بخشی از مقاله
چکیده:
حذف گازهای اسیدی در پالایشگاه گاز با استفاده از حلال صورت میگیرد ، بدین صورت که گازهای ترش و حلال در برج جذب با هم تماس داشته و حلال گازهای اسیدی را از گاز ترش جدا نموده و از برج خارج شده و در قسمت دیگری حلال را در برج دفع احیا می نمایند به عبارت دیگر گازهای اسیدی را از آن جدا نموده و مجددا از حلال استفاده می نمایند.حلال های آمینی که ترکیبی از آمونیاک و ماده آلی مخصوص می باشد دارای سابقه زیادی در صنعت شیرین سازی گاز هستند که به آمین های نوع اول ، دوم و سوم نامیده می شوند.این حلال ها دارای مزایا و معایب نسبت به یکدیگر هستند. حلال دیگری به نام سولفینول ام که ترکیبی از آمین ، آب و سولفولان می باشد که استفاده از این حلال اخیرا مورد بحث می باشد در این پروژه مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت .
در این پروژه با استفاده از مشخصات گاز ورودی با فاز 5 و 4 پارس جنوبی که از حلال آمینی متیل دی اتانول آمین استفاده میکند در مقایسه با حلال فرضی سولفینول قرار گرفت . فرآیند شیرین سازی با استفاده از نرم افزار Aspen Plus شبیه سازی شده و از دیدگاه مقدار حلال مصرفی ، بار حرارتی ریبویلر ، مقدار آب مصرفی، مقدار تولید گازهای اسیدی و مقدار تولید ترکیبات با ارزش متان ، اتان و پروپان این دو حلال مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت.
-1 مقدمه
حذف گازهای اسیدی مانند کربن دی اکسید و سولفید هیدروژن از جریان گاز طبیعی یکی از فرآیندهای مهم در تصفیه گاز محسوب می شود .که در طی آن فرآیند گازهای اسیدی از جریان گاز طبیعی جدا می شوند که به اصطلاح به این فرآیند شیرین سازی گاز گفته می شود.وجود این گازهای اسیدی در جریان گاز ورودی باعث مشکلاتی ازجمله خوردگی ،کاهش انتقال حرارت ،کاهش ارزش حرارتی ، رسوب و گرفتگی تجهیزات میشود. جهت انجام عملیات شیرین سازی گازها از حلال های مختلفی استفاده می نمایند در حال حاضر فرآیند شیرین سازی گاز با استفاده از آمین ها رایج ترین نوع حلال در فرآیند شیرین سازی گاز طبیعی محسوب می شود. با وجود کاربری گسترده و تمامی مزایای این حلال به حداقل رساندن غلظت H2S نیازمند استفاده از حلال زیاد و صرف انرژی زیاد جهت بازیابی حلال مصرفی می باشد.
در این تحقیق ابتدا به بررسی محلول متیل دی انانول آمین و سولفینول در شیرین سازی گاز پرداخته می شود. یکی از محلول های مهم در صنعت شیرین سازی گازها استفاده از سولفینول جهت جداسازی 2 ،CO2 ، سولفید کربونیل،دی سولفید کربن ، مرکاپتان ها و پلی سولفید ها از گاز طبیعی و گاز سنتز می باشد. که به بررسی عملکرد این محلول پرداخته خواهد شد. در فرآیند سولفینول که مخلوطی از سولفولن - دی اکسید تترا هیروتیوفن - که یک حلال فیزیکی است و آمین - دی ایزوپروپانول آمین - که یک حلال شیمیایی است و آب بعنوان حلال استفاده می گردد، .از این فرآیند زمانی استفاده می شود که جداسازی سولفید هیدروژن بصورت کامل مدنظر باشد..در فرآیند سولفینول هم می توان از مخلوط متیل دی اتانول آمین و سولفولن و آب بعنوان حلال استفاده می شود.
