رپو فایل

مرجع دانلود و خرید فایل

رپو فایل

مرجع دانلود و خرید فایل

پروژه رنگ

رنگ در دنیای امروز نقش مهمی را در پرورش ذوق وقرایح بشری وارضای نیازهای زیبا شناسی وی ایفا می کندبدین جهت است که احساس رنگ را به تعبیری حس هفتم می گویند
دسته بندی مهندسی شیمی
بازدید ها 0
فرمت فایل docx
حجم فایل 86 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 188
پروژه رنگ

فروشنده فایل

کد کاربری 3230
کاربر

پروژه رنگ

فهرست

فصل اول : رنگ و مکانیزم تشکیل فیلم :

1- رنگ

2- مکانیزم تشکیل فیلم یک رنگ :

الف : مقدمه

ب : عوامل مهم در تشکیل یک فیلم

1- مواد شیمیایی

1-1- نیروی یک ظرفیتی یا کووالانسی

2-1- نیروی دو ظرفیتی یا واندر والسی

تعریف قطبیت

2- عوامل فعال یا فانکشنالتی

3- نوع ودرجه پلیمریزاسیون

پ- طرق تشکیل یک فیلم

1- تشکیل فیلم در رنگهای ترموپلاستیک (تغییر وتبدیل ناپذیر)

1-1- تبخیر حلال

2-1- فیوژن (تغییر شکل)

3-1- کلوئیدی یا اموسیونی (شناوری)

تشکیل فیلم در رنگهای ترموستینگ یا حرارتی (تغییر وتبدیل پذیر)

1-2- مکانیزم تشکیل فیلم رنگهای ترموستی با روش اکسیداسیون

2-2- تشکیل فیلم رنگهای ترموستی با روش انرژیزاسیون

1-2-2- مکانیزم تشکیل فیلم ترموست به کمک حرارت

2-2-2- مکانیزم تشکیل فیلم ترموست به کمک کاتالیت

3-2-2- مکانیزم تشکیل فیلم ترموست به کمک رطوبت

4-2-2- مکانیزم تشکیل فیلم ترموست به روش کراس لینک

فصل دوم : خواص فیزیکی پیگمانها وانواع آنان

خواص پیگمانها

1- آستری

2- سیلر

3- رنگ رویه

ضریب شکست

اندازه ذرات

فرم یا شکل ذرات

قدرت جذب روغن

براقیت

قدرت پوشانندگی

درجه سهولت مرطوب پذیری وپخش شوندگی

فام

قدرت رنگ دهندگی

وزن مخصوص

وزن مخصوص ظاهری

فعالیت فیزیکی وشیمیایی نسبت به حمل کننده ها

سرخ فام پذیری یا بلیرینگ

فلودینگ وفلوتینگ

پایداری حرارتی

پایداری نوری

خاصیت ضد زنگ زدگی

منابع تولیدی

قیمت

2- آسیابها،دستگاه گرندگیری ووسایل اندازه گیری وسیکوزیته رنگ درصنایع رنگسازی

1-1-2- رولومیل ها

2-1-2- پرمیل ها

3-1-2- میکسرها

2-2- طرز کار دستگاه گرند گیری

3-2- انواع وسایل به کار رونده در تعیین وتنظیم غلظت یا ویسکوزیته رنگها

1-3-2- فوردکاپ ویسکومتر

2-3-2- امیلا

3-3-2- ویسکومتر یا کریزاستورمر

فصل سوم : پیگمانهای سفید و اکستندرها

I : پیگمانهای سفید

1- پیگمان سفید سربی

1-1- کربنات بازی سرب سفید

2-1- سولفات بازی سرب سفید

3-1- سیلیکات بازی سرب سفید

2- اکسید روی

شناسایی اکسید روی

3- سولفید روی

4- لیتوپون

5- اکسید انتی مونی

6- دی اکسید تیتانیوم

شناسایی دی اکسید تیتانیوم

: IIاکستندرها

1- اکستندر کربنات کلسیم یا گل سفید

2- اکستندر سولفات باریم ـباریت ـبلانک فیکس

3- اکستندر سیلیکات منیزیم یا تالک

4- سیلیکات آلومینیوم یا خاک چینی :کائولین

5- سیلیکات مضاعف آلومینیوم وپتاسیم یا میکا

6- اکستندرهای سیلیس یا سلیکا

1-6- نوع سیلیس معمولی

2-6- نوع دیاتومه

3-6- سیلیس مصنوعی

7- پنبه نسوزها ( آزبست )

8- استئارات آلومینیوم

9- آلومینیوم سفید

10- سیلیکات کلسیم

فصل چهارم : پیگمانهای رنگی

مقدمه

پیگمانهای معدنی ( طبیعی و مصنوعی )

1- اکسید طبیعی قرمز

2- اکسید طبیعی زرد آهن ( افرا و سنیای خام )

3- اکسید طبیعی سیاه آهن

4- اکسید طبیعی قهوه ای آهن (آمبر خام ، سوخته و سنیای سوخته )

