دانلود پروژه:بهینه سازی  واحد های بازیافت گوگرد با افزودن واحد  بازیابی گازهای انتهائی (T.G.C.U.) در پالایشگاه دوم گاز پارس جنوبی (شبیه سازی با نرم افزار (SULSIM

فصل اول : کلیات تحقیق

1-1-  ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………   2

1-2- بررسی واحد های بازیافت گوگرد پالایشگاه دوم گاز پارس جنوبی…………………………………………………………….    4

فصل دوم : مروری بر تحقیقات انجام شده

2-1- بررسی فرایند‌های بازیافت گوگرد از گازهای انتهایی………………………………………………………………………………..    8

2-1-1- فرآیندهای مکمل کلاوس………………………………………………………………………………………………………………………..    9

2-1-1-1- مزایای اصلی فرآیندهای مكمل كلاوس………………………………………………………………………………………………    9

2-1-1-2- معایب اصلی فرآیندهای مكمل كلاوس ……………………………………………………………………………………………..   10

2-1-1-3- مهمترین فرآیندهای مكمل كلاوس …………………………………………………………………………………………………..   10

2-1-2- اكسیداسیون مستقیم………………………………………………………………………………………………………………………………   10

2-1-2-1-  فرایندهای تولید گوگرد در اثر اكسیداسیون مستقیم ……………………………………………………………………..   10

2-1-2-1-الف- مزایای اصلی فرایندهای تولید گوگرد ………………………………………………………………………………………..   11

2-1-2-1- ب-  معایب اصلی فرایندهای تولید گوگرد ………………………………………………………………………………………..   11

2-1-2-1-ج- مهمترین فرآیند تولید گوگرد در اثر اكسیداسیون مستقیم  ………………………………………………………..   11

2-1-2-2-  فرایندهای تولید دی اکسید گوگرد در اثر اكسیداسیون مستقیم ……………………………………………………   11

2-1-2-2- الف- مزایای اصلی فرایندهای تولید دی اکسید  گوگرد…………………………………………………………………….   12

2-1-2-2- ب- معایب اصلی فرایندهای تولید دی اکسید  گوگرد ……………………………………………………………………..   12

2-1-2-2- ج- مهمترین فرآیندهای تولید دی‌ اكسید‌گوگرد در اثر اكسیداسیون مستقیم…………………………………   12

2-1-2-2- د- سایر فرآیند‌های اكسیداسیون مستقیم تولید گوگرد و تولید دی کسید گوگرد …………………………   12

2-1-3- فرآیندهای احیاء………………………………………………………………………………………………………………………………………   12

2-1-3-1- فرآیند‌های احیاء استفاده از آمین در مرحله جذب …………………………………………………………………………..   13

2-1-3-1- الف- مزایای اصلی فرآیند‌های احیاء استفاده از آمین در مرحله جذب ………………………………………………..13

2-1-3-1- ب- معایب اصلی فرآیند‌های احیاء استفاده از آمین در مرحله جذب …………………………………………………..13

2-1-3-1- ج- مهمترین فرآیندهای احیاء استفاده از آمین در مرحله جذب ……………………………………………………….. 14

2-1-3-2- فرایندهای احیاء بدون استفاده از آمین در مرحله جذب ……………………………………………………………………  14

2-1-3-2- الف- مزایای اصلی فرآیند‌های احیاء بدون استفاده از آمین در مرحله جذب ……………………………………… 14

2-1-3-2- ب- معایب اصلی فرآیند‌های احیاء بدون استفاده از آمین در مرحله جذب ………………………………………… 14

2-1-3-2- ج- مهمترین فرآیند احیاء بدون استفاده از آمین در مرحله جذب …………………………………………………….. 14

2-1-3-2- د- سایر فرآیندهای احیاء  ازنوع آمین و بدون آمین……………………………………………………………………………  15

2-2- فاکتورهای موثر درانتخاب بهترین فرآیند بازیافت گازهای انتهایی……………………………………………………………..  15

2-2-1- برآورده نمودن الزامات زیست‌محیطی حداقل تا 10 سال آینده………………………………………………………………  15

2-2-2- عدم اختلال در فرآیند بالا‌دستی كلاوس………………………………………………………………………………………………….  15

2-2-3- كاهش هزینه‌های عملیاتی ………………………………………………………………………………………………………………………  16

2-2-4- تداوم و سهولت عملیاتی……………………………………………………………………………………………………………………………  16

2-2-5- عدم ایجاد مشكلات زیست‌محیطی ثانویه ………………………………………………………………………………………………   17

2-2-6- امكان دسترسی با توجه به محدودیتهای موجود ……………………………………………………………………………………   17

