دانش فني HDS

[mahdi.adelinasab]

1. تاريخچه :
تركيبات گوگرددار يكي از مهمترين آلاينده هاي مواد نفتي وحذف آنها يكي از اهداف مهم پالايش بشمار ميروند فرآيندهاي تصفيه هيدروژني از سال 1933ميلادي در سطح جهان شناخته شده اند و تا كنون تحقيقات گسترده اي روي آن صورت گرفته است. امروزه اكثر سرمايه گذاريهاي كلان اين صنايع، در جهت توليد هر چه بيشتر فراورده هاي ميان تقطير پاكتر ومطابق با استانداردها و قوانين زيست محيطي بر تحقيقات گسترده در اين زمينه استوار مي باشد. از طرف ديگر مسموميت كاتاليست هاي فلزي گرانقيمت مورد استفاده در پالايشگاهها و غير فعال شدن آنها در اثر تماس با اين تركيبات مزاحم نيز يكي از علل لزوم توجه به تصفيه هيدروژني سوختها ميباشد. همچنين وجود استانداردهاي سختگيرانهاي كه هر ساله در كشورها وضع ميشوند، امكان صادرات فرآورده هاي سوختي با آلايندگي بالا را غير ممكن مي سازد.

لازم به ذكر است كه ظرفيت Hydrotreating در سطح جهان حدود 900ميليون تن در سال است.
جدول (1)توزيع كلي اين واحدها را در سطح جهان نشان مي دهد​

جدول1- توزيع واحدهاي تصفيه هيدروژني در سطح جهان

​

تخمين زده ميشود كه بيشتر از يك هزار واحد Hydrotreating در سطح جهان فعال باشند .ميزان مصرف كاتاليست اين واحدها در حدود 30هزار تن در سال است. ارزش كاتاليست هاي مورد استفاده براي يك واحد با ظرفيت 70 هزار بشكه در روز حدود 8/8 ميليون دلار است. بنابراين هم از نظر اقتصادي و هم براي سلامت افراد جامعه، تأمين سوخت هاي استاندارد امري اجتناب ناپذير است.

دياگرام ساده شده براي تصفيه هيدرو‍‍ژني برشهاي نفتي در پالايشگاهها​

2. شرح فرآيندHDS :​

يكي از آلاينده هاي مهم سوختهاي فسيلي گوگرد مي باشد.تركيبات گوكردي موجود در نفت خام به گروههاي زير تقسيم بندي مي شوند:

1-گوگرد خالص آزاد(Free Elemental Sulfur)
2- مركاپتانها و تيولها (R-SH)
3- سولفيد هيدروژن
4- سولفيدها
5- دي سولفيدها R')–S-S-R ) از قبيل دي متيل دي سولفيد( CH3 -S-S- CH3) و دي اتيل دي سولفيد(CH3-CH2 -S-S-CH2-CH3)
6- پلي سولفيدها،) َR-Sn-R)
7- تيوفنها و مشتقات آنها كه در تركيبات سنگين تر وجود دارند و داراي نقطه جوش بالايي هستند (بنزوتيوفن (BT) و دي بنزوتيوفن (DBT) و ديگر مشتقات آلكيلي آن)​

با بررسيهاي انجام شده روي واكنشهاي گوگردگيري با هيدروژن مشخص شده است كه مركاپتانها ، سولفيدها و دي سولفيدها به سهولت گوگردگيري مي شوند و هيدروكربن هاي مربوطه را به همراهH2S توليد مي كنند ، در حاليكه گوگردگيري از تيوفن ها و بخصوص مشتقات بنزوتيوفني و دي بنزوتيوفني دشوار است.اگر هدف گوگرد زدايي عميق از سوخت ديزل باشد بايد تركيبات بنزوتيوفني و دي بنزوتيوفني را جدا كرد. اكثرروشهاي صنعتي گوگرد گيري با هيدروژن مشابهند و فقط در جزييات طراحي اندكي اختلاف دارند .در واحد تصفيه با هيدروژن دو بخش اصلي وجود دارند :
- بخش واكنشي
- بخش تفكيك
عمليات تصفيه را مي توانيم با برگشت دادن گازهاي توليد شده كه حاوي هيدروژن مازاد ميباشد انجام دهيم. شكل (1) فلوشيت سادهاي ازعمليات تصفيه هيدروژني را نشان ميدهد.

Typical existing HDS unit​

3. مزاياي HDS:
1. كاهش گوگرد و نيتروژن به كمتر از ppm10
2. زدودن كامل تركيب فلزي از خوراك
3. كاهش تركيبات آلاينده كننده محيط زيست
4. بالا بردن عمر كاتاليست و كاهش مسموميت كاتاليستهاي فلزي گران قيمت
5. كاهش خوردگي اجزاي فرآيندي
6. از لحاظ تسويه آب آسان
7. از لحاظ فرآيندي ساده ​

 

[mahdi.adelinasab]

ادامه...

ادامه...

4. شبيه سازي:
امروزه استفاده از نرم افزارهاي شبيه ساز براي توسعه الگوي طراحي راكتور و افزايش ظرفيت تا مقياس صنعتي مطمئن ترين روش در كاهش هزينه هاي توسعه تكنولوژي ميباشد. با بكارگيري اين نرم افزار ها ميتوان سناريوهاي مختلف فرآيندي را بررسي كرد، افزايش وكاهش ظرفيت واحدهاي عملياتي را مورد مطالعه دقيق قرار داد و واحدهاي عملياتي را طراحي و بهينه كرد. با در اختيار داشتن اين نرم افزار شبيه سازي ميتوان اثرات ابعاد راكتور ، خصوصيات كاتاليست و پارامترهاي مختلف دما، فشار، دبي و درصد تركيبات خوراك را روي فرآيند بررسي كنيم. با توجه به اين موارد و به منظور تهيه نرم افزار گوگرد زدايي عميق از گازوييل(Ultra Deep Hydrodesulfurization)مدلسازي وشبيه سازي اين فرآيند در واحد مدلسازي و كنترل فرآيند پژوهشكده مهندسي فرايند انجام گرديد. از اين نرم افزار ميتوان به سهولت استفاده نمود و با تكرار آن در شرايط مختلف با صرف زمان بسيار كمي ميتوان مجموعه كاملي از عملكرد فرآيند در حالت هاي مختلف را پيش بيني كرده و از اين طريق، ضمن كاهش هزينه هاي اضافي وكاستن از هزينه هاي عملياتي (مصرف آب، انرژي و …)، قابليت انعطاف بيشتري را در طرح فرايند بوجود آورده و نقطه بهينه از لحاظ هزينه ها را بدست آورد. همچنين، از آنجا كه طراحي فرايند از طراحي دستگاه ها و تجهيزات مكانيكي، پايپينگ وابزار دقيق جدا نيست، از اطلاعات حاصل از شبيه سازي در حالتهاي مختلف ميتوان براي كمك به طراحي اين سيستمها نيز بهره گرفت.

5- مدلسازي راكتور HDS:​

مي دانيم كه داشتن يك نرم افزار براي ارتباط بين اطلاعات صنعتي و پايلوت ضروري است ، تا بتوانيم با تغيير شرايط فيزيكي راكتور و ابعاد راكتور و خصوصيات كاتاليست و درصد تركيبات اثرات اين پارامترها را بررسي كنيم.از آنجا كه راكتور با بستر قطر ه اي HDS به عنوان قلب فرآيند محسوب ميشود لذا دراين راستا مدلسازي راكتور براي تركيب دي بنزو تيوفن (DBT)موجود در گازوئيل انجام شده است . سپس معادلات مدل از نظر سينتيك ، هيدروديناميك و انتقال جرم و حرارت در راكتور تنظيم شده است و با استفاده از پارامترهاي سينتيكي و خواص فيزيكي فازها به روش عددي Runge - Kutta رتبه چهار حل شده است . همچنين برا ي محاسبه ضريب تاثير ( Effectiveness Factor ) در داخل كاتاليست معادلات موازنه جرم درون كاتاليست نوشته شده اند و از روش تطبيق متعامد ( Orthogonal Collocation )به كمك روش عددي اصلاح شده Powel–Dogleg براي حل معادلات جبري غير خطي حاصل در داخل دانه هاي كاتاليست استفاده شده است .

6-ديناميك و كنترل فرآيند:
شبيه سازی ديناميک بطور وسيع در مهندسی فرآيندهای شيميايی استفاده می شود تا رفتار ديناميکی فرآيند شيميايی را پيش بينی و آناليز نمايدو ميتواند در طراحي بهتر فرآيند به ما كمك نمايد .
واحدهاي گوگرد زدايي از سوخت ديزل هيچگاه نمي توانند به طور واقعي در حالت پايدار عمل نمايند و همواره طبيعتي ديناميك از خود نشان مي دهند با توجه به اينكه گوگرد زدايي عميق از سوخت ديزل نقش مهمي را در پالايشگاهها ايفاد مي كند. مطالعه مدلسازي و شبيه سازي فرآيند TBR براي HDS تركيبات نفتي در شرايط ديناميك، اهميت زيادي براي مهندسين فرآيند و كنترل از جهات زير دارا است:

1) اين مدل بعنوان ابزاري براي طراحي واحدهاي جديد به كار مي رود.
2) اتوماسيون و بهينه سازي كنترل فرآيند ممكن پذير خواهد بود.
3) بهينه سازي فرآيند با توجه به محدوديتهاي همچون جنس مواد سازنده راكتور، ملاحظات ايمني و غيرفعال شدن كاتاليست با داشتن مدل ديناميك، امكان پذير خواهد بود.
4) هنگاميكه بتوان رفتار ديناميكي راكتور را هنگام شروع (Start-up)، پايان (shut down) يا رويداد اغتشاشات خوراك ورودي پيش بيني نموده، آنگاه طراحي سيستم كنترلي كه مي تواند فرآيند را مطابق با عوامل فوق تنظيم نمايد، ممكن خواهد بود.
5 ) طراحي اصلاحات مورد نياز در فرآيند با تغييراتي كه ممكن است در كيفيت خوراكيا تغيير كيفيت محصول مورد نياز روي دهد.
6) ابزاري براي آموزش پرسنل واحد(Operator Training Simulator)​

​

همچنين به منظور افزايش رقابت در صحنه بين المللي و دقت درتوليد محصول و كاهش هزينه عملياتي ، لازم است كه عمليات فرايند بصورت ديناميك بهينه شود . براي اين منظورميتوان از بهينه سازي همزمان(Real Time Optimization) بر روي كل پلنت استفاده كرد و نرم افزاري براي رسيدن به اين هدف تهيه نمودتا بتوان با ارزيابي و تبديل پيوسته شرايط عملياتي فرايند سودآوري اقتصادي فرايند را افزايش يابد. لذا در اين راستا پژوهشگاه صنعت نفت كه مدتها است در زمينه مدلسازي و كنترل فرآيندهاي مختلف صنعت نفت فعاليت گسترده اي داشته با تکيه بر توانمنديهای پرسنل خود در اين مسير گام نهاده است.
7- سينتيك و غير فعال شوندگي كاتاليست:
از آنجا كه شناخت كامل فرآيند HDS مستلزم تحقيق و بررسي سينتيك واكنش HDS مي باشد و بهينه سازي پارامترهاي طراحي و شرايط عملياتي و عملكرد كاتاليست تنها با داشتن مدل سينتيكي مناسب امكان پذير است. بدين منظور تاكنون كارهاي تحقيقاتي متعددي در پژوهشگاه صنعت نفت براي بررسي سينتيك واكنش HDS انجام شده است.

Set up آزمايشگاهي براي HDS​

در اين راستا يك بررسي سيستماتيك جهت تعيين سينتيك واكنش HDS ميعانات گازي و دي بنزوتيوفن با استفاده از يك كاتاليست تجاري CoMo/γ-Al2O3 انجام شد و پارامترهاي عملياتي فرآيند بهينه گرديد. آزمايشات در يك ميكرو رآكتور بستر قطرهاي(trickle bed) انجام گرفت.

در محدوده عملياتي مورد نظر اثرات مقاومت نفوذ حفره­اي و مقاومت فيلمي روي سينتيك واكنش شيميايي ارزيابي گرديد.در نهايت سينتيك واكنش HDS با استفاده از ماده گوگرددار تيوفن و دي بنزو تيوفن بصورت مدل تواني تعيين شد.

غير فعال شوندگي كاتاليست پديده پيچيده اي است . در اثر غير فعال شوندگي كاتاليست ،فعاليت( activity) و گزينش پذيري ( selectivity)كاتاليست با زمان تغيير ميكند. اين امر به علت سه اثر حرارتي، فيزيكي وشيميائي اتفاق ميافتد.عواملي كه باعث غير فعال شوندگي كاتاليست ميشوند در جدول (1) خلاصه شده اند.

​

 

[mahdi.adelinasab]

DMD

DMD

تاريخچه مركاپتان زدايي از برشهاي نفتي
توليد نفت خام و ميعانات گازي حاوي مركاپتانها در جهان در حال افزايش است .بخش عظيمي از منابع نفتي با محتوي بالاي گوگرد در روسيه ، امريكا، درياي شمال ، ايران و قطر وجود دارند .ويژگي اصلي برشهاي حاوي مركاپتان وجود گوگرد در زنجيره هيدروكربني مي باشد . گروههاي مختلف مركاپتانها از سمي ترين و فرارترين آنها (متيل و اتيل مركاپتان با وزن مولكولي كم ) تا مركاپتانهاي سنگين ( با زنجيره هيدروكربني شاخه دار ) مي باشند .سولفيد هيدروژن و مركاپتانهاي سبك C1-C3 سمي و فرار ، بودار و بشدت خورنده مي باشند .
در طي فرايندهاي پالايش برشهاي حاوي مركاپتان ، پسابهاي قليايي – گوگردي سمي توليد مي شوند . لذا توليد ، انتقال ، ذخيره سازي و پالايش اين برشها داراي مسايل و مشكلات تكنولوژي و زيست محيطي جدي مي باشد.به منظور حل اين معضل ، پژوهشگاه صنعت نفت اقدام به توسعه تكنولوژي مركاپتان زدايي از برشهاي نفتي توسط فرايندهاي DMD و DMC نموده است . در حال حاضر براي دو فرايند DMD و DMC پايلوتي در پژوهشگاه صنعت نفت طراحي ، ساخت و راه اندازي شده است . و واحدهاي صنعتي نيز در ايران در حال نصب مي باشند .

DMD
فرآيند DMD ، مركاپتان زدايي از برشهاي نفتي مي باشد . در اين فرايند با استفاده از محلول كاستيك ، مرکاپتانهای سبک به همراه ، H2Sو COS، CS2 از برش نفتي حذف و مركاپتانهاي سنگین خورنده و فعال به دي سولفيدها تبديل مي شوند.

تاريخچه DMD:
اولين واحد صنعتي كه با استفاده از كاتاليست IVKAZ، از نرمال پنتان ، مركاپتان زدايي شده در روسيه در سال 1974 راه اندازي شد .
مزاياي فرايند DMD:
فرايند DMD در مقايسه با فرايندهاي مشابه ، تفاوت ها و مزاياي
قابل ملاحظه اي را دارد كه در زير ارايه شده اند :
الف – در فرايند DMD ،‌ از كاتاليست هموژن ، پايدار و بسيار
فعال IVKAZ استفاده مي شود .
اين كاتاليست بسيار فعالتر و پايدارتر از كاتاليست هاي فرايندهاي
مشابه است .
ب – فرايند DMD ، قادر به تصفيه و تخليص خوراك از چهار تركيب گوگردي
(H2S+RSH+COS+CS2) در مرحله اول است .
جهت حذف COS و CS2 از افزودنيهاي خاصي در مرحله استخراج
استفاده مي شود .
ج – فرايند DMD ، بر مبناي فرايند Serox ، يك واحد مصرف
sulfur-alkaline waterدارد. فرايند Serox قادر به تبديل سولفيد
سديم سمي به نمك هاي خنثي و غير سمي سولفات
و تيو سولفات سديم است . فرايندDMD همراه با واحد Serox
بعنوان مجموعه اي است كه توانايي تصفيه خوراك هيدروكربني
سبك از تركيبات گوگردي سمي ، بدون توليد پساب خطرناك
و بدون خطرات زيست محيطي را دارد .
د – هزينه فرايند DMD در مقايسه با فرايندهاي مشابه كمتر است
و همچنين فرايند DMD بسيار مؤثر و كارامد مي باشد.
معرفي فرايندهاي DMD:
فرايندهاي متفاوت DMD ، بر حسب نوع برش نفتي ، در صد مركاپتان
موجود در خوراك و محصولات توسعه يافته اند كه عبارتند از :
1) DMD-1 به منظور مركاپتان زدايي از نفت سفيد (Kerosene)
استفاده مي شود.
2) DMD-2 به منظور توليد ادورانت (مركاپتان خالص ) از LPG و نفتاي سبك استفاده مي شود.
3)DMD-2K براي مركاپتان زدايي از پروپان ، بوتان توصيه مي شود .
4) DMD-3 جهت مركاپتان زدايي از برشهاي نفتاي سنگين و بنزين كاربرد دارد .

پروژه هاي در دست اقدام

1- پتروشيمي خارگ : در حال حاضر ، پژوهشگاه صنعت نفت ، متعهد در طراحي مهندسي و خريد سه واحد صنعتي گوگردزدايي جهت محصولات پتروشيمي جزيره خارگ ،‌ مي باشد . در اين پروژه ، محصولات نفتا، پروپان و بوتان شركت پتروشيمي خارگ در سه واحد تخليص مي شوند .محصولات اين واحدها ، صادر خواهند شد . ظرفيت اين واحدها به شرح زير است :
واحد گوگردزدايي نفتا : 4000 بشكه در روز
واحد گوگردزدايي پروپان : 500 تن در روز
واحد گوگردزدايي بوتان : 500 تن در روز
ميزان سولفور موجود در خوراك واحدها حدود 1000 ppm است . بعد از گوگرد زدايي ، انتظار مي رود ميزان مركاپتان به كمتر از 5 ppm و ميزان كل گوگرد در واحدهاي گوگردزدايي پروپان و بوتان به35 ppm و در واحد گوگردزدايي نفتا به 50 ppm برسد
فرايند DMC
فرايند DMC، مركاپتان زدايي از نفت خام و ميعانات گازي مي باشد .طي اين فرايند با استفاده از محلول كاستيك با غلظت حدود 5%-15 مرکاپتانها و H2S و CS2 حذف و مركاپتانهاي سنگین فعال به تركيبات آلي پايدار و غير سمي تبديل مي شوند .
مزاياي فرايند DMC:
- در این فرایند از کاتالیست هموژن IVKAZ که غیر سمی ، پایدار و نسبتا ارزان قیمت می باشند استفاده میگردد.
- این فرایند منحصر بفرد می باشد .
- هزینه های ساخت این فرایند بسیار پایین بوده و بنابراین نصب این واحدها با توجه به ارزش افزوده بالای آنها بسیار اقتصادی می باشد
معرفي فرايندهاي DMC:
DMC -1: اين فرايند براي كاهش مركاپتانها و اسيديته نفت خام و ميعانات گازي استفاده مي شود.
DMC-1M -2: در اين فرايند ميزان H2S موجود در نفت خام سنگين از 100ppm به 5ppm و نيز مركاپتانهاي سبك (C1-C2) از 300ppm به 20ppm كاهش مي يابد.
DMC-2 -3: در اين فرايند مركاپتانهاي سبك C1-C2 در نفت خام از 2000ppm به 20ppm كاهش داده مي شود.
DMC-3 -4: در اين فرايند علاوه بر كاهش H2S تا 5ppm ، مركاپتانهاي C1-C4 از4000ppm به50ppm در نفت خام و ميعانات گازي كاهش داده مي شود و کل مرکاپتانها به زیر 75ppm تقلیل می یابد
پروژه هاي جاري
- در حال حاضر طراحي مقدماتي احداث واحد DMC-3 براي كاهش مركاپتانهاي موجود در ميعانات گازي فازهاي 4,5 پارس جنوبي از 1650ppm به 50ppm توسط پژوهشگاه در حال انجام است .
- بزودي پروژه EPC واحد DMC-3 مذكور با ظرفيت 80000 بشكه در پژوهشگاه صنعت نفت انجام مي شود .
- احداث دو واحد تصفیه میعانات گازی هر کدام به ظرفیت 60000 بشكه در روز برای میعانات گازی فاز 12 پارس جنوبی نیز ار برنامه های پژوهشگاه بوده و درحال حاضر مراحل قرارداد آن در دست انجام می باشد

 

[Niima]

طرح HDS

طرح HDS

دانش فني HDS
1. تاريخچه :
تركيبات گوگرددار يكي از مهمترين آلاينده هاي مواد نفتي وحذف آنها يكي از اهداف مهم پالايش بشمار ميروند فرآيندهاي تصفيه هيدروژني از سال 1933ميلادي در سطح جهان شناخته شده اند و تا كنون تحقيقات گسترده اي روي آن صورت گرفته است. امروزه اكثر سرمايه گذاريهاي كلان اين صنايع، در جهت توليد هر چه بيشتر فراورده هاي ميان تقطير پاكتر ومطابق با استانداردها و قوانين زيست محيطي بر تحقيقات گسترده در اين زمينه استوار مي باشد. از طرف ديگر مسموميت كاتاليست هاي فلزي گرانقيمت مورد استفاده در پالايشگاهها و غير فعال شدن آنها در اثر تماس با اين تركيبات مزاحم نيز يكي از علل لزوم توجه به تصفيه هيدروژني سوختها ميباشد. همچنين وجود استانداردهاي سختگيرانهاي كه هر ساله در كشورها وضع ميشوند، امكان صادرات فرآورده هاي سوختي با آلايندگي بالا را غير ممكن مي سازد.

لازم به ذكر است كه ظرفيت Hydrotreating در سطح جهان حدود 900ميليون تن در سال است.
جدول (1)توزيع كلي اين واحدها را در سطح جهان نشان مي دهد​

جدول1- توزيع واحدهاي تصفيه هيدروژني در سطح جهان

​

تخمين زده ميشود كه بيشتر از يك هزار واحد Hydrotreating در سطح جهان فعال باشند .ميزان مصرف كاتاليست اين واحدها در حدود 30هزار تن در سال است. ارزش كاتاليست هاي مورد استفاده براي يك واحد با ظرفيت 70 هزار بشكه در روز حدود 8/8 ميليون دلار است. بنابراين هم از نظر اقتصادي و هم براي سلامت افراد جامعه، تأمين سوخت هاي استاندارد امري اجتناب ناپذير است.

دياگرام ساده شده براي تصفيه هيدرو‍‍ژني برشهاي نفتي در پالايشگاهها​

2. شرح فرآيندHDS :​

يكي از آلاينده هاي مهم سوختهاي فسيلي گوگرد مي باشد.تركيبات گوكردي موجود در نفت خام به گروههاي زير تقسيم بندي مي شوند:

1-گوگرد خالص آزاد(Free Elemental Sulfur)
2- مركاپتانها و تيولها (R-SH)
3- سولفيد هيدروژن
4- سولفيدها
5- دي سولفيدها R')–S-S-R ) از قبيل دي متيل دي سولفيد( CH3 -S-S- CH3) و دي اتيل دي سولفيد(CH3-CH2 -S-S-CH2-CH3)
6- پلي سولفيدها،) َR-Sn-R)
7- تيوفنها و مشتقات آنها كه در تركيبات سنگين تر وجود دارند و داراي نقطه جوش بالايي هستند (بنزوتيوفن (BT) و دي بنزوتيوفن (DBT) و ديگر مشتقات آلكيلي آن)​

با بررسيهاي انجام شده روي واكنشهاي گوگردگيري با هيدروژن مشخص شده است كه مركاپتانها ، سولفيدها و دي سولفيدها به سهولت گوگردگيري مي شوند و هيدروكربن هاي مربوطه را به همراهH2S توليد مي كنند ، در حاليكه گوگردگيري از تيوفن ها و بخصوص مشتقات بنزوتيوفني و دي بنزوتيوفني دشوار است.اگر هدف گوگرد زدايي عميق از سوخت ديزل باشد بايد تركيبات بنزوتيوفني و دي بنزوتيوفني را جدا كرد. اكثرروشهاي صنعتي گوگرد گيري با هيدروژن مشابهند و فقط در جزييات طراحي اندكي اختلاف دارند .در واحد تصفيه با هيدروژن دو بخش اصلي وجود دارند :
- بخش واكنشي
- بخش تفكيك
عمليات تصفيه را مي توانيم با برگشت دادن گازهاي توليد شده كه حاوي هيدروژن مازاد ميباشد انجام دهيم. شكل (1) فلوشيت سادهاي ازعمليات تصفيه هيدروژني را نشان ميدهد.

Typical existing HDS unit​

3. مزاياي HDS:
1. كاهش گوگرد و نيتروژن به كمتر از ppm10
2. زدودن كامل تركيب فلزي از خوراك
3. كاهش تركيبات آلاينده كننده محيط زيست
4. بالا بردن عمر كاتاليست و كاهش مسموميت كاتاليستهاي فلزي گران قيمت
5. كاهش خوردگي اجزاي فرآيندي
6. از لحاظ تسويه آب آسان
7. از لحاظ فرآيندي ساده ​

4. شبيه سازي:
امروزه استفاده از نرم افزارهاي شبيه ساز براي توسعه الگوي طراحي راكتور و افزايش ظرفيت تا مقياس صنعتي مطمئن ترين روش در كاهش هزينه هاي توسعه تكنولوژي ميباشد. با بكارگيري اين نرم افزار ها ميتوان سناريوهاي مختلف فرآيندي را بررسي كرد، افزايش وكاهش ظرفيت واحدهاي عملياتي را مورد مطالعه دقيق قرار داد و واحدهاي عملياتي را طراحي و بهينه كرد. با در اختيار داشتن اين نرم افزار شبيه سازي ميتوان اثرات ابعاد راكتور ، خصوصيات كاتاليست و پارامترهاي مختلف دما، فشار، دبي و درصد تركيبات خوراك را روي فرآيند بررسي كنيم. با توجه به اين موارد و به منظور تهيه نرم افزار گوگرد زدايي عميق از گازوييل(Ultra Deep Hydrodesulfurization)مدلسازي وشبيه سازي اين فرآيند در واحد مدلسازي و كنترل فرآيند پژوهشكده مهندسي فرايند انجام گرديد. از اين نرم افزار ميتوان به سهولت استفاده نمود و با تكرار آن در شرايط مختلف با صرف زمان بسيار كمي ميتوان مجموعه كاملي از عملكرد فرآيند در حالت هاي مختلف را پيش بيني كرده و از اين طريق، ضمن كاهش هزينه هاي اضافي وكاستن از هزينه هاي عملياتي (مصرف آب، انرژي و …)، قابليت انعطاف بيشتري را در طرح فرايند بوجود آورده و نقطه بهينه از لحاظ هزينه ها را بدست آورد. همچنين، از آنجا كه طراحي فرايند از طراحي دستگاه ها و تجهيزات مكانيكي، پايپينگ وابزار دقيق جدا نيست، از اطلاعات حاصل از شبيه سازي در حالتهاي مختلف ميتوان براي كمك به طراحي اين سيستمها نيز بهره گرفت.

5- مدلسازي راكتور HDS:​

مي دانيم كه داشتن يك نرم افزار براي ارتباط بين اطلاعات صنعتي و پايلوت ضروري است ، تا بتوانيم با تغيير شرايط فيزيكي راكتور و ابعاد راكتور و خصوصيات كاتاليست و درصد تركيبات اثرات اين پارامترها را بررسي كنيم.از آنجا كه راكتور با بستر قطر ه اي HDS به عنوان قلب فرآيند محسوب ميشود لذا دراين راستا مدلسازي راكتور براي تركيب دي بنزو تيوفن (DBT)موجود در گازوئيل انجام شده است . سپس معادلات مدل از نظر سينتيك ، هيدروديناميك و انتقال جرم و حرارت در راكتور تنظيم شده است و با استفاده از پارامترهاي سينتيكي و خواص فيزيكي فازها به روش عددي Runge - Kutta رتبه چهار حل شده است . همچنين برا ي محاسبه ضريب تاثير ( Effectiveness Factor ) در داخل كاتاليست معادلات موازنه جرم درون كاتاليست نوشته شده اند و از روش تطبيق متعامد ( Orthogonal Collocation )به كمك روش عددي اصلاح شده Powel–Dogleg براي حل معادلات جبري غير خطي حاصل در داخل دانه هاي كاتاليست استفاده شده است .