5- اکسیدهای مصنوعی آهن

6- پیگمانهای کرومی

7- کروم سبز

8- اکسید کروم سبز

9- اکسید کروم سبز ئیدراته

10- مولیبدات نارنجی

11- آهن آبی

12- آلترامارین آبی

13- سرب قرمز یا سرنج

14- سلیکو کرومات بازی سرب

15- فسفات روی

16- کرومات روی وتتروکسی کرومات روی

17- پیگمانهای کارمیمی ویا کارمیم های رنگی

18- پیگمانهای معدنی مصنوعی

1-18- تینانات نیکل زرد

2-18- کرومیت مس سیاه

3-18- کبالت آبی

19- اکسید مس

پیگمانهای متالیک

1- خمیرهای آلومینیومی

2- پودر بزنری طلایی

موارد استعمال

پیگمانهای آلی

1- پیگمانهای آلی سفید رنگ

2- پیگمانهای سفید رنگ

1- کربن بلک

2- لمپ بلک

3- گرافیت

4- کربن استخوانی

5- پیگمان سیاه سولفید آنتی مونی

6- کربن فعال یا اکتیو

پیگمانهای آلی رنگی

1- آزوهای نامحلول

1-1- تولوئیدون قرمز

2-1- تولوئیدین خرمایی رنگ یا مارون

3-1- پارای قرمز

4-1- کلرینیتیدپارای قرمز

5-1- تفتل قرمز

6-1- هانزای زرد

7-1- بنزیدین زرد ونارنجی

8-1- دی نیترو آنیلین نارنجی

2- آزوهای اسیدی

1-2- لتیول قرمز

2-2- لتیول رابین قرمز

3-2- رابین قرمز

4-2- تارترازین زرد

3- آنتراکوئینها

1-3- آیزارین قرمز ومارون (خرمایی)

2-3- ایندانترون آبی وبنفش

3-3- ایزو ویلانترون بنفش

4- یندوگوئیدها

5- کوئینا کریدون ها (قرمز وبنفش)

6- فتالوسیانین ها(آبی وسبز)

1-6- فتالوسیانین آبی

2-6- فتالوسیانین سبز

پیگمانهای فلورسنتی

فصل پنجم : حلالهای مصرفی در صنایع رنگ سازی

نقش حلالها

خواص فیزیکی حلالها

1- قدرت حلالیت

2- فراریت یا درجه تبخیر

3- نقطه جوش

1-3- حلالها با نقطه جوش پایین

2-3- حلالها با نقطه جوش متوسط

3-3- حلالها با نقطه جوش بالا

4- نقطه اشتعال

5- نقطه آتش سوزی(اشتعال خودبه خود)

6- سمیت

7- بو

8- وزن مخصوص

9- رنگ

10- قیمت

11- خاصیت ضد خوردگی واسیدی

12- طبیعت شیمیایی

خلاصه ای از رابطه فی ما بین حلالها وویسکوزیته

انواع حلالها وخلاصه ای از پریک

1- حلالهای تریپنی

2- حلالهای ئیدروکربنی

1-2- آلفتیک ئیدروکربنها

1-1-2- مایزال اسپریت یا وایت اسپریت

2-1-2- نفتا

3-1-2- کروزین ویا نفت سفید

2-2- نفتانیک ئیدروکربنها

3-2- آروماتیک ئیدروکربنها

1-3-2- بنزن

2-3-2- نفتابا نقطه اشتعال بالا

3-3-2- نفتای آروماتیک

4-3-2- استایرن

5-3-2- تولوئن

6-3-2- زایلن

3- حلالهای اکسیژنی

1-3- الکلها

1-1-3- متانل

2-1-3- اتانل

3-1-3- ایزو پاروپانل(الکل ایزو پروپیل )

4-1-3- بیوتانل وایزومرهای آن

5-1-3- نپتانل

6-1-3- سیکلوهگزانول

7-1-3- اتیلن گلیکول وگلیسرین

2-3- حلالهای استری

1-2-3- متیل استات

2-2-3- اتیل استات

3-2-3- استات پروپیل نرمال

4-2-3- نرمال بیوتیل استات

5-2-3- ایزوبوتیل استات

3-3-حلالهای کیتونی

1-3-3- استن

2-3-3- متیل اتیل کیتون

3-3-3- متیل ایزوبیوتیل کیتون

4-3-3- دی اتیل کیتون

4-3- اتر الکلها

4- فیورنها

1-4- فیور فیورال

2-4- فیور فیورال الکل

3-4- تترا ئیدرو فیورن

4-4- تترائید روفیور فیورال الکل

5- نیترو پارافینها

6- حلالهای کلردار

7- آب

فصل ششم : مواد کمکی اضافه شونده به رنگ در هنگام ساخت

1-6- مواد ضد رویه یا آنتی اکسیداسیونی

1-1-6- فنلها

2-1-6- اکسیمها

2-6- مواد فعال سطحی اسورفکتنسها یا مواد کمک کننده پخش پیگمان در وهیکلی

3-6- مواد کمکی افزایش دهنده خلو

4-6- مواد مات کننده

5-6- مواد ضخیم کننده یا افزایش دهنده ویسکوزیته (ضد شره وضد ته نشینی)