2-2-7- سوابق اجرایی قبلی……………………………………………………………………………………………………………………………………  17

2-2-8- هماهنگی فرآیند بازیافت از گازهای انتهایی با واحد بازیافت گوگرد ………………………………………………………  17

2-3- بررسی فرایند منتخب بازیابی گازهای انتهایی ……………………………………………………………………………………………  22

2-3-1- بخش هیدروژناسیون………………………………………………………………………………………………………………………………..  23

2-3-2- بخش خنک سازی…………………………………………………………………………………………………………………………………..   24

2-3-3-  بخش جذب…………………………………………………………………………………………………………………………………………….  25

2-3-4-  بخش احیاء حلال……………………………………………………………………………………………………………………………………  27

فصل سوم : مواد و روش ها

3-1- بررسی نتایج آنالیزهای آزمایشگاهی……………………………………………………………………………………………………………  32

3-2- روش های انجام تست و نمونه گیری………………………………………………………………………………………………………….. 33

3-3- آنالیز جریان گاز…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

3-4-  شرایط واحد از نظر دما و فشار و دبی جریان ها……………………………………………………………………………………….. 36

3-5- شبیه سازی واحد های بازیافت گوگرد با كمك نرم افزار اختصاصی سولسیم …………………………………………… 36

3-6- معرفی نرم افزار شبیه ساز واحد های بازیافت گوگرد………………………………………………………………………………..  36

3-6-1-  روشهای محاسباتی………………………………………………………………………………………………………………………………..  37

3-6-2- موارد کاربرد این نرم افزار …………………………………………………………………………………………………………………………. 38

3-7- شبیه‌سازی فرآیندهای بازیافت گوگرد…………………………………………………………………………………………………………… 38

3-7-1- درصد بازیافت…………………………………………………………………………………………………………………………………………….  39

3-7-2-  مشكلات واحد براساس یافته‌های شبیه‌سازی و نتایج آنالیزهای آزمایشگاهی……………………………………….. 41

3-7-3- اقدامات انجام شده جهت رفع مشكلات واحد………………………………………………………………………………………….  41

3-7-3-1- تنظیم دمای محفظه احتراق به منظور سوزاندن ترکیبات آروماتیکی…………………………………………………  41

3-7-3-2- افزایش دمای ورودی به بستر كاتالیستی اول…………………………………………………………………………………….   44

3-7-3-3- افزایش هیدرولیز تركیبات دی سولفید کربن و کربونیل سولفید………………………………………………………   46

3-7-3-4 – بهینه نمودن میزان جریان كنار‌گذر گاز اسیدی……………………………………………………………………………….   50

3-8- شبیه‌سازی واحد بازیافت گوگرد به همراه واحد بازیابی گازهای انتهایی انتخابی………………………………………  52

3-8-1- مقایسه نتایج حاصل از داده‌های طراحی و شبیه سازی………………………………………………………………………..   54

3-8-1-1- جریان ورودی به واحدهای بازیافت گوگرد……………………………………………………………………………………….    54

3-8-1-2- جریان گاز خروجی از دو واحد بازیافت گوگرد به آشغال سوز…………………………………………………………    54

3-8-1-3- جریان گاز ارسالی از آشغال سوز واحد بازیافت گوگرد به دودکش………………………………………………….    55

3-8-1-4- جریان ورودی به واحد بازیافت گازهای انتهایی……………………………………………………………………………….    55

3-8-1-5- جریان گاز اسیدی برگشتی به واحدهای بازیافت گوگرد………………………………………………………………….   55

3-8-1-6- جریان ارسالی از برج جذب به آشغال‌سوز…………………………………………………………………………………………   56

3-8-1-7- جریان گاز ارسالی از آشغال سوز به دودکش…………………………………………………………………………………..    56

3-8-2- گوگرد تولیدی……………………………………………………………………………………………………………………………………….    57

3-8-3-  بازدهی جرمی واحد……………………………………………………………………………………………………………………………..   60

3-9- تنگناهای عملیاتی واحد بازیافت گوگرد با  نصب واحد بازیابی گازهای انتهائی……………………………………..    62

3-9-1-  مبدل های حرارتی………………………………………………………………………………………………………………………………    62

3-9-2- كولر هوایی انتهای واحد………………………………………………………………………………………………………………………     64

3-9-3- دمنده های هوای واحد………………………………………………………………………………………………………………………..     65

3-9-4- كوره كمكی …………………………………………………………………………………………………………………………………………..    65

3-9-5- راكتورهای واحد كلاوس………………………………………………………………………………………………………………………     67

3-9-6- تجهیزات ابزاردقیق ……………………………………………………………………………………………………………………………..     67

