عنوان پایان‌نامه
مدل سازی روش های مختلف جداسازیگازهای نیتروژن و متان از محصولات راکتوراتوترمال و بررسی و بهینه یابی اقتصادی آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K60;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77552;کتابخانه کاسپین شماره ثبت: K60;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77552
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- فاطمه حسنلی
- استاد راهنما
- احمد حلاجی ثانی
- چکیده
- در این مطالعه ، برروی مشکل مجتمع پتروشیمی زاگرس ، یکـی از بـزرگ تـرین پتروشـیمی هـای تولیدمتانول در جهان ، تحقیق شده است . این واحد به گونه ای طراحی شـده اسـت کـه مشـعل همیشـه خاموش باشد، اما در شرایط عملیاتی بـه دلیـل غیرفعـال شـدن زودهنگـام کاتالیسـت ، مشـعل روشـن شـده اسـت و مقـدار نامشخصـی گازهـدررفت ، براسـاس میـزان کـاهش فعالیـت کاتالیسـت ، درحـال سوختن است . این جریـان شـامل 60%هیـدروژن ، 20%کـربن دیاکسـید و کـربن مونوکسـید و 20%گازهای نیتروژن و متان میباشد. این تحقیق یک استراتژی بـرای بازیـابی جریـان هـدررفت بـه جـای سوزاندن آن پیشنهاد میدهد. بدین منظور، از یک مدل ناهمگن تک بعدی استفاده شده است . همچنین در این مطالعه بـه منظـور جلـوگیری از تجمـع گازهـای نیتـروژن و متـان در راکتـور کـه در واکـنش تولیدمتانول شرکت نمیکنند، یک واحد خالص سازی پیشنهاد و طراحی شده است که شامل غشـاهای پلیمری PTMSP و CMS.SBA 15میباشد. در این مطالعه ، تـاثیر بـازگردانی گازهـدررفت براسـاس غیرفعال شدن کاتالیست برروی راکتورسنتزمتانول و میزان تولید متـانول در سـه حالـت مـدل سـازی شده اند و باهم مقایسه گردیده اند. این سه حالت عبارتند از: حالت صنعتی که گازهـدررفت در مشـعل سوزانده میشود، حالتی که تمام گازهدررفت به راکتور بازگردانده میشود و حالتی کـه فقـط اجـزای ارزشمند (هیدروژن ، کربن دیاکسید و کربن مونوکسـید) از گازهـدرفت توسـط واحـدخالص سـازی بـه راکتور بازگردانده میشوند. نتایج مدل سازی در مقایسه با داده های صنعتی، اعتبارسنجی شـده اسـت و تطابق بسیار خوبی را نشـان مـیدهـد. نتـایج حاصـل از شـبیه سـازی بـرای کاتالیسـت تـازه ، افـزایش تولیدمتانول در حالتی که تمام گازهدررفت بازگردانده شود نسبت به حالت صنعتی برابـر بـا %0/96 و در حالتی که فقط اجزای ارزشمند بازگردانده شوند برابر با %1/4 نشان میدهند. همچنین نتایج حاکی از آن است که میزان افزایش تولید متانول در حالتی که گاز خالص سـازی مـیشـود، از هـر دو حالـت صنعتی و کل گازهدررفت بازگشتی بیشتر است ؛ برایمثال زمانی که فعالیت کاتالیست به ترتیب برابر با 0/3و 0/2 میشود میزان تولید متانول در گازهدررفت خالص شده بازگشتی بـه ترتیـب برابـر %3/48 و %4/10 و در کل گازهدررفت بازگشتی به ترتیب برابر با %2/54 و %2/25 افزایش مـییابـد. همچنـین ، توسط واحد خالص سازی امکان جداسازی کربن دیاکسید از گازهدررفت تا میزان 99%میسر میباشد. ازاین رو، این استراتژی باعث افـزایش تولیـد متـانول ، افـزایش سـوددهی واحـد و جبـران اثـر کـاهش غیرفعال شدن کاتالیست از طریق راه حلی زیست محیطی میگردد، چـرا کـه بـا تبـدیل هرچـه بیشـتر کربن دیاکسید به متانول ، از ورود این گاز به جو جلوگیری میشود.
- Abstract
- In this study has been investigated purge gas in Zagros Petrochemical Complex one ofthe largest methanol production complexes in the world. This unit is designed not to cross but in the operating conditions because of catalyst deactivation amount of gas burned in flare. The purge gas includes 616 hydrogen, 216 CO and CO2. Also the purge gas stream contains 216 gases nitrogen and methane; however, they are not participated in methanol production reactions. This study proposes a strategy to recovery of purge gas streams instead of its burning in the flare. For this purpose, one-dimensional heterogeneous model is used to recycle a purge gas for kinetic simulation. Also, in order to prevent accumulation of inert gases such as in methanol synthesis reactor, a purification unit by a novel polymeric membrane has been proposed in the present study, which nitrogen and methane from purge gas and recycles hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide to the fresh feed of methanol synthesis reactor. This purification unit includes PTMSP and SBA15.CMS membranes. Also, in this work has been investigated the effect of purge gas recycle based on catalyst deactivation on the performance of methanol synthesis reactor. The modeling results have been validated by comparing with experimental data and a good agreement observe between the model predictions and experimental measurements. The increase in methanol production for fresh catalyst in Recycle Purified Purge Gas Configuration (RPPGC) is 1.46 and in Recycle Purge Gas Configuration )RPGC( is 0.96% compared with the one in Industrial Configuration )IC(. The results show that with the increase of catalyst deactivation increases amount methanol production more in RPPGC compared with RPGC. The increase in methanol is 3.48% in RPPGC while this parameter is 2.54% in RPGC when catalyst deactivation is equal 0.3. Therefore, this strategy leads to enhancement of methanol production and decreasing of catalyst deactivation through an environmentally friendly way by more conventional CO2 in methanol. Keywords: Methanol, Purge gas, Methanol synthesis reactor, Catalyst deactivation, Flare .