1-5-6- افزودن درصد بیشتر پیگمان

2-5-6- استفاده از سلیکا یا سلیکاتها در رنگ

3-5-6- استفاده از ضخیم کننده های رزینی

4-5-6- استفاده از حداقل حلالهای قطبی در رنگ

6-6- ضد کف

7-6- مواد ضد قارچ ، کپک وخزه

1-7-6- مشتقات جیوه ای

2-7-6- پیگمان متا بورات باریم

3-7-6- دی کلرو فلوآمید

4-7-6- دی تیو کاربامات

5-7-6- اکسید روی

6-7-6- اکسید مس

9-6- ضد یخ

10-6- پلاستی سایزرها یا نرم کننده ها

کلرینیتید پارافین

دی بوتیل فتالات

دی الکیل فتالات

روغن کرچک

اتیل هگزیل فتالات

دی بنزیل فتالات

نرمال اتیل پاراتولوئن سولفونامید

بیوتوکسی اتیل استئارات

11-6- مواد ضد فلوتینگ و فلودینگ

12-6- مواد ضد اصطحکاک یا ایجاد کننده لغزش

13-6- مواد کاهش دهنده مقاومت الکتریکی

14-6- مواد کمکی افزایش براقیت

15-6- مواد کمکی افزایش چسبندگی

فصل هفتم : خشک کنها در رنگ

1-7- مقدمه

2-7- فلزات معدنی در خشک کنها

1-2-7-خشک کن سرب

2-2-7- خشک کن کلسیم

3-2-7- خشک کن زیرکونیم

4-2-7- خشک کن کبالت

5-2-7- خشک کن منگنز

6-2-7- خشک کن باریم

8و7-2و7- خشک کنهای آهن وسدیم

9-2-7- خشک کن روی

3-7- استفاده از خشک کنها در رنگهای محتوای آب به عنوان حلال

4-7- علت عدم تأثیرفعالیت خشکنها درخشک شوندگی رنگها بعد ازمدتها انبار و نگهداری

5-7- آزمایشاتی که معمولاً بر روی تأئیدویا عدم تأئید خشک کن بایستی انجان گیرد

فصل هشتم : آسیاها ومخلوط کنهای مورد استفاده در صنایع رنگسازی

1- مخلوط کنهای مورد مصرف در صنایع رنگسازی

2- آسیاهای مورد مصرف در صنایع رنگسازی

آسیاهای با قدرت زیاد

آسیاهای مدرن با بازده زیاد

آسیاهای مدرن با بازده متوسط

2-1- آسیا مخلوط کنهای سنگین

2-2- آسیای یک غلطکی

2-3- آسیای سه غلطکی

2-4- آسیای گلوله ای

2-5- آسیای آتر تیور

2-6- آسیاهای شنی وشیشه ای

فواید استفاده از آسیاهای شنی وشیشه ای

مضرات استفاده از آسیاهای شنی وشیشه ای

2-7- آسیای سنگی با سرعت زیاد

2-8- آسیاهای با دور تند وتیغه های برنده

نحوه کار با آسیای دور تند وتیغه برنده

1- نسبت قطر تانک به قطر همزن

2- ارتفاع رنگ

3- موقعیت همزن در تانک

4- سرعت همزن

5- زمان آسیا کردن

6- انتخاب حلال مناسب

امتیازها ومحدودیت های آسیاهای با دور تند وتیغه های برنده

2-9- آسیاهای کینیتیکی

فصل نهم : روشهای اندازه گیری وآزمایشهای کنترل کیفیت رنگ

الف : آزمایشهای مایع رنگ

کنترل تولید رنگ

آزمایش تعیین درجه ومیزان پخش شدن رنگدانه

آزمایش تعیین گرانروی رنگ

گرانروی سنج آی . سی . آی

گرانروی سنج فرانتی – شیرلی

گرانروی سنج قابل حمل فرانتی

روتوتیز

گرانروی سنج بروک فیلد

گرانروی سنج استورمر

آزمایش اندازه گیری وزن مخصوص رنگ

آزمایش اندازه گیری درصد مواد فرار رنگ

آزمایش تعیین نقطه اشتعال رنگ

آزمایش اندازه گیری قدرت پوشانندگی یا قدرت یا قدرت پنهان کنندگی مایع رنگ

کریپتومتر سیاه وسفید

ب: آزمایشهای فیلم خشک نشده رنگ

آزمایش قلم خوری

آزمایش مقاومت در مقابل سینه دادن

آزمایش اندازه گیری ضخامت فیلم خشک نشده رنگ

آزمایش تعیین قدرت گسترش رنگ

آزمایش اندازه گیری زمان خشک شدن فیلم رنگ

اندازه گیری زمان خشک شدن سطحی

اندازه گیری زمان خشک شدن عمقی

تعیین زمان مناسب برای اعمال پوشش دوم بر روی پوشش اولیه

ج: آزمایشهای فیلم خشک

آزمایش های فیلم خشک

آزمایش اندازه گیری ضخامت فیلم خشک رنگ

روشهای تخریبی

1- استفاده از میکرومتر

2- استفاده از میکروسکوپ

3- استفاده از ضخامت سنج انگشتی

روشهای غیر تخریبی

آزمایش تعیین خصوصیات نوری فیلم خشک شده رنگ

برق فیلم رنگ

آزمایش اندازه گیری قدرت پوشانندگی فیلم خشک رنگ

روش اندازه گیری بوسیله نسبت سایه روشن رنگ

آزمایش تعیین همرنگی با روش تنیت کردن

آزمایش تعیین ویژگی های مکانیکی فیلم رنگ

اندازه گیری سختی فیلم رنگ

روش خراش دادن

روش آونگ

روش مدادهای سختی سنج

روش دندانه ای

آزمایش انعطاف پذیری وقابلیت کشش فیلم رنگ

آزمایش خمش

آزمایش ایجاد حفره

آزمایش ضربه خوری

آزمایش تعیین چسبندگی فیلم رنگ

طبیعت رنگپایه

تمیز بودن سطح

روش کندن مستقیم

روش خطوط متقاطع

روش کارد آرکو

روش تنومتر هاندس فیلد