3-9-7- جنس تجهیزات……………………………………………………………………………………………………………………………………     68

فصل چهارم : نتایج

4-1- بازدهی واحدهای بازیافت گوگرد در حالت طراحی و عملیاتی قبل از بهینه سازی………………………………      69

4-2- اقدامات انجام شده جهت رفع مشكلات واحد…………………………………………………………………………………………     70

4-2-1-  تنظیم دمای محفظه احتراق به منظور سوزاندن ترکیبات آروماتیکی………………………………………………     71

4-2-2- افزایش دمای ورودی به بستر كاتالیستی اول…………………………………………………………………………………….     71

4-2-3- افزایش هیدرولیز تركیبات دی سولفید کربن و کربونیل سولفید……………………………………………………….    72

4-2-4- بهینه نمودن میزان جریان كنار‌گذرگاز اسیدی………………………………………………………………………………….     73

4-3- بازدهی واحدهای بازیافت گوگرد در حالت طراحی و عملیاتی بعد از بهینه سازی……………………………….     74

4-4- شبیه‌سازی واحد بازیافت گوگرد به همراه واحد بازیابی گازهای انتهایی انتخابی…………………………………     74

4-4-1- جریان ورودی به واحدهای بازیافت گوگرد و بازیابی گازهای انتهائی……………………………………………….     75

4-4-2- جریان گاز ارسالی از آشغال سوز واحد بازیافت گوگرد به دودکش………………………………………………….      75

4-4-3-  گوگرد تولیدی………………………………………………………………………………………………………………………………….      76

4-4-4-  بازدهی جرمی واحد…………………………………………………………………………………………………………………………      76

4-5-  تنگناهای عملیاتی واحد بازیافت گوگرد با  نصب واحد بازیابی گازهای انتهائی………………………………..      77

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری

5-1- لزوم نصب واحد بازیابی گوگرد از گازهای انتهائی واحدهای بازیافت گوگرد ……………………………………..      78

5-2- انواع فرآیندهای متداول بازیافت گازهای انتهائی ……………………………………………………………………………….      80

5-2-1- فرآیندهای مکمل کلاوس………………………………………………………………………………………………………………..      80

5-2-2- اكسیداسیون مستقیم………………………………………………………………………………………………………………………      80

5-2-3- فرآیندهای احیاء………………………………………………………………………………………………………………………………      80

5-3- انتخاب بهترین فرآیند بازیافت گازهای انتهای……………………………………………………………………………………      81

5-4- نمونه گیری و آنالیز نمونه ها ……………………………………………………………………………………………………………..      82

5-5- شبیه سازی واحدهای بازیافت گوگرد…………………………………………………………………………………………………      82

5-5-1- مرحله اول شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………………………      82

5-5-2- مرحله دوم شبیه سازی…………………………………………………………………………………………………………………..      82

5-5-3- مرحله سوم شبیه سازی………………………………………………………………………………………………………………….      83

5-5-4- مرحله چهارم شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………………….      83

5-5-4-1- جریان ورودی به واحدهای بازیافت گوگرد و بازیابی گازهای انتهائی………………………………………..      84

5-5-4-2-  جریان گاز ارسالی از آشغال سوز واحد بازیافت گوگرد به دودکش………………………………………..        84

5-5-4-3- گوگرد تولیدی…………………………………………………………………………………………………………………………          84

5-5-4-4-   بازدهی جرمی واحد……………………………………………………………………………………………………………..          84

5-6- تنگناهای عملیاتی واحد بازیافت گوگرد با  نصب واحد بازیابی گازهای انتهائی…………………………….         85

فهرست منابع……………………………………………………………………………………………………………….          87

پیوست الف ………………………………………………………………………………………………………………….          89

پیوست ب ……………………………………………………………………………………………………………………          92

پیوست ج …………………………………………………………………………………………………………………….          105

پیوست د ……………………………………………………………………………………………………………………..          114

پیوست ه ……………………………………………………………………………………………………………………..          127

چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………          145

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                                صفحه

جدول (2-1) مشهورترین فرآیندهای مکمل کلاوس…………………………………………………………………………………………..  18

جدول (2-2) مشهورترین فرآیندهای اكسیداسیون مستقیم……………………………………………………………………………….  18

جدول (2-3) مشهورترین فرآیندهای احیا……………………………………………………………………………………………………………  19

جدول (2-4) مقایسه گروه‌های بازیافت گازهای انتهایی………………………………………………………………………………………. 19

