بخشی از مقاله
خلاصه
دمای جریان sweet gas که از بالای برج جذب گاز خارج می شود برابر با 54/5 درجه سانتیگراد می باشد.این دما در چیلر پروپان به دلیل بالا بودن باعث کاهش بازدهی آن می شود بطوریکه در حال حاضر دمای گاز خروجی از چیلر پروپان برابر با -15 درجه سانتیگراد است که این دما از میزان طراحی-4 درجه کمتر می باشد.در چیلر پروپان هر چه بتوانیم دمای گاز شیرین را بیشتر کاهش دهیم - البنه حداکثر تا -20 درجه - ،می توانیم اولا میعانات بیشتری را استحصال نماییم که در پی آن سود بیشتری نصیب پالایشگاه گاز مسجدسلیمان - MIS - خواهد شد،ثانیا میزان آب همراه - water content - را بیشتر کاهش دهیم که منجر به بالا رفتن کیفیت گاز تولیدی می شود.در حال حاضر میزان میعانات گازی استحصالی در دمای -15 درجه سانتیگراد برابر با 136 بشکه در روز است که این میزان بر اساس طراحی پایه برابر با 175 بشکه در روز می باشد.
.1 مقدمه:
واحد های آمین که به منظور حذف گازهای اسیدی - سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن و ... - مورد استفاده قرار می گیرند بطور کلی از سه بخش تشکیل شده اند که عبارتند از :
-1 بخش جذب
-2 بخش دفع یا بخش احیاء
-3 بخش برگشت آمین
در بخش جذب ، گاز ترش - گاز غنی از سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن - در تماس با محلول آلکانول آمین - دی اتانول آمین یا متیل دی اتانول آمین - که در صد آمین در آب نیز بر اساس غلظت گاز های اسیدی محاسبه می گردد ، قرار گرفته و اصطلاحا شیرین می شود . این برج ها عموما سینی دار می باشند و تعداد سینی ها بسته به عملیات 20 تا 40 می باشد . در برج تماس دهنده آمین-گاز ، گاز ترش از پایین و محلول آمین از بالا وارد برج می شوند - شکل . - 1-3 تماس گاز و مایع از نوع نا همسو می باشد - بدلیل وجود نیرو محرکه - . فرآیند جذب در فشار بالا و دمای پایین بازده بالاتری داشته و در فرآیند جذب واکنش رفت - واکنش آمین با گازهای اسیدی - انجام می گیرد .
از بالای برج تماس دهنده گاز تصفیه شده - شیرین - و از پایین برج آمین غنی از گازهای اسیدی که دارای دمای بالاتری نسبت به بالای برج می باشد خارج می گردد . گاز تصفیه شده عمدتا دارای 4 قسمت در میلیون سولفید هیدروژن و تقریبا ./5 درصد دی اکسید کربن می باشد . البته غلظت گازهای اسیدی در محصول بسته به نوع استفاده ای که از گاز شیرین می شود می تواند متفاوت باشد . در صورتیکه گاز تصفیه شده در نقطه شبنم خارج گردد به منظور گرفتن قطرات مایع از یک جدا کننده دو فازی در این قسمت استفاده می گردد .
محلول آمین غنی از گازهای اسیدی به دلیل قیمت بالا می بایست احیاء و مجددا مورد استفاده قرار گیرد برای این منظور ابتدا فشار این جریان را تا 40 یا 60 پوند بر اینچ مربع کاهش داده و اصطلاحا فلش می کنند در این حالت این جریان دارای درصد پایینی بخار می شود - این بخارات گازهای سبک محلول در آمین می باشند که عموما شامل متان ، هیدروژن سولفید ، دی اکسید کربن و مقادیر کمی آب می باشد - و برای تفکیک این درصد پایین از بخا از یک جدا کننده دو فازی یا سه فازی استفاده می شود . بخار جدا شده در صورتیکه دارای دبی مناسبی باشد در یک ستون پرشده کوچک ، شیرین شده و به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد و در غیر این صورت به مشعل ارسال و سوزانده خواهد شد .
مایع تفکیک شده نیز وارد مبدل معروف آمین - آمین شده و در تماس با جریان آمین احیاء شده پیش گرم می شود . محلول آمین پس از عبور از مبدل آمین - آمین از سینی های بالایی وارد برج احیاء - این برج در اصل یک برج دفع می باشد که عمدتا تعداد سینی های آن با برج جذب برابر است - می شود . در این برج گازهای اسیدی بوسیله بخار تولیدی در ریبویلر از محلول آمین دفع می شوند ، بخارات خروجی از بالای برج در یک چگالنده - کولر هوایی یا مبدل گرمایی - خنک شده و بصورت دو فازی وارد جدا کننده دو فازی - رفلاکس درام - شده و بخار خروجی از بالای این جدا کننده که شامل گازهای اسیدی جذب شده توسط محلول آمین ، بخار آب و متان می باشد در صورت بالا بودن دبی به واحد بازیافت گوگرد و در غیر اینصورت به فلر - مشعل - فرستاده می شود . کندانسور برج احیاء آمین از نوع کاملا برگشتی و محصول بالای این برج گاز اسیدی می باشد .
