عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و شبیه سازی واحد شیرین سازی گاز طبیعی فاز های ۴ و ۵ عسلویه با تاکید بر پارامترهای موثر در تصفیه گاز ترش پارس جنوبی و بررسی امکان تلفیق فرآیند شیرین سازی با مرکاپتان زدایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1174.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54475
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۱
- دانشجو
- مهدی علی زاد
- چکیده
- در این بررسی واحد شیرین¬سازی گاز طبیعی فاز¬های 4 و 5 عسلویه که از محلول متیل¬دی¬اتانول¬آمین در برج جذب استفاده می¬کند، با استفاده از مدل تعادلی نرم¬افزار HYSYS مدل¬سازی شده¬است. برای شبیه¬سازی این واحد از بسته¬ی اطلاعاتی آمین موجود در نرم¬افزار استفاده¬شده¬است. در این بسته، سامانه¬ی ترمودینامیکی آمین- گازهای اسیدی- آب مدل¬شده و با در نظر¬گرفتن بازده هر سینی، محاسبات سینی به سینی انجام می¬شود. مدل ترمودینامیکی Kent-Eisenberg برای به¬دست آوردن پارامترهای تعادلی و خواص فیزیکی استفاده می¬شود. همچنین بازده جداسازی CO2 و H2S به¬صورت دستی وارد شده¬است. بازده به¬دست¬آمده برای برج جذب 03/0و 345/0 و برای برج دفع 07/0 و 46/0 به ترتیب برای CO2 و H2S می¬باشد. پارامترهای مهم نظیر دمای برج و غلظت گازهای اسیدی داخل برج مطالعه شده و تاثیرات تغییر در پارامترهای عملیاتی نظیر میزان آمین در گردش و غلظت آمین بر عملکرد آن بررسی شده¬است. دست¬یابی به حالت تعادل هنگامی که جذب تحت تأثیر پدیده¬های انتقال باشد، به ندرت امکان¬پذیر است. به-همین دلیل در ادامه¬ی کار از یک الگوریتم بر پایه¬ی سرعت-محور که در داخل نرم¬افزار Aspen Plus با عنوان مدل RateFrac موجود است برای مدل¬سازی برج جذب آمین استفاده¬شده است. مدل دو فیلمی همراه با ترکیبی از روابط توسعه¬داده¬شده Maxwell-Stefan برای ترکیبات چند¬جزیی در محاسبه¬ی انتقال¬جرم استفاده می¬شود که می¬تواند سامانه¬های غیرایده¬آل را پیش¬بینی کند. برای تاثیر¬دادن واکنش¬های شیمیایی بر انتقال¬جرم از ضرایب افزایش برای بهبود ضرایب انتقال¬جرم استفاده شده¬است. با توجه به وجود واکنش همراه با جذب، واکنش¬هایی که در فاز مایع رخ می¬دهد به¬صورت دستی وارد¬شدند. برای واکنش¬هایی که به¬صورت غیر¬تعادلی عمل می¬کنند باید تجمع فاز مایع نیز تعریف¬شود. به¬خاطر دقیق نبودن مقادیر محاسبه¬شده برای گرانروی و کشش سطحی فاز مایع در نرم¬افزار Aspen، این مقادیر با مدل¬های ارائه¬شده در مقالات جای¬گذاری شده¬است. با توجه به فشار بالای برج و محلول الکترولیت فاز مایع از مدل¬های ترمودینامیکی SRK و E-NRTL برای محاسبه¬ی ضرایب فعالیت استفاده¬شده است. در ادامه به¬طور خلاصه به روش¬های موجود در حذف مرکاپتان¬ها، حلال¬های فیزیکی مورد استفاده و فرآیندهای جدید توسعه¬داده¬شده پرداخته¬شده و فرآیند مناسب برای حذف مرکاپتان موجود در گاز ترش فازهای 4 و 5 پارس جنوبی معرفی شده¬است. حلال تیودی¬گلایکول به¬دلیل عملکرد بسیار مشابه با عملکرد واحدهای آمین معمولی و عدم نیاز به طراحی مجدد اکثر تجهیزات فرآیندی، بازدهی بالای حذف مرکاپتان، کاهش انرژی مورد نیاز جوش¬آور، جذب کمتر هیدروکربن¬ها نسبت به حلال¬های ترکیبی مشابه، هزینه¬های عملیاتی کمتر و کاهش سرمایه¬ی اولیه لازم، و همچنین سادگی و انحصاری نبودن فرآیند، به¬عنوان حلال پیشنهادی برای استفاده در واحد شیرین¬سازی فاز¬های 4 و 5 عسلویه ارائه شده¬است.
- Abstract
- The first objective of this work is to use commercial simulating software, HYSYS, which is well-known as an academic simulating tool, to model the sweetening unit of South Pars phases 4 & 5 which contains an absorber unit equipped with valve trays operating with MDEA, a desorber unit with its reboiler and condenser, a heat exchanger to recover heat of lean amine, pumps and other operating units. This software uses equilibrium approach to calculate absorbing performance. Amine-Package is used as the property package. Inside this package the thermodynamic system of amine-water-acid gases is modeled and by considering efficiency the calculations are done stage-by-stage. Kent-Eisenberg model is used to cover thermodynamic properties. Finally operating parameters were studied to obtain optimum condition. Disadvantages of equilibrium models are well-known for years, so a rate-based algorithm implemented in Aspen (RateFracTM) adopted to yield a predictive tool for MDEA gas scrubbing processes for absorbing unit. Therefore, the mass transfer coefficient of the gas and liquid phase is calculated adjusting a formulation from Weiland and Scheffe to experimental results, which is already integrated in RateFracTM. A new enhancement model which is developed by M.Bolhar et al. accounted for the chemical reactions in the liquid phase. Correlations for geometric data, like hold-up and interfacial area, and for reaction rates are provided to give reliable results. The so obtained system is tested against measurements done on the industrial absorbing unit. Removing mercaptan from sour natural gases has always been considered a great challenge, as the solvent processes, which are very well suited to the treatment of large quantities of sour gases, are not efficient in removing these organic sulfur compounds together with H2S and CO2. A general study is done on the processes which removes mercaptan beside acidic gases. These processes are some well-known processes like Sulfinol and Selexol or newly developed processes like Ucarsol or HySWEET. The most significant process, HySWEET , which introduced by TOTAL company during 2007 uses ThioDiGlycol as the physical absorber to meet gas transported mercaptan specifications. Due to some advantages of TDG, i.e. low reboiling duty and no specific equipment overdesign or changing process line, this chemical component is suggested to be implemented with MDEA, obtaining a hybrid solvent to be used in sweetening unit of South Pars 4th & 5th phases.