فصل دهم : بروز اشکالات احتمالی ورفع انان در صنایع رنگ ورنگ آمیزی

1-10- ته نشینی یا رسوب گذاری رنگ

2-10- پوسته زدن یا رویه بندی رنگ داخل قوطی

3-10- بالا رفتن ویسکوزیته ویا ژل شدن رنگ

4-10- اسپری خشک ویا پودری اسپری کردن

5-10- پویش ضعیف

6-10- شره کردن فیلم

7-10- فلوتینگ وفلودینگ

8-10- سرخ فام پذیری یا بلدینگ

9-10- کدر شدن یا بلا شینگ

10-10- جوش زدن ویا تاول زدن فیلم

11-10- مغایرت در فام فیلمهای حاصل از یک رنگ اما با زمان ساختهای متفاوت

12-10- کثیف بودن ویا دون داشتن فیلم

13-10- دیر خشک شدن فیلم

14-10- بلند شدن یا باد کردن چروکی قسمتی از یک فیلم

15-10- حالت پوست پرتقالی در یک فیلم

16-10- حالت سوراخ سنجاقی شکل در یک فیلم

17-10- چسبندگی ضعیف یک فیلم بر روی یک سطح

18-10- براقیت ضعیف یک فیلم

19-10- قدرت حفظ براقیت یک استری

20-10- کثیف ویا لکه دار بودن یک فیلم

21-10- آثار لکه های باران مانند بر روی فیلم

22-10- چین وچروک برداشتن یک فیلم

23-10- وجود سوراخ های چشم ماهی شکل در یک فیلم

24-10- چاکنیگ یا حالت گچ شدگی یک فیلم

25-10- شکاف برداشتن یا کرکینگ یک فیلم

26-10- تغییر فام یک فیلم در دراز مدت

27-10- شکنندگی ویا تردی یک فیلم

28-10- زنگ زدگی یک فیلم

29-10- به سمباده خوردن یک آستری

30-10-خرد ویا ریز شدن بتونه در هنگام بتونه کاری

31-10- کریستایزه شدن یک فیلم

32-10- حالت کاب وینینگ

33-10- گل انداختن فیلم

34-10- فریز تا استابیلیتی

فصل یازدهم : راهنمای انتخاب وساخت یک رنگ مناسب برای پوشش سطوح پیشنهادی

1- رنگ جهت پوشش درون یک قوطی

2- انتخاب رنگ جهت یخچال وفریزر

3- انتخاب رنگ برای پوشش ماشینهای لباس شویی

4- انتخاب رنگ برای ماشینهای ظرفشویی

5- انتخاب رنگ جهت سطوح استیلی مغروق در آب

6- ساخت رنگهای ضد خزه

7- ساخت رنگ مقاوم در مقابل سایش

8- انتخاب رنگ مقاوم در مقابل رشد باکتری وقارچ

9- رنگهای مقاوم در مقابل مواد شیمیایی

10- انتخاب رنگهای مقاوم در مفابل اسیدها

1-10- انتخاب یک رنگ جهت پوشش سطح آلوده یا در معرض بخارات اسیدی

2-10- انتخاب یک رنگ جهت لینیگ مخازن اسیدی

11- انتخاب رنگهای مقاوم در مقابل بازها

12- انتخاب رنگهای مقاوم در مقابل آب

13- انتخاب رنگهای مقاوم در مقابل حلالها

14- انتخاب رنگهای مقاوم در مقابل حرارت

1-14- ساخت رنگهای مقاوم در مقابل حرارت خشک

2-14- ساخت رنگهای مقاوم در مقابل حرارت مرطوب

15- انتخاب رنگ مناسب در مقابل خاک

16- انتخاب رنگ مناسب در مقابل آب وهوای جوی

17- رنگهای مصرفی بر سطوح سیمانی وآجری

18- انتخاب رنگ برای سطوح گالوانیزه ای

19- آستری غیر آلی یا معدنی

20- ساخت رنگبر (ضد زنگ)

1- رنگ :

رنگ در دنیای امروز نقش مهمی را در پرورش ذوق وقرایح بشری وارضای نیازهای زیبا شناسی وی ایفا می کند.بدین جهت است که احساس رنگ را به تعبیری
حس هفتم می گویند رنگ با حفظ اهمیت ویژه وبی چون وچرای خود در
مبانی زیبایی های هنر قدیم در روزگار ما عامل پر توانی در آراستن وجلوه گری
همه آثار زندگی ومطلوب نمودن کالاها وزیبا گردانیدن وسایلی است که به
دست توانای انسان تولید می گردد . انسان در پهنه تولید ، تزیین خانه ها، پوشاک وحتی نوشابه ها آذین بندی مجالس جشن وسرور در هنر نقاشی ، صنایع کشتیرانی، امور ارتباطات ، محصولات مصرفی، در صنایع فضایی وخلاصه در همه شئونات
زندگی با رنگ سرو کار دارد.بطور کلی از رنگ علاوه بر ایجاد زیبایی محیط ،
جهت حفاظت اشیاء در مقابل عوامل طبیعی وسببی از قبیل ضربه، خراش ، ساییدگی، مواد شیمیایی ، حلالها، آب وهوای جوی وغیره استفاده می گردد وبه ندرت
دیده می شود که سطح یک جسم مورد دید را فقط با رنگی حفاظتی بپوشانند
واز رنگ رویه تزیینی استفاده ننمایند.

صنعت رنگسازی قدمت طولانی دارد اوایل رنگ را به طریق ابتدایی از روغنهای گیاهی با استفاده از آسیابهای سنگی ودستی جهت نرم کردن رنگانه ها تولید می کردند.
اما امروزه با پیشرفت صنعت وتکنولوژی صنعت رنگسازی پیشرفت شایانی نموده بطوری که توانسته در میدان علم وصنعت جایی پر نفوذ برای خود باز کند.و به جرأت می توان گفت که یکی از ارکان مهم از تولیدات صنایع گوناگون که به مصارف عمومی ویا خصوصی می رسند می باشد .

