خنک کننده ی هوایی و سرد کردن جریان گاز مرحله ی گرمایش تا دمای محیط می توان مقدار قابل توجهی از هیدروکربن های این جریان گرمایش را مایع کرد و در نهایت به 81.1 درصد جداسازی هیدروکربن های سنگین(C5+) دست یافت.
- Abstract
- Alternative thermal swing adsorption (TSA) process under adiabatic conditions was designed and simulated for separating heavy hydrocarbons from natural gas as well as adjusting hydrocarbon dew point. In the case of design, initially, the adsorption isotherms of components on silica gel adsorbent was determined and the results showed that these equilibrium data were well fitted to the temperature dependent Langmuir model. By determining the transient curves, the adsorption kinetics on the dynamic bed was also investigated which showed that the main resistance to the mass transfer is the macropore resistance. The ultimate designed process was a set of four columns with H-type silica gel adsorbent. The feed with the composition of methane, ethane, propane, butane, pentane, carbon dioxide and nitrogen had a fluid flow of 3.5 kmol/s and a temperature of 313.13 k. The simulation results showed that by adjusting and optimizing the adsorption cycle time, in addition to hydrocarbon dew point adjustment of gas, a considerable recovery of heavy hydrocarbon can be achieved. These results indicates that the determined recovery conditions, which includes the heating of adsorption column by portion of the feed until 270 ?C, can adequately lead to separation of heavy hydrocarbons from gas flow; furthermore, after establishing the stable alternative condition, after 10 cycle , it can reduce the amount of heavy hydrocarbon from 0.69% to 0.114%. By this amount of heavy hydrocarbon separation from the gas, the hydrocarbon dew point of gas can be reduced from -9.5 ?C to -57 ?C. Moreover, by utilizing an air cooler and cooling the gas flow of heating section to the ambient temperature, a considerable amount of this heating flow can be condensed and ultimately 81.1% heavy hydrocarbon recovery (C5+) can be achieved.
