پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن

word
117
8 MB
31837
1392
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۵,۲۱۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد(M.Sc.)

    گرایش :محیط زیست

     

    چکیده
    براساس مطالعات انجام شده، فرآیندهای مختلفی برای گوگرد زدایی از نفتا وجود دارد که برای تعیین روش گوگردزدایی از نفتا، پارامترهایی بسیار تعیین کننده وجود دارد که نوع ترکیبات گوگرددار و دما وفشار عملکردی یکی از مهمترین پارامترهای تعیین ¬کننده¬ی روش گوگردزدایی از نفتا می¬باشد. یکی از مهترین ترکیبات مضر که در نفتا وجود دارد H2S، CO2 و COS می¬باشدکه مهترین آن COS می¬باشد. به¬همین ترتیب در این تحقیق، یک فرآیند گوگردزدایی از نفتا (DMD) با افزودن دی¬اتانل آمین توسط نرم¬افزار HYSYS شبه سازی شده است. هدف از طراحی فرآیند  DMD، حذف مرکاپتان¬ها از یک جهت و حذف H2S و CO2 از یک جهت دیگر می¬باشد. که مرکاپتان¬های موجود در این فرآیند شامل M-Mercaptan و E-Mercaptan می¬باشد. فرآیند DMD شامل دو راکتور کاتالیستی و جداکننده دو فازی و سه فازی می¬باشد. هدف از راکتور کاتالیستی، تبدیل COS به H2S و CO2 می¬باشد، و در خروجی از راکتور کاتالیستی دوم در جهت مخالف فرآیند، به فرآیند دی¬اتانل آمین را به آن افزودیم و براساس یکپارچگی فرآیند مقدار COS، H2S و CO2 خروجی از فرآیند بسیار کاهش یافته است که تقریبا 1/0از CO2 و H2S فرآیند از فلش دو فازی خارج شده است و مابقی آن، به¬عنوان ورودی به راکتور کاتالیستی اول بازگردانده شده است. هدف از جداکننده سه فازی، خارج کردن هیدروکربن¬های سبک و مرکاپتان¬ها از خروجی فاز مایع سبک سه فازی می¬باشد و هدف از جداکننده دو فازی، خارج کردن H2S و CO2 می¬باشد که مقدار بسیار ناچیزی از مرکاپتان¬ها به صورت مایع از جداکننده¬ی دو فازی خارج شده است که این مقدار بسیار ناچیز، پروژه را از هدف دور نخواهد کرد. تقریبا 032/0 و 02/0 از M-Mercaptan و E-Mercaptan خروجی از راکتور کاتالیستی اول از فلش دو فازی خارج شده است. به¬ترتیب نسبت M-Mercaptan و E-Mercaptan خروجی از فلش دوفازی به فلش سه فازی برابر است با 05/0 و  03/0.
    کلمات کلیدی: فرآیند، گوگرد زدایی، نفتا، دی اتانل آمین و یکپارچگی

     

     

    مقدمه:

    امروزه نفت و مشتقات آن تقریباً 37 درصد مصرف انرژی جهان و 90 درصد سوخت وسایل حمل و نقل بزرگراه ها مانند (اتومبیل ها، اتوبوس ها و کامیون ها) و سیستم های حمل و نقل غیر جاده ای مانند( قطارها، کشتی ها و تجهیزات کشاورزی) را تامین می کنند. با این وجود این سیستم ها سبب انتشار ذرات آلاینده[1] و همچنین انتشار گازهای آلاینده ای چون SOx و NOx می گردند که معضلات زیست محیطی را به همراه دارند. گوگرد یکی از آلودگی های اصلی در نفت و فرآورده های آن مخصوصاً دیزل و یا گازوئیل به شمار می رود که سبب ایجاد آلاینده های جامد دوده و آلاینده ی گازی SOx به هنگام احتراق می گردد. دوده عامل اصلی دود و بخارات سیاه رنگ و مضر خروجی از اگزوز است که سهم عظیمی در آلودگی هوا دارد. همچنین حضور مقادیر اندکی گوگرد در سوخت موتورها منجر به از کار افتادن و غیر فعال شدن مبدل های کاتالیستی شده و کارایی و توانایی آن ها را در اکسید کردن ترکیبات مضری چون مونواکسید کربن، هیدروکربن ها و مواد آلی فرار کاهش می دهد. در همین راستا به منظور کاهش اثرات زیان بار این آلاینده ها، قوانین و مقررات زیست محیطی در بسیاری از کشورهای جهان برای کاهش میزان گوگرد فرآورده های نفتی مخصوصاً دیزل و گازوئیل و تبدیل آن ها به فرآورده های با مقدار گوگرد بسیار پایین[2] ( برای مثال ppm15- 10  در مورد گازوئیل)وضع شده و هر روز سخت گیرانه تر نیز می گردد ]1[