بعضی از رنگها مثل آستری ها به علت داشتن مقدار زیادی پیگمان مات بوده که به منظور حفاظت از سطوح به کار می روند و برخی دیگر نیمه شفاف وشفاف می با شدکه از آنان بر روی آستریها به دو منظور حفاظتی و تز ئینی استفاده میگردد .عموما یک رنگ از اجزای زیر تشکیل شده است :

1- مواد کمکی

2- حلال

3- اکستندر

4- زرین وپیگمان

فصل اول

رنگ ومکانیزم تشکیل فیلم

مکانیزم تشکیل فیلم یک رنگ :

الف- مقدمه

اصولا فیلم ترکیب رنگ را با طرق مختلف از قبیل بوس ،پیستوله ،رولر و غیره بر روی یک جسم تشکیل میگردند که با تبدیل حالت مایع به حالت جامد ، یک فیلم
خشک بوجود می آید . وعملاً این رزینها هستند که تحت مکانیزمهای مختلفی از قبیل انواع پلی مریزاسیون ویا تبخیر حلال از حالت مایع به حالت جامد در می آید.

فیلمهای حاصل دارای خواص فیزیکی متفاوتی بودهکه بعضی نرم ونعطاف پذیر و
بعضی محکم وقوی وبعضی دیگر سخت وشکننده هستند.

ب: عوامل مهم در تشکیل یک فیلم:

سه عامل اساسی که در تشکیل یک فیلم از یک رنگ موثرند عبارتند از مواد شیمیایی ، فانکشنالتی، نوع ودرجه پلی مریزاسیون.

1- مواد شیمیایی:

مواد در طبیعت به سه صورت جامد ، مایع وگاز دیده می شود.به طوری که از
انجماد بخار خشک آب واز انجماد آب یخ تولید می گردد. حالت فیزیکی مواد در شرایط فشار ودرجه حرارت طبیعی بستگی به اندازه مولکولی ونیروهای فی ما بین
آنها دارد.

اگر مقدار کمی از یک گاز در یک تانک بسیار یزرگ قرار گیردمولکولهای آن با سرعت در سرتاسر تانک پخش خواهند شد. پخش سریع مولکولهای گاز دلالت برآن می کند که نیروهای موجود فی مابین مولکولها به مراتب ضعیف تر از انرژی جنبشی آنهاست و از آنجائی که ممکن است مقدار کمی از گاز در سرتاسر یک تانک یافت شود
نشان دهنده آن است که مولکولهای گاز باید نسبتاَ از هم فاصله داشته باشند .
در حالت مایع مولکولها به هم نزدیکتر بوده به طوری که نیروهای فی مابین قویتر از انرژی جنبشی آنها میباشد و از طرف دیگر این نیروها آنقدر قوی نیست که قادر به ممانعت از حرکت مولکولها گردیده واز اینرو ست که جریان مایع از یک ظرف
به ظرف دیگر شدنی است .اما نسبت سرعت جاری شدن آب در مقایسه با
مایعات دیگر از قبیل روغنها و گلیسیرین بسار متفاوت بوده که این تفاوت
سرعت جاری شدن را دیسکوزیته می نامند که خود تابعی از شکل ،
اندازه مولکولی در جه حرارت و فشار میباشد . در حالت جامد نیروهای بین مولکولی به قدری قویتر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم و
در نتیجه عدم جاری شدن آن می گردند .

از مشاهدة تفاوت جامدات ، مایعات و گازها دو فریضه ذیل نتیجه گرفته میشود :

- نیروهای مختلفی بین مولکولها عمل می کند

- هریک از این نیروها با درجه مختلفی بین مولکولها عمل می کند .

نیروها خود نیز به دو دسته اساسی یک ظرفیتی (کوالانسی ) ودو ظرفیتی
(واندرواسی )تقسیم میشوند .

1-1 نیروی یک ظرفیتی یا کوالانسی

نیروی کوالانسی عامل تشکیل یک پیوند شیمیایی مستقیم بین دو اتم از یک مولکول ویا بین دو اتم از دو مولکول متفاوت می باشد که خود نیز به سه نوع تقسیم می شود که عبارتند از :

1-1-1 پیوند فلزی فی ما بین مواد بار دار متشابه

همانند پیوند بین تمامی فلزات از قبیل نقره و مس و غیره .

2-1-1 پیوند یونی فی ما بین یونها با بار مخالف .

پیوند یونی از جاذبه بین دو یون با بار مخالف به وجود می آید که خود یون نیز
از انتقال یک الکترون از اتمی به اتم دیگر تشکیل می شود


پروژه رنگ پروژه رنگ
احمدرضا ملاحسینی پنج‌شنبه 23 دی 1395 ساعت 15:29
0 نظر

پروژه گاز

بر اساس ارزیابی های بعمل آمده بیش از 80 درصد آلودگی هوای تهران از وسایل نقلیه موتوری و کمتر از 20 درصد بقیه منابع و و سایل گرمایش خانگی و تجاری است
دسته بندی مهندسی شیمی
بازدید ها 0
فرمت فایل pdf
حجم فایل 29022 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 101
پروژه گاز

فروشنده فایل

کد کاربری 3230
کاربر

پروژه گاز

حفظ محیط زیست جزء وظایف اصلی انسان بشمار می آید . با پیدایش انقلاب صنعتی در اروپا و متعاقب آن با تکامل پیوسته تکنولوژی آلودگی محیط زیست نیز افزایش پیدا کرده است . اتومبیلها به عنوان یکی از منابع عمده آلودگی محسوب میگردند .