جدول (3-1) درصد بازیافت گوگرد در کوره حرارتی و انتهای هر یك از راكتورهای كاتالیستی…………………………. 40

جدول (3-2) چیدمان كاتالیست ها در حالت طراحی………………………………………………………………………………………….. 49

جدول (3-3) چیدمان جدید كاتالیست ها……………………………………………………………………………………………………………. 49

جدول (3-4) درصد بازیافت گوگرد در کوره حرارتی و انتهای هر راكتور پس از اعمال تغییرات در واحد………… 52

جدول (3-5)  جریان های مهم ورودی به نرم افزار…………………………………………………………………………………………….. 58

جدول (3-6)  جریان های مهم بر اساس نتایج حاصل از شبیه سازی………………………………………………………………… 59

جدول (3-7) میزان تولید گوگرد و بازدهی واحد های بازیافت گوگرد به همراه واحد بازیافت گازهای انتهائی…. 61

جدول (3-8) مقایسه دمای خروجی از مبدل های حرارتی…………………………………………………………………………………. 63

جدول (3-9) مقایسه جریان های عبوری از مبدل های حرارتی…………………………………………………………………………. 63

جدول (3-10) مقایسه مقادیر بخار مصرفی…………………………………………………………………………………………………………. 64

جدول (3-11) مقایسه مقادیر آب………………………………………………………………………………………………………………………… 64

جدول (3-12) مقایسه جریان هوای دمنده هوا…………………………………………………………………………………………………… 65

جدول (3-13) مقایسه جریان های كوره كمكی در حالت طراحی……………………………………………………………………… 65

جدول (3-14) مقایسه جریان های مختلف در كوره كمكی………………………………………………………………………………… 66

جدول (3-15) ماكزیمم جریان عبوری از كوره كمكی…………………………………………………………………………………………. 66

جدول (3-16) مقایسه حجم كاتالیست های واحد بازیافت گوگرد………………………………………………………………………. 67

جدول (3-17) مقادیر ماكزیمم جریان عبوری از تجهیزات………………………………………………………………………………….. 68

جدول (3-18) مقادیر ماكزیمم بازدهی تجهیزات…………………………………………………………………………………………………. 68

جدول(4-1) درصد بازیافت گوگرد در کوره حرارتی و انتهای هر یك از راكتورهای كاتالیستی……………………………..70

جدول(4-2) چیدمان كاتالیست ها در حالت طراحی……………………………………………………………………………………………. 73

جدول(4-3) چیدمان جدید كاتالیست ها……………………………………………………………………………………………………………….73

جدول(4-4) درصد بازیافت گوگرد در کوره حرارتی و انتهای هر راكتور پس از اعمال تغییرات در واحد…………… 74

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                صفحه

شکل (2-1) بخش هیدروژناسیون و خنک سازی………………………………………………………………………………………………..  28

شکل (2-2) بخش جذب توسط حلال آمین………………………………………………………………………………………………………..  29

شکل (2-3) بخش احیا حلال آمین………………………………………………………………………………………………………………………..30

شکل (2-4) بخش تانک آمین و مخزن تخلیه……………………………………………………………………………………………………..  31

شكل (3-1) نمونه ای از تجهیز نمونه گیری از جریان گاز اسیدی………………………………………………………………………. 35

شكل (3-2) نمائی از شبیه سازی یک واحد بازیافت گوگرد در نرم افزار شبیه ساز سولسیم ……………………………. 37

شكل (3-3) نمای كلی واحد بازیافت گوگرد………………………………………………………………………………………………………… 39

شكل (3-4)  افزایش دما و كاهش غلظت تركیبات آروماتیكی با افزایش سوخت مصرفی……………………………………43

شكل (3-5)  تبدیل تعادلی در بستر راكتور…………………………………………………………………………………………………………. 44

شکل (3-6) درصد تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد نسبت به دما…………………………………………………………………… 45

شكل (3-7) هیدرولیز تركیبات دی سولفید کربن و کربونیل سولفید…………………………………………………………………. 48

شكل (3-8) افزایش هیدرولیز تركیبات  با افزایش دمای راكتور اول و تغییر چیدمان كاتالیست ها………………….. 50

شكل (3-9) چیدمان واحدهای بازیافت گوگرد قبل و بعد از افزودن واحد…………………………………………………………  53

شكل (4-1)  افزایش دما و كاهش غلظت تركیبات آروماتیكی با افزایش سوخت مصرفی…………………………………  71.

شكل (4-2) افزایش هیدرولیز تركیبات  با افزایش دمای راكتور اول و تغییر چیدمان كاتالیست ها ……………….  72