در پایین برج نیز عمدتا از ریبویلر نوع کتری استفاده می شود و گرمای مورد نیاز در ریبویلر نیز بوسیله بخار فشار پایین تامین می گردد . محلول آمین احیاء شده که از پایین برج خارج می گردد دارای دمای مناسبی بوده و در ریبویلر آمین - آمین از آن به منظور پیش گرم نمودن خوراک استفاده می شود . آمین احیاء شده پس از خروج از مبدل می بایست باز هم کاهش دما دهد و آبی را که در طی عملیات دفع از دست داده جبران نماید .
ابتدا در یک کولر هوایی یا مبدل گرمایی خنک شده و در یک مخزن به آن آب و آمین تازه اضافه می گردد . در نهایت محلول آمین که جهت دفع گاز های اسیدی فشارش کاهش یافته در یک پمپ - پمپ چرخش آمین - به فشار مورد نظر رسیده و جهت جذب گازهای اسیدی مجددا به برج جذب ارسال می گردد . امروزه از مونو اتانول آمین علیرغم میزان جذب بالا به دلیل تشکیل نمک هایی که تنها در ریکلایمر - در این تجهیز مجددا بوسیله بخار یا سوخت گازی پیوند های آمین و گازهای اسیدی شکسته می گردند - از بین می روند ، کمتر استفاده شده و آمین های دیگری از قبیل دی اتانول امین و متیل دی اتانول آمین - حلال با خاصیت انتخاب پذیری برای جذب سولفید هیدروژن - جایگزین آن شده اند .
در طراحی فرآیند های تصفیه گاز شروط امکان پذیری و اقتصادی بودن طرح مهمترین بخش طراحی می باشد تا کنون اقدامات بسیاری در این صنعت برای عملیاتی کردن و بدست آوردن شرایط بهینه انجام شده است و محققین ایده های جدیدی برای به روز رسانی فن آوری شیرین سازی گاز به بازار صنعت ارائه می نمایند به نظر می رسد تا کنون طرحی که شامل بهره گیری از یک حلال مایع در یک برج جذب باشد در منظر اقتصادی و راستای سهولت عملیاتی قابل رقابت ارائه نشده است . انتخاب حلال مناسب اساسی ترین گزینه در طراحی می باشد . طراح با در نظر گرفتن حجم تصفیه گاز در روز ترکیبات گاز ترش ، میزان گازهای اسیدی و رسیدن به غلظت استاندارد حلال مناسب را انتخاب می کند. [21]
.2 انتخاب حلال مناسب:
حلال مناسب تابع عواملی ازقبیل : قدرت بالای حلالیت گازهای اسیدی ، برگشت پذیری آسان واکنش بین حلال و عامل اسیدی ، فشار بخار حلال ، درجه خورندگی حلال ، هزینه خرید حلال ، ویسکوزیته حلال - اقتصادی بودن هزینه پمپاژ و انتقال - می باشد . از نظر خواص عمومی منجمله غیر سمی ، غیر قابل احتراق ، از نظر شیمیایی پایدار و نقطه شروع انجماد پایین هم بسیار مهم می باشد . انتخاب نوع آمین به عوامل زیر بستگی کامل دارد :
-1 ظرفیت جذب گازهای اسیدی : فاکتوری که برای مقایسه بین آمین ها تعیین کننده است این است که هرگروه ازآمین ها بتواند با حجم کمتر بیشترین میزان جذب گازهای اسیدی را داشته باشد و از نظر عملیاتی و اقتصادی مورد تاییدباشد بالاترین امتیاز را به خود اختصاص خواهد داد .
-2 میزان هدر رفت آمین در فرآیند جذب و احیاء : هدر رفت آمین به مقدار فشار بخارآمین بستگی دارد که تابعی از درجه حرارت برج جذب می باشد چنانچه فشار بخار کم باشد بدیهی است مقدار آمین همراه جریان گازکه از برج خارج می شودکمتر خواهد بود .میزان هدر رفت آمین به موارد عمده ای از قبیل تجزیه آمین براثر حرارت وتبدیل آن به مواد اسیدی ناخواسته ، ترکیب غیرقابل برگشت با گاز کربنیک و دورریز بواسطه اشکالات مکانیکی بستگی دارد . برای تعیین میزان هدررفت آمین که بر اثر تجزیه و یا تشکیل ترکیبات پایدارآمین وابسته است در آزمایشگاه از محلول آمین آنالیز کامل که شامل پایداری گرمایی نمک های همراه محلول به عمل می آیدکه در نتیجه در صد سطح محصولات حاصل از فساد آمین و همچنین آلودگی آمین محاسبه می شود [21]
.3 شرح فرآیند
خوراک گاز ترش ورودی به پالایشگاه گاز مسجدسلیمان از مجموعه ای از حلقه های چاه های نفتی - گاز جدا شده از نفت - واقع در منطقه نفت سفید تامین می گردد - جدول 3 و . - 4 گاز ورودی به دلیل اینکه معمولا در نقطه شبنم می باشد ، ابتدا وارد جدا کننده دو فازی می شود و در این جدا کننده میعانات احتمالی تفکیک و سوزانده می شوند - شکل - 2