با افزایش تعداد اتومبیلها در جهان و بخصوص در شهرهای بزرگ نظیر تهران ،‌دفع طبیعی آلودگی امکان پذیر نبوده و الزاماً میبایست در جهت کاهش آن از منبع تولید کننده ( اصلاح موتور ) و نیز تبدیل گازهای مضر به گازهای کم ضررتر اقداماتی صورت گیرد . در چند دهه اخیر این موضوع مورد نظر قرار گرفته و پیشرفتهای زیادی برای رفع این مشکل حاصل شده است بطوریکه تکنولوژی ساخت موتورها به مقدار قابل ملاحظه ای اصلاح شده و احتراق بهبود و مصرف اتومبیل کاهش یافته است .

علیرغم این اصلاحات ،‌هنوز امکان حذف کامل گازهای آلوده کننده وجود ندارد و لذا میبایست پس لز احتراق و خروج گاز از موتور به کمک کنور تورهای کاتالیستی ، آنها را به گازهای کم ضرر CO2و HO2 تبدبل نمود . از حدود بیست سال پیش استفاده از کنور تورها یکاتالیستی که در صنایع شیمیایی جایگاه مشخصی داشته اند ، تحت عنوان کنور تورهای کاتالیستی اتومبیل رایج شده است . متاسفانه با وجود آلودگی شدید هوای شهرهای بزرگ ایران بخصوص و تهران سابقه فعالیتی در این زمینه وجود ندارد و لذا در این پروژه اولین قدمهای لازم برای شناخت علمی و عملی کاتالیستهای مربوط بر داشته شده است . نظر به اینکه لازمه هر گونه مطالعه ای در این زمینه ، شناخت نوع و عملکرد کاتالیستهای مربوطه میباشد ،ؤ این کار بر این موضوع متمرکز گردید . بدیهی است که در ادامه این پروژه نحوه انتخاب ، طراحی و ساخت این کاتالیزورها مورد بررسی قرار میگیرد .

در خاتمه با آروزی موفقیت برای کلیه پژوهشگران این مرز و بوم ، به امید روزی که نفس هوایی سالم و پاکیزه در شهر تهران همچنین بازگشت پرندگان خوش آواز به این شهر دور از واقعیت نباشد .

چکیده :

تنفس در هوایی سالم و پاکیزه یکی از آرزوهای شهروندان در دو دهه اخیر محسوب میگردد . با این هدف این پروژه به منظور گامی در جهت کاهش آلودگی هوا و سالم سازی محیط زیست انتخاب شده است ، آلاینده هایی که در این زمینه مورد بررسی قرار گرفتند آلاینده های گازی ناشی از اگزوز وسایط نقلیه موتوری هستند . آلاینده های اصلی گاز اگزوز عمدتاً شامل مونواکسید کربن (co) ، هیدرو کربنهای نسوخته (hc)و اکسیدهای نیتروژن (nox) میباشند . در این راستا چاره جز استفاده از کنوتورهای کاتالیستی وجود ندارد که در آنها واکنشهای اکسیداسیون CO و HC و واکنش احیاء NOX بطور همزمان انجام شوند . برای این منظور از کاتالیستهای سه جانبه (TWC) استفاده گردد . بنابراین در این پروژه شناخت این کاتالیستها در شرایط حقیقی گازهای اگزوز اتومبیل انجام گرفته است .

در این پروژه از سه فاز a- AL2O3 – S-AL2O3 , y – AL2O3 که به ترتیب هر یک دارای مساحت سطح BET معادل 285،125،26 متر مربع بر گرم هستند به عنوان پایه کاتالیست استفاده شده است .

فلزات انتخاب شده ، جزء عناصر واسطه گروه هفتم و هشتم جدول تناوبی میباشند . این نوع فلزت از نوع فلزات گرانبها و هم خانواده پلاتین هستند . PT، RH و PD فلزاتی هستند که در طراحی ، فرمولاسیون و ساخت کاتالیستهای سه چانبه این پروژه بکار گرفته شده اند . درصد وزنی هریک از این فلزات به ترتیب 5/0%،05/0%. 20/0%میباشد. فرمولاسیون سه نوع کاتالیست ساخته شده یکسان بوده و تنها اختلاف آنها در پایه بکار رفته است .

خلاصه فرمولاسیون کاتالیستهای مذکور به قرار زیر است :

در ساخت کاتالیستهای فوق از روش تلقیح (IMPREGNATION) مرحله ای استفاده گردیده است ، به این ترتیب که در سه مرحله جداگانه هر یک از فلزات یاد شده ، روی پایه های کاتالیستی نشانیده شده اند . ترتیب نشاندن فلزات فوق روی پایه کاتالیست یه گونه ای انتخاب شده است که نقاط ضعف هر یک حد اقل گردد و در عوض نقاط قوت آنها شدت یابد . پالادیم فلزی مقاوم در همروی یا کلوخه شدن (SINTERING) در پایه است ، لذا این فلز در پایین ترین لایه قرار داده شده است . رودیم واکنشهای احیاءNOX را بخوبی انجام میدهد ،اما در مقابل هجوم سموم کاتالیستی بسیار حساسمیباشد ، پس از این فلز نیز در نزدیک ترین لایه به سطح بعد از پالادیم قرار گرفته است . از طرفی پلاتین فلزی مقاوم در مقابل هجوم سموم کاتالیستی است ، این فلز رد خارجی ترین لایه به سطح و روی رودیم نشانیده شده است . لازم بذکر است که پالادیم و پلاتین واکنشهای اکسیداسیون CO و از رابخوبی انجام میدهند .