    به منظور کاستن از میزان انتشار ذرات معلق (دوده) و اکسید های گوگرد سازمان های بین المللی مقرراتی به منظور محدود نمودن میزان گوگرد موجود در سوخت دیزل وضع نمودند. در نوامبر سال 1990آژانس حفاظت از محیط زیست آمریکا[3]  (US-EPA) تمامی وسایل نقلیه موتوری را که از سوخت های دیزلی استفاده می کردند را موظف نمود تا از اکتبر سال 1993 سوخت دیزل با میزان حداکثر گوگرد ppmW 500 را استفاده نمایند که به سوخت دیزل با گوگرد پایین[4] (LSD) شناخته می شود. درژانویه سال 2001 ، این شرایط به صورت سخت گیرانه تری اعلام گردید. در اوایل ژوئن سال 2006  سازمان بین المللی ،پالایشگاه ها را موظف نموده اند تا میزان گوگرد سوخت وسایل نقلیه موتوری را  تا حد ppmW 15  کاهش دهند که به سوخت دیزل با گوگرد بسیار پایین (ULSD) شناخته می شود. در اوایل دسامبر سال 2010 ، تمامی سوخت های دیزل مورد استفاده در بزرگراه ها می بایستی از نوع ULSD باشد. نوع دیگری از سوخت دیزل در سامانه حمل و نقل غیر جاده ای، ریلی و دریایی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. پیش از سال 2004 محدودیت خاصی توسط EPA برای میزان گوگرد در سوخت دیزل غیر جاده ای وضع نشده بود. البته کاربردهای صنعتی این نوع دیزل مستثنی گردیده بود و محدودیتی تا سقف 5/0 درصدppmW) 5000(درنظر گرفته شده بود.در ژوئن سال  2004، EPA استانداردهای جدیدی را برای این سوخت دیزل وضع نمود. فرایند دو مرحله ای جهت کاستن از میزان گوگرد برای سوخت دیزل غیر جاده ای به صورت زیر وضع گردید:

    الف) تا سقف ppmW 500 از ژوئن سال 2007

    ب)تا سقفppmW  15از ژوئن سال 2010

    به طور مشابه میزان گوگرد برای سوخت های مصرفی در سامانه های ریلی و دریایی به سقف ppmW 500از تاریخ ژوئن 2007محدود گردید و این در حالی است که این میزان برای تاریخ ژوئن 2012 در سقف  ppmW 15تعیین گردیده است.[1]

     

    Abstract

    There is myriad processes for naphta desulphurization, and determining the naphta desulphurization method, many determinant parameters should be considered among which the sulphurized compound, operational temperature and pressure are the most important parameters.COS,CO2 and H2S are the most harmful substances in naphta and COS is the most harmful one. Thus, in this research a Naphta desulfurization (Demercaptanization of Distillate) was simulated using HYSYS software and adding diethanolamine. The purposes of designing the DMD process are twofold: 1) Demercaptanization and 2)removing CO2 and H2S. M-Mercaptan and E-Mercaptan are the Mercaptanized compounds of the process. DMD process includes two catalytic reactor and biphasic and triphasic separators. The catalytic reactor converts COS to CO2 and H2S. And diethanolamine is added as the input at the second catalytic reactor. The amount of output H2S,COS and CO2 was reduced because of process integration, that 10% of process H2S and CO2 was removed through the biphasic flash and the reminder was restored to the preliminary catalytic reactor as the input. The triphasic separator removes the light carbohydrates and the mercaptans from the light liquid phase and the biphasic reactor removes the CO2 and H2S and a negligible amount of mercaptans will exit the biphasic separator as liquid which won’t hamper the project. About 0.032 and 0.02% of M-mercaptan and E-mercaptan was removed by the primarily catalytic reactor at the biphasic flash, respectively. The amount of output M-mercaptan and E-mercaptan of the biphasic flash to the triphasic reactor was 0.05 and 0.03, respectively.

    Keywords: process, Sulfurization, naphta, diethanolamine and integration. 

