بخشی از مقاله
خلاصه
شیرین سازی گاز طبیعی و حذف گازهای اسیدی دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن با استفاده از فرایند جذب با محلول های آلکانول آمین یکی از مهمترین فرایندهای خالص سازی است. فرآیند شیرین سازی یکی از پالایشگاه گاز ایران که با محلول متیل دی اتانول آمین - MDEA - صورت می گیرد، توسط نرم افزار Aspen Plus شبیه سازی شد. خوراک این پالایشگاه حاوی3/27 درصد مولی سولفید هیدروژن - - 32700ppm و 3/76 درصد مولی دی اکسید کربن - 37600 ppm - است.
شبیه سازی فرایند شیرین سازی با روش جذب در محلول متیل دی اتانل آمین انجام شد از مدل ترمودینامیکی NRTLبرای مایع الکترولیت و معادله حالت گاز ردلیش-کوانگ-سواوه و نیز قانون هنری برای تعادل مرحله ای فرایند استفاده شده است. پارامتر های عملیاتی مهم نظیر تغییرات دما در طول برج های جذب و دفع آمین، غلظت گازهای اسیدی شامل CO2 و H2S در برج جذب و دفع، تاثیر تغییر دبی آمین فقیر در گاز اسیدی خروجی از برج جذب مورد مطالعه قرار گرفت.
.1 مقدمه
جداسازی ناخالصیهای درون گازها و مایعات از نقطه نظر ایمنی، کنترل خوردگی، تنظیم ترکیب استاندارد محصولات گاز و مایع، پرهیز از تشکیل هیدرات در دماهای پایین، کاهش هزینه های تقویت فشار گاز، جلوگیری از مسمومیت کاتالیزورهای کارخانجات دریافت کننده محصولات گاز یا مایع و بالآخره رعایت حد مجاز انتشار مواد آلاینده محیط زیست، الزامی می باشد. از سوی دیگر، حضور CO2 و H2S در گاز طبیعی موجب بروز خوردگی و کاهش ارزش حرارتی گاز و در نتیجه نزول قیمت آن شده و اثرات مخربی بر محیط زیست می گذارد.
به طور کلی، تصفیه گاز طبیعی از ترکیبات هیدروژن سولفید و کربن دی اکسید به منظور کاهش خطرات ناشی از مسمومیت، مسائل زیست محیطی و بالا بردن ارزش حرارتی و صادراتی گاز صورت می گیرد کهاصطلاحاً شیرین سازی گاز نامیده میشود .[1] بطور کلی فرایندهای متداول برای شیرین سازی گاز طبیعی به چند دسته تقسیم می شوند که عبارتند از:
- 1 فرایندهای شیرین سازی در بستر جامد نظیرغربال مولکولی، فرایند آهن اسفنجی، فرایند اکسید روی
- 2 فرایندهای شیرین سازی گاز با استفاده از حلالهای شیمیایی که شامل آمین، نمک قلیایی، شستشو با سود و فرایند ناپیوسته با کمک حلالهای شیمیایی ویژه
- 3 فرایندهای شیرین سازی از طریق جذب فیزیکی گازهای اسیدی نظیر فرایند فلور، سولفینول، سلکسول، رکتیسول، پیوریزول
- 4 فرایندهای شیرین سازی به روش تبدیل مستقیم که شامل فرایندهای استرتفوردIFP و فرایند Lo-Cat است
- 5 فرایند جداسازی CO2 به روش تقطی
- 6 فرایندهای تصفیه گازهای اسیدی و تولید گوگرد همچون فرایند سولفرین ، فرایند جذب در بستر سرد فرایندهای SCOT وCLAUS
- 7 فرایند غشایی - 8 روش های بیولوژیکی
در راستای تأمین بخشی از نیازهای انرژی کشور و جایگزینی و مصرف گاز طبیعی به عنوان انرژی پاک و ارزان و مناسب برای مصارف خانگی و صنعتی در استانهای کشور، پالایشگاه گاز قادر است فعالیت های خود را در بخش تولید گاز طبیعی پالایش شده و مایعات گازی همراه انجام دهد. لذا در این شبیه سازی سعی می شود تا شبیه سازی کامل فرایند شیرین سازی یکی از پالایشگاههای کشور توسط نرم افزار شبیه ساز Aspen plus انجام گیرد.
.2 شرح کلی فرایند شیرین سازی آمین
محلول آمین مورد نظر، از نوع متیل دی اتانول آمین به اضافه یک فعال کننده که مقدار آن نسبت به آمین کمتر است.کار اصلی آن، افزایش سرعت جذب گاز اسیدی در آمین می باشد که یک ماده با ارزش نیز می باشد. بعد از عبور از فیلتر جداکننده، گاز ورودی به برج جذب با دمای 18/3 C و فشار 76 barg و دبی 123700kg/h وارد برج جذب می شود.
برج جذب فرایند از نوع سینی دار می باشد که هیچ گونه ریبویلر و کندانسوری ندارد. از بالای برج نیز جریان آمین وارد می شود تا گاز های اسیدی موجود در گاز ترش را در خود حل کند تا به هدف اصلی فرایند که همان گاز شیرین است دست یابیم. در نهایت گاز شیرین از بالای برج و آمین غنی نیز از پایین برج خارج می شود. جداول 1و2، مشخصات طراحی جریان های ورودی به برج جذب و خروجی از آن را با توجه به شرایط عملیاتی پالایشگاه نشان می دهند.
آمین غنی بعد از خروج از برج جذب، یک مرحله فلش را سپری می کند. این مرحله شامل یک تانک با فشار3/7 barg می باشد . با کاهش فشار گاز از 76 به 3/7 مقادیری گاز اسیدی از محلول آمین غنی دفع فیزیکی می شود. از آنجایی که فشار جزیی با غلظت رابطه مستقیم دارد، با کاهش فشار، غلظت گاز اسیدی نیز کم می شود. سپس آمین غنی برای افزایش دما، وارد مبدل می شود.
در این مبدل دو جریان آمین غنی - سرد - و آمین فقیر - داغ - با هم تبادل حرارت می کنند، تا آمین ورودی به برج دفع داغ و به دمای مورد نظر نزدیک شود. از آن طرف هم آمین ورودی به برج جذب دمای خنک تری داشته باشد. لازم به توضیح است که عملیات شیرین سازی در برج جذب با فشار بالا و دمای پایین و نیز در برج دفع با فشار پایین و دمای بالا صورت می گیرد. پس از عبور آمین غنی از مبدل، دمای آن از 84/2 C به 105 C می رسد. سپس وارد برج دفع می شود. برج شامل دو ریبویلر، کندانسور آمین، رفلاکس درام و پمپ های رفلاکس می باشد.