در طراحی و فرمولاسیون کاتالیست ها این نتیجه حاصل شده بود که میبایست به منظور تعدیل نوسانات ناشی از تغییرات دائم هوا نسبت هوا به سوخت (A/F) و همچنین بهبود خواص کاتالیستی ، از مواد افزودنی چون اکسید سزیم (CeO2)استفاده میگردید ، اما با توجه به عدم دسترسی به نمک سزیم عملاً این ماده در ساختار کاتالیستها ی ساخته شده بکار گرفته نشده است .

با توجه به آزمایشات انجام شده بهترین بازده تبدیل همزمان هر سه آلاینده Nox,HC,CO)) در حوالی نقطه استوکیومتری(A/F=14/7) حاصل میگردد ، لذا طراحی اتومبیل باید طوری باشد که حتی الامکان با این نقطه نزدیک باشد .

نتایج نشان میدهد که کاتالیست PCC1گازهای NO,Nox را با درصد بالایی (بالی 95 درصد) تبدیل مینماید ، اما تبدیل گازهای CO وHC را خوب انجام نمیدهد . البته با افزودن کمی اکسیژن اضافی ( بین 2 تا 3 درصد ) تبدیل CO نزدیک به 100 درصد هر رسد و نیز تبدیل HC به بالی 80 درصد افزایش یافت ، در عوض تبدیل NO و Nox کمی کاهش پیدا کرد 0 بدلیل بروز بازدارندگی اکسیژن در انجام واکنشهای احیاء).

کاتالیست PCC2 ، کاتالیست مناسب برای CO و تا حدی برای HC میباشد . چرا که تبدیل CO در این کاتالیست تقریباً 98 درصد بوده و تبدیل HC نیز تا 70 درصد مشاهده شده تبدیل NO,Nox در این کاتالیست پائین تر از 45 درصد میباشد .

افزودن اکسیژن به این کاتالیست درصد تبدیل CO ,HC را افزایش داد و تأثیر محسوسی روی بازده تبدیل NO,NOXنگذاشت .

کاتالیست PCC3و CO را صددرصد تبدیل نمود و تبدبل HC را نیز تا 80 درصد انجام داد، اما تبدیل NO و NOX در این کاتالیست بسیار پائین و حتی زیر 40 درصد (بیشتر اوقات زیر 20 درصد) بود . با توجه به نتایج بالا میتوان اظهار نمود ، کاتالیست مناسب که بکار رفته در آن بین دو فاز باشد .

فصل اول

مقدمه :

مقدمه

1-1- انواع آلاینده های موجود در هوای تهران :

بر اساس ارزیابی های بعمل آمده بیش از 80 درصد آلودگی هوای تهران از وسایل نقلیه موتوری و کمتر از 20 درصد بقیه منابع و و سایل گرمایش خانگی و تجاری است . جدول یک مقایسه ای بین غلظت آلاینده ها در هوای تهران با هوای طبیعی و استاندارد نشان میدهد : ( متوسط سالانه )

آلاینده های تهران بر حسب ویژگی فیزیکی کلاً بصورت گازی و ذره ای است و مهمترین گازهای آلاینده عبارتند از کربن منو اکسید ؤ اکسیدهای نیتروژن ، هیدروکربنها ، اکسیدهای گوگرد ، هیدروژن سولفید ، ترکیبات آروماتیک و مهمترین ذرات آلاینده عبارتند از ذرات ناشی از سایش لنت ترمز ( آزبست ) و آسفالت خیابانها (بنزوپیرن) ترکیبات فلزی از جمله سرب ، کادیوم ، سولفاتها ، دانه ای گرد گیاهی ، اسانسها ، میکروارگانیسمها و ذرات ناشی از فرایندهای صنعتی و دوده .

2-1- اثرات سوء آلایندها بر ساختمان بیولوژیکی بدن :

آلاینده های نامبرده تأثیرات مختلفی بربدن میگذارند ، کربن منواکسید با هموگلوبین خون ترکیب پایداری تشکیل میدهد ، که از اکسیژن رسانی مطلوب به سلولها جلوگیری میکند ، سوخت وساز سلولی را مختل میگرداند ، موجب سرگیجه و سردرد میشود . نیتروژن دی اکسید و دیگر اکسیدهای نیتروژن در واکنشهای فتو شیمیائی دخالت میکنند و ترکیبات محرک و سرطانزایی بوجود می آورند . ئیدروکربنها باعث سوزش چشم و آسیب دستگاه تنفسی با تبدیل به سولفورتری بیماریهای ریوی میگردند .

سولفور دی اکسید نیز بعلاوه بر تحریک سلولهای مجاری تنفسی با تبدیل به سولفورتری اکسید و اسیدسولفوریک موجب اسیدی شدن اتمسفر و خوردگی در ساختمانها ، ابزار آلات صنعتی میشود که ابعاد ضرر و زیان ناشی از خوردگی بسیار گسترده است . در بین آلاینده های فوق سرب و ذرات ناشی از فرسایش آسفالت خیابانها ( بنزوپیرن) بعلت سرطانزایی بیشترین خطرات را برای سلامتی شهروندان در بر دارد .

طی 10 –20 سال اخیر غلظت کربن منواکسید ، سولفوردی اکسید ، نیتروژن در اکسید ، هیدروکربنها و ذرات در هوای تهران بیش از حد مجاز و استاندارد بوده است و این وضعیت با توجه به اینکه از استمرار زمانی برخوردار است اهمیت بسیار دارد ، زیرا چه بسا غلظت اندک یک ماده آلاینده در بلند مدت بتواند اثرات تخریبی بیشتری نسبت به غلظت زیاد لیکن کوتاه مدت بگذرد ، بخصوص که در شرایط کنونی غلظت آلاینده ها بیش از حد استاندارد است و در کنار هم میتواند تأثیرات حادتری را سبب گردند .