  • فهرست و منابع پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن

    فهرست:

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

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

    فصل اول:کلیات

    (1-1)تاثیر سولفور بر آلایندگی خودرو......................................................................................10

    (1-2)تاثیرات سولفور بر روی موتورهای دیزل و تکنولوژی کنترل آلاینده ها................................11

    (1-3) منشا پیدایش سولفور....................................................................................................12

    (1-4)انواع روشهای شیرین سازی...........................................................................................13

                     (1-4-1)شیرین سازی دکتر..........................................................................................14

                     (1-4-2)شیرین سازی کلرید مس.................................................................................15

                     (1- 4-3)فرایند هیپوکلریت...........................................................................................17

                     (1-4-4)فرایند غربال مولکولی......................................................................................18

                     (1-4-5)شستشو با محلول سود....................................................................................20

                     (1-4-6)فرایند مراکس.................................................................................................22

                   (1-4-7) فرایندDMD......................................................................................................24

                    (1-4-8)فرایند DMC....................................................................................................26

                    (1- 4– 9)تصفیه هیدروژنی............................................................................................42

    فصل دوم:مروری بر تحقیقات گذشته

    فصل سوم: آنالیز و بررسی فرآیند گوگردزدایی از نفتا (DMD)

     (3-1)تعریف .......................................................................................................................67

     (3-2)طراحی و شبیه سازی فرایند........................................................................................68

     (3-3)ویژگی های HYSYS.................................................................................................68

     (3-4)کاربرد های شبیه سازی ..............................................................................................69

     (3-5) نرم افزار های مشابه..................................................................................................69

     (3-6)روند انجام تحقیق.......................................................................................................70

                        (3-6-1): مطالعات کتابخانه‌ای ..................................................................................70

                      (3-6-2): شبیه­سازی فرآیند گوگردزدایی از نفتا توسط نرم­افزار HYSYS .................72

            (3-7) نتایج کلی از فرآیند DMD............................................................................................88

    فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری

     (4-1):اثر دبی خوراک ورودی  برروی عملکرد فرآیند DMD.............................................91

     فصل پنجم:ارائه پیشنهادات برای ادامه کار در آینده  

    (5-1)بحث و نتیجه گیری.....................................................................................................110

    (5-2)بحث و نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات برای ادامه کار در آینده........................................113

    منابع و ماخذ

             فهرست منابع فارسی..........................................................................................................115

            فهرست منابع غیر فارسی.....................................................................................................116

            چکیده انگلیسی....................................................................................................................118

    منبع:

     

    [1]صالحی(مرجان)،حسینی(سید محسن)-1390- گوگردزدایی- دومین همایش علوم و فنون فناوری های نوین در صنعت پالایش نفت-اصفهان-صفحه 13-5

    ]3[مقصودی سعید-1378- حذف گوگرد از برشهای میان تقطیر نفتی به روش بیولوژیکی- پایان نامه دکترا-دانشکده مهندسی شیمی و نفت- دانشگاه صنعتی شریف- فصل دوم- صفحات 31-29

    ]4[احمدی سامان-1391-نکات دانشی در مورد بنزین و شناخت آن-دانشنامه اینترنتی پترو نت

    ]10[بزمی(منصور)،تاجریان(مرتضی) محمد بیگی(خشایار)-1383- فرایند مرکاپتان زدایی از برش های نفتی-پژوهشکده صنعت نفت،واحد مهندسی فرایند - نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی(دانشگاه علم وصنعت)

    ]12[ناظم بکایی(هادی)،وثوقی(منوچهر)،عالم زاده(ایران)-1381- گوگردزدایی گازوییل توسط باکتری Rhodococcus P32c1 تثبیت شده روی پایه پلیمری-نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران- دوره 25- شماره 3 – صفحه 9

    ]19[بزمی(منصور)- تاجریان(مرتضی) -1382- مرکاپتان زدایی ازخوراک های بنزین NGL و LPG پژوهشکده مهندسی توسعه پژوهشگاه صنعت نفت- مجله تجهیزات صنعت نفت –شماره دوم-صفحات5-3

    ]20[شاهسوند(اکبر)، انفرادی(امیر)-1387- شیوه های نوین بازیابی گوگرد در صنایع نفت و گاز- دوازدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران. 

    ]21[حبیب پور (سلطانعلی) ،کامروا(حمید رضا)، حلیمی فر(غلام حسین)-1391- ارائه روشی با هدف بهبود عملکرد واحد شیرین سازی پالایشگاه گاز ایلام با استفاده از تکنولوژی پینچ-چهارمین همایش بین المللی مبدلهای گرمایی

    ]22[در گاهی زابلی ، ملیحه .1385 – شبیه سازی و بهینه سازی فرایند های پالایش میعانات گازی و تبدیل آن ها به محصولات با  ارزش افزوده بالاتر .پایان نامه کارشناسی ارشد

    ]26[رحیمی(مسعود)-مدائنی(سیاوش) ،1388، بهینه سازی واحد جدید شیرین سازی گاز طبیعی، نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران،صفحات10-14

     

     

     

     

     

     

        

     

     

    منابع غیر فارسی:

    [2]Keennedy (j),(2002)-Clean Disel fuel implementation workshop –Hoston, Texas ,USA

    [5] Sublette, K. L.and N. D. Sylvester,1987," Oxidation of hydrogen sulfide by Thiobacillus

    denitrificans: desulfurization of natural gas." Biotechnology and Bioengineering, p:249-257.