-2 فرآیند سولفینول - ام
در فرآیند سولفینول ام که توسط شرکت شل در اوایل دهه 60 میلادی طراحی شده مخلوطی از سولفولان - دی اکسید تترا هیدروتیوفن - که یک حلال فیزیکی می باشد ، متیل دی اتانول آمین - - MDEA وآب بعنوان حلال جهت شیرین سازی گاز ترش استفاده می شود.هنگامی که گزینش پذیری سولفید هیدروژن در حضور دی اکسید کربن و جداسازی بخشی از سولفید کربونیل مد نظر باشد از این حلال استفاده میشود. نسبت سولفولان ، MDEA و آب در حلال ممکن است با توجه به خصوصیات خوراک و همچنین مشخصات نهایی محصول تغییر کند.
حضور حلال فیزیکی در مخلوط فوق موجب افزایش بار گازهای اسیدی در مقایسه با سیستمهای حلال شیمیایی آمینی میگردد. این فرآیند جهت جداسازی گازهای اسیدی از هیدروکربن های گازی که درصد گاز اسیدی آن بالا باشد بسیار مناسب است . استفاده از حلال فیزیکی و شیمیایی در فرآیند سولفینول ام باعث شده است که فواید هردو نوع حلال ها از جمله افزایش ظرفیت حلال به خاطر حلال فیزیکی و رسیدن گازها اسیدی به مقدار بسیار کم در گاز شیرین خروجی به خاطر استفاده از حلال شیمیایی در این فرآیند مورد استفاده قرار گیرد.سولفولان را میتوان در غلظت های بالا - 50%-40% - مورد استفاده قرار دا که باعث صرفه جویی در مصرف آمین و دبی کمتر حلال در فرآیند های شیرین سازی گردد.
2-1 سولفولان
سولفولان نام دی اکسیدتتراتیوفن است که یک حلال صنعتی رایج در صنایع نفت و گاز می باشد. این حلال دارای قطبیت فراوان ، پایداری بالا و یک حلال بسیار قوی برای بسیاری از ترکیبات آلی است و با آب ترکیب می شود. سولفولان - - sulfolan توسط شرکت نفتی شل در اواخر سال 1950 برای استفاده در تصفیه بوتادین مورد استفاده و توسعه قرار گرفت ، که اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی - IUPAK - دی اکسیدهیدروتتراتیوفن را ارائه نمود که یک حلقه پنج ضلعی است که 2 یک گوشه و 2 چهار راس دیگر پنج ضلعی می باشد. و با نام تجاری سولفولان شناخته شده است . سولفولان به شکل خالص مایعی بی رنگ است ، اما اغلب موارد به صورت زرد رنگ می باشد.که فرمول شیمیایی آنC4H8O2 S می باشد.که با وزن مولکولی 120 گرم بر مول نقطه ذوب 27 و نقطه جوش 285 و نقطه اشتعال 165 درجه سانتی گراد می باشد.
2-3 کاربرد سولفولان در شیرین سازی گاز
سولفولان بطور گسترده بعنوان حلال صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد به ویژه در استخراج هیدروکربن های آروماتیک از مخلوط هیدروکربن ها و برای تصفیه گاز های ترش کاربرد دارد. بزرگترین کاربرد سولفولان حضور درکنار آمین و آب و ایجاد ترکیبی به نام سولفینول است ، که قابلیت جذب ترکیبات گوگردی و کربن دی اکسید از گاز طبیعی را دارا می باشد.از این فرآیند بطور گسترده در صنایع پالایشگاهی و پتروشیمی مورد استفاده قرار میگیرد.
با توجه به این که نسبت خوراک به حلال در فرآیند تصفیه نسبت به حلال های دیگر پایین تر است این حلال از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد. از آنجایی که حلال سولفولان نمی تواند دو ترکیب دا همزمان جدا کند به این ترتیب تصفیه آن و استفاده مجدد آن حلال به آسانی صورت میگیرد و با توجه به اینکه این حلال پایدار بوده قابلیت تصفیه مجدد برای چندین بار را دارا می باشد. از فرآیند هایی که در بازیابی حلال استفاده میشود می توان به تقطیر در خلا ، تقطیر بابخار آب ، جذب و استخراج مایع- مایع اشاره نمود.
