بخشی از مقاله
چکیده
متانول از مهمترین محصولات پتروشیمی می باشد که در سطح گسترده اي در دنیا تولید می شود و نقش عمده اي در تولید محصولات شیمیایی دارد.فرآیند تولید متانول به روش مدرن مشتمل بر استفاده از گاز سنتز در مجاورت کاتالیست تحت فشار مناسب می باشد در این مقاله به شرح شبیه سازي ریفرمینگ متانول در واحد متانول پتروشیمی زاگرس می پردازیم. در ابتدا شرح مختصري از فرآیند تولید متانول و مراحل لازم در واحد مربوطه ذکر شده و سپس به توضیح کلی اجزاي متانول پتروشیمی زاگرس پرداخته و در پایان هم پس از توضیح چگونگی شبیه سازي واحد مورد نظر توسط نرم افزار HYSYS،بهینه سازي انرژي و بدست آوردن بهترین حالت براي تقسیم جریان بین ریفرمینگ بخاري و ریفرمینگ خودگرمازا - اتوترمال - که به نسبت42 به 58 درصد می پردازیم.
مقدمه:
یکی از کاربردهاي موثر کامپیوتر در صنایع نفت،گاز و پتروشیمی ،شبیه سازي واحدهاي صنعتی به وسیله نرم افزار هاي شبیه سازي است.در نرم افزارهاي شبیه سازي،مدلها در قالب عملیات مختلف در کتابخانه اي ذخیره شده اند که از کنار هم قراردادن آنها مدلی از فرآیند ساخته می شود.مدل ها هم مجموعه اي از معادلات جبري،دیفرانسیل و یا مخلوطی از این دو هستند که به توصیف ماهیت سیستم تولید - موازنه هاي جرم و انرژي - می پردازند. بنابراین شبیه سازي به معنی به دست آوردن اطلا عات خروجی از طریق حل مدل هاي موجود و بر اساس اطلا عات ورودي است، که اطلا عات مربوط به مشخصات دستگاه ها نیز جزءي از مدل به شمار می روند و قسمتی از آنها توسط کاربر به نرم افزار داده می شود. بنابراین با شبیه سازي فرآیند می توان به اهداف کلی رسید.
-1انتخاب بهینه و درست تجهیزات مطابق با اهداف طراحی
-2 ارزیابی صحیح تغییرات خوراك،نوسانات و خارج از سرویس بودن تجهیزات
-3ایمنی،قابلیت اعتماد و سودمندي در طول عمر مجتمع
در این مقا له شبیه سازي ریفرمینگ متانول پتروشیمی زاگرس،توسط نرم افزار HYSYS،توضیح داده می شود.در ابتدا شرح مختصري از فرآیند تولید متانول و مراحل لازم در واحد مربوطه ذکر شده و سپس به توضیح واحد پتروشمی زاگرس و به خصوص مرحله ریفرمینگ می پردازیم. در پایان هم پس از توضیح چگونگی شبیه سازي واحد مورد نظر به بررسی عوامل گوناگون موثر بر میزان متانول تولید شده و انرژي مصرفی پرداخته و نتایج را به صورت نمودار بیان می کنیم.
شرح فرآیند
متانول از مهمترین محصولات مایع پتروشیمی می باشد که در سطح گستردهاي در دنیا تولید می شود.متانول داراي مصارف گوناگونی از قبیل سوخت،حلال و ...می باشد و همچنین نقش عمده اي در تولید محصولات شیمیایی دارند. مشاهده می شود که متانول تحت واکنش هیدروژناسیون دي اکسید کربن و یا منواکسید کربن در مجاورت کاتالیست - مسآروي بر پایه آلومینا ب2 م - تولید می گردد.واکنشهایی که منجر به تولید متانول می گردند،هر دو گرمازا بوده و با توجه به اینکه سمت راست هر دو واکنش در مقایسه با سمت چپ با کاهش مول همراه است،لذا کاهش درجه حرارت و افزایش فشار موجب افزایش تولید متانول خواهد شد. یک واحد تولید متانول معمولال داراي واحد هاي زیر می باشد.
-1 مرحله گوگرد زدایی
-2 مرحله اشباع سازي
-3مرحله تولید گاز سنتز
-4 مرحله سنتز متانول
-5 مرحله خالص سازي در فرآیند تولید متانول ،تولید گاز سنتز متانول یکی از مهمترین و با اهمیت ترین قسمتها به شمار می اید، گاز سنتز، مخلوطی گازي است که بخشی اعظم آن را گازهاي مونو اکسید کربن و هیدروژن تشکیل می دهد.روش هاي مختلفی براي تولید گاز سنتز وجود دارد که یکی از مهمترین آنها روش رفرمینگ خود گرمازا یا اتوترمال است.در این روش گاز اکسیژن بخارآب و گاز طبیعی وارد یک راکتور کاتالیستی شده و گاز سنتز محصول نهایی است. در این فرآیند معمولا از کاتالیست هاي عش به همراه مقداري ق؟ق بر پایه کاتالیستی آلومین استفاده می شود. . این کاتالیست علاوه بر تأمین شرایط واکنشی، مقاومت حرارتی بالایی از خود نشان می دهد.
خلاصه مطالعات انجام شده روي سنتز متانول
- در سال 1995، اسکر زیپک و همکارانش پژوهشهایی روي ترمودینامیک و سینتیک سنتز انجام دادند. آنها معتقدند تشکیل متانول روي کاتالیست هاي پایه مس از هیروژناسیون لقه صورت می گیرد. وجود قه در گاز سنتز تنها باعث می شود که اکسیژن جذب شده روي سطح کاتالیست را از دوره و اثر غلظت اولیه لقه روي تبدیل تعادلی را کاهش داده و سبب تولید مستقیم متانول از لقه میشود. بصم سدر سال 1996، واندن بمخی و فرومنت یک مدل سینتیکی حالت پایا براي واکنش سنتز متانول و گاز-آب انتقالی روي کاتالیست پایه مس ذکر کرده اندآنها منبع کربن در متانول را لقه در نظر گرفتند و سپس قابلیت مدل را در پاسخگوئی به تغییر در شرایط عملیاتی از قبیل فشار، دما و درصد ترکیب اجزاء در خوراك ورودي بررسی کردند و به نتایج معقول دست یافتند.
- مرکز تکنولوژي و تحقیقاتی شرکت ععغدح رد سال 2001 مروري بر تکنولوژي سنتز متانول انجام داده است. آنها به این نتیجه رسیدند که هسته اصلی این بهبوددهد آنالیز انرژي بوده و عوامل مهم در تولید متانول مدیریت گرما، سوختن سوخت، تغییر فشار و دما، استوکیومتري گاز سنتز و برگشت مواد اولیه تبدیل نشده می باشد.
- در سال 1382، خانم حمید زاده و و همکارانش روي کاتالیست سنتز متانول تحقیقاتی انجام دادند به این نتیجه رسیدند که بهترین ترکیب براي کاتالیست این واکنش سنتز اکسید روي و آلومینا می باشد و وجود مقادیر جزئی اکسید فلزي منیزیم فعالیت کاتالیست را افزایش می دهد. آنها بهترین روش ساخت کاتالیست را رسوب گیري همزمان نمک هاي فلزات سازنده آن می دانند.