    [6]Meyers(R.A)-1996-Hand book ofpetroleum refining processes,second Edition-MC Graw Hill-p:132-134

    [7] Tanaka, H., (2004). Process for producing  hydrofining catalyst. United States Patent 6,689,712.

    February 10.

    [8] Neathery, J.K.(1996)- Model for flue-gas desulfurization in a circulating dry scrubber,

    AICHE Journal 42 , 259–268.

    [9] Oliazadeh , M , Huang , J.H.1995;Application of Solvent entraction for the separation of molybdenum from nano – crystalline cobalt eleetrodeposition effluents Authors

    W4, R.T. ; Source : Proceedings of the TMS Fall Extraction and processing conference , Vol. 1 ,

    [11].sharipov(A.kh). (1994).demercaptanization of fuels and liquefied gases in the presence of cobalt polyphthalocyanine .chemistry and technology of fuel and oils .No:30 .

    [13].Vildanov(A.F ),. Arkhireeva(I.A), Gorokhova(S.A).(1988) " High temperature naphtha desulfurization using a low metal and partially deactivated catalyst’’-. – Vestnik MGU, Ser.2. Khimia, vol.29. No. 6, p.614.

    [14] Campos-Martin(J.M.), Capel-Sanchez(M.C), Perez-Presas (P), Fierro(J.L.G).

    (2011), Oxidative Processes of Desulfurization of Liquid Fuels

     Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Marie Curie 2, Madrid, Cantoblanco, E-28049

    [15] Weinzierl(K); Karger(R), both of Dortmund-(1980)- METHOD FOR OPERATING A FLUE GAS DESULFURIZATION- L. & C. Steinmiiller GmbH

    [16]Mazgarov(A.M) ,Vildanov(A.F). (2000/01), NEW PROCESS AND CATALYST FOR CRUDE, FUEL  AND WASTE WATER   DESULFURIZATION.GUP "VNIIUS" ,Kazan ,Russia.. ISSN1311-8978 –Issue1

    [17] Xuemei (CHU), Yufeng (HU), Jiguang (LI), Qianqing. (L.G), Yansheng (LIU).(2008)

    Desulfurization of Diesel Fuel by Extraction with [BF4]--based Ionic Liquids.Chinese Journal of Chemical Engineering.china.p.11

    [18] Zongxuan(J.N), Hongyinga(LU), Yongna(Z.N), (2011),Oxidative Desulfurization of Fuel Oils. CHINESE JOURNAL OF CATALYSIS, Volume 32, Issue 5, p 707–715

    [23]Weyda,H.kohler,E.(2003).Modern refining concepts on naphtha Isomerization to modern gasoline manufacture .catalysis today [serial online] 81  - p:51-55

    [24]A.G. Akhmadullina, L.N. Orlova, I.K. Khrushcheva and others,1989. Mercaptides transformation during the catalytic oxidation with molecular oxygen in

    aqueous alkaline solutions. Journal of Applied Chemistry, No.1,p. 53-57.

    [25] Brink, P. J. , Feb 1994,Catalyst for the Selective Oxidation of Sulphur Compounds

     

    to Elemental S

    ulphur, Process for Preparing Such a Catalyst and Method

    for the Selective Oxidation of Sulphur Compounds to Elemental

    Sulphur, US Patent. No 5,286,697,.

    [26] G. Xu, Q. Guo, T. Kaneko, (2000)., A new semi-dry desulfurization process using a

    powder-particle spouted bed, Advances in Environmental Research 4 ,p9–18.

    [27] X. Ma, T. Kaneko, T. Tashimo, et al(2000)., Use of limestone for SO2 removal fromflue gas in the semidry FDG process with a powder-particle spouted bed, Chemical Engineering

    Science 55p: 4643–4652.

    [28] J.K. Neathery, (1996)  Model for flue-gas desulfurization in a circulating dry scrubber,

    AICHE Journal 42,p: 259–268.

    [29] C.Y. Chu, S.J. Hwang, (2002),  Attrition and sulfation of calcium sorbent and solids

    circulation rate in an internally circulating fluidized bed, Powder Technology 127

    p:185–195.



تحقیق در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, مقاله در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, پروژه درباره پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن, رساله دکترا در مورد پایان نامه بررسی تکنولوژی های موجود برای سولفور زدایی از نفتای برج تقطیر و شبیه سازی فرآیند آن

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس