مقاله شبیه سازی فرآیند جذب گاز کربن دی اکسید با استفاده از نرم‌افزار اسپن هایسیس

بخشی از مقاله

خلاصه

امروزه به دلیل استفاده روز افزون از سوخت های فسیلی و همچنین انجام فرایندهای مختلف در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی نشر گاز دی اکسید کربن به یکی از معضلات محیط زیستس تبدیل شده است. با توجه به اهمیت موضوع، در این مطالعه به شبیه سازی فرایند جذب دی اکسید کربن در پتروشیمی پرداخته شده است. این فرایند در 5 برج جذب صورت می گیرد و مقایسه داده های تجربی با نتایج شبیه سازی نشان دهنده خطای کمتر از 7درصد در نتایج ترکیب مولی دی اکسید کربن خروجی از برج پنجم است. تاثیر پارامتر های مختلف همچون دبی آب و دمای آب و همچنین درصد بر گشتی در برج ها بر ترکیب خروجی گاز دی اکسید کربن مورد بررسی قرار گرفته است.

.1  مقدمه

آلودگی محیط زیست یکی از مهمترین معضلات در تاریخ بشر می باشد. زیرا از یک سو بشر نیاز انسان به انرژی روز افزون شده است و از سوی دیگر بر آورده کردن این نیازمنجر به تولید آلودگی های زیست محیطی و نشر گازهای مضر می شود. در این میان به دلیل استفاده زیاد از سوخت های فسیلی در صنایع مختلف نشر گاز دی اکسید کربن مهمترین معضل در میان تمای گازهای تولیدی است. بنابراین یافتن راه کارهای مناسب جهت حذف و کنترل گاز دی اکسید کربن اهمیت بسیار زیادی دارد بنابراین توجه بیشتر به کنترل میزان نشر این گاز لازم به نظر می رسد. جداسازی گاز دی اکسید کربن از گازهای حاصل از احتراق با روش های زیر امکان پذیر است.[1-2-3-4]

·    جذب روی سطوح جامد

·    جذب CO2 توسط جامد با مکانیسم PSA

·    جذب CO2 توسط جامد با مکانیزم TSA

·    جذب CO2 توسط جامد همراه با واکنش شیمیایی - Mineralization -

·    تقطیر در دمای پایین

·    روشهای غشایی

·    جذب شیمیایی یا فیزیکی توسط مایع

·    برج پر شده [5]

با توجه به شرایط عملیاتی می توان از انواع روش های گفته شده بهره برد. هدف در این مطالعه شبیه سازی حذف گاز دی اکسید کربن از گازهای خروجی از پتروشیمی ارومیه می باشد. در این فرایند از برج های شستشو با جهت های مخالف استفاده شده است. گاز دی اکسید کربن توسط برج های جذبی درچند مرحله توسط آمونیاک شسته شده و کربنات آمونیوم تشکیل می گردد. به منظورشبه سازی فرایند از نرم افزار HYSYS استفاده شده است. با استفاده از این نرم افزار می توان فرآیندهای مختلف در صنایع نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی را مدل سازی کرد.. این نرم افزار با دقتی مناسب قادر است بسیاری از فرایند های صنایع نفت، گاز و پتروشیمی را شبیه سازی کند.

.2  شبیه سازی فرایند جذب گاز کربن دی اکسید با نرم افزار Aspen HYSYS

شبیه سازی فرایند جذب گاز کربن دی کسید با استفاده از نرم افزار Aspen HYSYS ورژن 7,3 که یکی از نرم افزار های قوی در شبیه سازی است، انجام شد. بعد از هماهنگی و اخذ گزارشات و اطلاعات از مجتمع پتروشیمی ارومیه همان طور که در شکل 1 دیده می شود، این فرایند در 5 برج جذب پرشده با ارتفاع 16 متر وقطر 2,4 متر که حاوی 5 بستر 3 متری است، شبیه سازی شد.

شرایط عملیاتی مثل: دبی جریان ها . دمای جریان ها و برج ها . فشار های مربوطه و غیره با گزارشات مجتمع تطبیق داده شد و برای مسیر های جریان برگشتی به برج از لاجیک Recycle و همچنین برای تقسیم جریان ها از TEE در نرم افزار استفاده شده است. معادله ترمودینامیکی از نوع ضریب فراریت مدل NRTL_Ideal در شرایط دمای استاندارد 25 - درجه سانتی گراد - است که نتیجه مناسبی حاصل گردید. بعد از شبیه سازی کامل با استفاده از ابزار های موجود در نرم افزار آنالیز های مختلف جهت تاثیر پارامتر های موثر بررسی شد که در ادامه به آن پرداخته شده است.