 

[Niima]

6-ديناميك و كنترل فرآيند:
شبيه سازی ديناميک بطور وسيع در مهندسی فرآيندهای شيميايی استفاده می شود تا رفتار ديناميکی فرآيند شيميايی را پيش بينی و آناليز نمايدو ميتواند در طراحي بهتر فرآيند به ما كمك نمايد .
واحدهاي گوگرد زدايي از سوخت ديزل هيچگاه نمي توانند به طور واقعي در حالت پايدار عمل نمايند و همواره طبيعتي ديناميك از خود نشان مي دهند با توجه به اينكه گوگرد زدايي عميق از سوخت ديزل نقش مهمي را در پالايشگاهها ايفاد مي كند. مطالعه مدلسازي و شبيه سازي فرآيند TBR براي HDS تركيبات نفتي در شرايط ديناميك، اهميت زيادي براي مهندسين فرآيند و كنترل از جهات زير دارا است:

1) اين مدل بعنوان ابزاري براي طراحي واحدهاي جديد به كار مي رود.


2) اتوماسيون و بهينه سازي كنترل فرآيند ممكن پذير خواهد بود.


3) بهينه سازي فرآيند با توجه به محدوديتهاي همچون جنس مواد سازنده راكتور، ملاحظات ايمني و غيرفعال شدن كاتاليست با داشتن مدل ديناميك، امكان پذير خواهد بود.


4) هنگاميكه بتوان رفتار ديناميكي راكتور را هنگام شروع (Start-up)، پايان (shut down) يا رويداد اغتشاشات خوراك ورودي پيش بيني نموده، آنگاه طراحي سيستم كنترلي كه مي تواند فرآيند را مطابق با عوامل فوق تنظيم نمايد، ممكن خواهد بود.


5 ) طراحي اصلاحات مورد نياز در فرآيند با تغييراتي كه ممكن است در كيفيت خوراكيا تغيير كيفيت محصول مورد نياز روي دهد.


6) ابزاري براي آموزش پرسنل واحد(Operator Training Simulator)​

همچنين به منظور افزايش رقابت در صحنه بين المللي و دقت درتوليد محصول و كاهش هزينه عملياتي ، لازم است كه عمليات فرايند بصورت ديناميك بهينه شود . براي اين منظورميتوان از بهينه سازي همزمان(Real Time Optimization) بر روي كل پلنت استفاده كرد و نرم افزاري براي رسيدن به اين هدف تهيه نمودتا بتوان با ارزيابي و تبديل پيوسته شرايط عملياتي فرايند سودآوري اقتصادي فرايند را افزايش يابد. لذا در اين راستا پژوهشگاه صنعت نفت كه مدتها است در زمينه مدلسازي و كنترل فرآيندهاي مختلف صنعت نفت فعاليت گسترده اي داشته با تکيه بر توانمنديهای پرسنل خود در اين مسير گام نهاده است.
7- سينتيك و غير فعال شوندگي كاتاليست:
از آنجا كه شناخت كامل فرآيند HDS مستلزم تحقيق و بررسي سينتيك واكنش HDS مي باشد و بهينه سازي پارامترهاي طراحي و شرايط عملياتي و عملكرد كاتاليست تنها با داشتن مدل سينتيكي مناسب امكان پذير است. بدين منظور تاكنون كارهاي تحقيقاتي متعددي در پژوهشگاه صنعت نفت براي بررسي سينتيك واكنش HDS انجام شده است.

Set up آزمايشگاهي براي HDS​

در اين راستا يك بررسي سيستماتيك جهت تعيين سينتيك واكنش HDS ميعانات گازي و دي بنزوتيوفن با استفاده از يك كاتاليست تجاري CoMo/γ-Al2O3 انجام شد و پارامترهاي عملياتي فرآيند بهينه گرديد. آزمايشات در يك ميكرو رآكتور بستر قطرهاي(trickle bed) انجام گرفت.

در محدوده عملياتي مورد نظر اثرات مقاومت نفوذ حفره­اي و مقاومت فيلمي روي سينتيك واكنش شيميايي ارزيابي گرديد.در نهايت سينتيك واكنش HDS با استفاده از ماده گوگرددار تيوفن و دي بنزو تيوفن بصورت مدل تواني تعيين شد.

غير فعال شوندگي كاتاليست پديده پيچيده اي است . در اثر غير فعال شوندگي كاتاليست ،فعاليت( activity) و گزينش پذيري ( selectivity)كاتاليست با زمان تغيير ميكند. اين امر به علت سه اثر حرارتي، فيزيكي وشيميائي اتفاق ميافتد.عواملي كه باعث غير فعال شوندگي كاتاليست ميشوند در جدول (1) خلاصه شده اند.

​

8. اطلاعات براي تماس:​

سرپرست مركز تحقيق و توسعه شيرين سازي :مهندس منصور بزمي ( (Email: bazmim@ripi.ir
مسئول طرح گوگردزدايي با هيدروژنHDS: مهندس مرتضي تاجريان ( (Email: tajerianm@ripi.ir

 

[مهندس علی]

سلام
موض.ع پروژه من شیرین سازی گازها است اگر ممکن است چند تا منبع معرفی کنید فرقی نمی کند فارسی یا انگلیسی

 

[Niima]

بهترین منبع کتاب کمپبل هست که ترجمه فارسیش هم موجوده .
اگه بتونی به عسلویه هم بری میتونی اطلاعات خوبی از فازهای 2و 3 و4و5 بدست بیاری .
موفق باشی

 

[P O U R I A]

لازم به ذکر است که ظرفیت Hydro treating در سطح جهان حدود900 میلیون تن در سال است.
جدول (1) توزیع کلی این واحدهارا در سطح جهان نشان میدهد.

جدول 1- توزیع واحدهای تصفیه هیدروژنی در سطح جهان
تخمین زده میشود که بیشتر از یک هزار واحد Hydro treating در سطح جهان فعال باشند. میزان مصرف کاتالیست این واحدها در حدود 30هزار تن در سال است. ارزش کاتالیست های مورد استفاده برای یک واحد با ظرفیت70هزار بشکه در روزحدود 8/8 میلیون دلار است. بنابراین هم از نظر اقتصادی و هم برای سلامت افراد جامعه تامین سوخت های استاندارد امری اجتناب ناپذیر است.

دیاگرام ساده شده برای تصفیه هیدروژنی برشهای نفتی در پالایشگاه شرح فرایند HDS :

یکی از آلاینده های مهم سوختهای فسیلی گوگرد میباشد. ترکیبات گوگردی موجود در نفت خام به گروهای زیر تقسیم بندی میشوند:

1- گوگرد خالص آزادfree elemental sulfur))
2-مرکاپتانها و تیولها(R-SH)
3-سولفید هیدروژن
4-سولفیدها
5- دی سولفیدها(R`)-S-S-R از قبیل(( دی متیل دی سولفید
((CH3-S-S-CH3و((دی اتیل دی سولفید((CH3-CH2-S-S-CH2-CH3
6-پلی سولفیدها()R-Sn-R
7-تیوفنها و مشتقات آنها که در ترکیبات سنگین تر وجود دارند و دارای نقطه جوش بالایی هستند
(بنزو تیوفن(BT)و دی بنزوتیوفن(DBT)و دیگر مشتقات آلکیلیآن)

بابررسی های انجام شده روی واکنشهای گوگرد گیری با هیدروژن مشخص شده است که مر کاپتانها سولفیدها و دی سولقیدها به سهولت گوگردگیری میشوند و هیدروکربنهای مربوطه را به همراهH2Sتولید میکنند در حالیکه گوگردگیری از تیوفنها و بخصوص مشتقات بنزوتیوفنی و دی بنزوتیوفنی دشوار است.
اگر هدف گوگردزدایی عمیق از سوخت دیزل باشد باید ترکیبات بنزوتیوفنی ودی بنزو تیوفنی را جدا کرد اکثر روشهای صنعتی گوگردگیری با هیدروژن مشابهند و فقط در جز‍‍‍ییات طراحی اندکی اختلاف دارند در واحد تصفیه با هیدروژن دو بخش اصلی وجود دارد:

- بخش واکنشی
-بخش تفکیک

عملیات تصفیه را میتوانیم با برگشت دادن گازهای تولید شده که حاوی هیدروژن مازاد میباشد انجام دهیم.
شکل (1) فلوشیت ساده ای از عملیات تصفیه هیدروژنی را نشان میدهد.

Typical existing HDS Unit

مزایای HDS:

1-کاهش گوگرد و نیتروژن به کمتر از 10ppm
2-زدودن کامل ترکیب فلزی از خوراک
3-کاهش ترکیبات آلاینده کننده محیط زیست
4-بالا بردن عمر کاتالیست و کاهش مسمومیت کاتالیست های فلزی گران قیمت
5-کاهش خوردگی اجزای فرایندی
6-از لحاظ تصفیه آب آسان
7-از لحاظ فرایندی ساده