اثرات این آلاینده ها ممکن است به دو شکل ظاهر شوند ، اثرات کوتاه مدت که اکثراً در افراد بیمار ، مسن و کودکان بروز میکند و اثرات بلند مدت که بصورت بیماریهای خطرناک همچون انواع سرطانها ، ناراحتیهای ریوی ، خونی ، کبدی ، کلیوی ، قلبی و جز آن ظاهر میگردد .

3-1- لزوم استفاده از کنورتورهای کاتالیستی و خصوصیات کاتالیستی:

اثرات مخرب ناشی ازآلودگی هوا در شهرهای بزرگ صنعتی بر کسی پوشیده نیست . بطور متوسط پنجاه درصد این آلودگیها بوسیله گازهای حاصل از احتراق وسایط نقلیه موتوری ایجاد میگردد . این گازها شامل ئیدرو کربنهای سوخته نشده ، کربن منواکسید و اکسیدهای نیتروژن دار میباشند .

با ایجاد تغییراتی در طراحی موتور میتوان تا حدی این آلودگی را کاهش داد ، اما بطور کامل نمیتوان آنها را از بین برد . بهترین راه برای این منظور استفاده از مبدلهای کاتالیستی که تحت عنوان کنورتورهای کاتالیتیک شناخته میشوند ، میباشد . در واقع محور اصلی در این روش روی کاتالیستی میچرخد .

کاتالیستا مواد واسطه ای هستند که در واکنش شرکت نمیکنند بلکه تنها سرعت واکنش را تحت تأثیر قرار میدهند ، بدین معنی که ممکن است باعث افزایش سرعت یا کاهش آن گردند .

هنگامی که با واکنشهای متنوعی سر و کار داریم ، مهمترین خاصیت کاتالیست ، قدرت گزینشی آن خواهد بود و این بدین معنی است که کاتالیست تنها سرعت واکنش های خاصی که اغلب منفرد هستند راتحت تأثیر قرار بدهد و تغییری در سرعت بقیه واکنشها ایجاد نکند .

به عبارت دیگر واکنشهای جانبی ممکن را انجام ندهد و برای یک خوراک معلوم ، محصولاتی که محتوی مواد مطلوب و مورد نظر میباشند را حاصل نماید . پارامتر دیگر در انتخاب کاتالیست فعالیت (activity) بالای آن درتبدیل مواد مورد نظر میباشد . بعبارت دیگر بالا بردن درصد تبدیل (conversion) را بدنبال داشته باشد . عامل مؤثر دیگر در انتخاب یک کاتالیست طول عمر و پایداری آن تحت عوامل خارجی میباشد . در واقع کاتالیست بایستی در برابر حرارت و مسمویت از خود مقاومت نشان بدهد . در نهایت انتخاب آن بستگی به قیمت تمام شده دارد ، بدین معنی که هزینه تولید ساخت یک کاتالیزور بایستی قابل رقابت با نمونه های دیگر باشد .

قبل از شروع کار با کاتالیست ها باید کلیاتی در باره خواص کاتالیست ها بدانیم که این کلیات عبارتند از :

1- طرز انتخاب کاتالیزور برای تسریع در انجام واکنش خاصی هنوز بدرستی مشخص نمیباشد . بنابراین برای تهیه یک کاتالیزور مناسب بایستی از طریق حدس و خطا اقدام کرد .

2- ساختمان فیزیکی و بلوری کاتالیزور ، فعالیت کاتالیستی را ایجاد میکند و تهیه مصنوعی یک کاتالیزور از مواد شیمیائی تشکیل دهنده آن الزاماً جامدی با خواص کاتالیزور اصلی را ایجاد نخواهد کرد .

3- از نظر تئوری حالت واسطه ، کاتالیزور سبب کاهش انرژی پتانسیل در مسیری میشود که ترکیب شونده ها برای تبدیل شدن به محصولات واکنش باید از آن عبور نماید . این امر باعث افزیش سرعت واکنش خواهد گردید .

4- با وجود آنکه یک کاتالیزور ممکن است باعث افزایش سرعت واکنشی گردد ، هیچگاه نمیتواند حالت تعادلی و یا نقطه پایان واکنش را تغییر دهد .

5- با توجه به اینکه سطح جامد باعث فعالیت بیشتر کاتالیزور میشود و در نتیجه موادی که دارای سطح مخصوص زیادی هستند در کاتالیستها کاربرد بیشتری دارند.

مکانیسم واکنشهای کاتالیستی :

مکانیسم واکنشهای کاتالیستی تحت تئوریهای مختلفی بیان شده است . یکی از تئوریهای مهم آنست که واکنش در نقاط فعالی در سطح کاتالیزور صورت بگیرد . بیان ترتیب سه مرحله بطور پشت سر هم در سطح انجام خواهند گرفت .

مرحله 1- ملکول در سطح کاتالیزور جذب و به یک نقطه فعال متصل میشود .

مرحله 2-ملکول مورد نظر یا با ملکول دیگری واقع در نقطه فعال مجاور ترکیب میگردد .

مرحله 3-محصولات از سطح کاتالیزور جدا و نقطه فعال را آزاد میکنند .

کنورتورهای کاتالیستی از سه بخش عمده تشکیل شده اند :

substrate : پایه که معمولاً به یکی از سه شکل دانه ای لانه زنبوری و یا به صورت توری مشبک ساخته میشود .

washcoat : پوشش کاتالیستی که یک سطح بسیار بزرگی روی پی ایجاد میکند . هدف آن تهیه سطحی مناسب برای فلزات بکار رفته میباشد .

این پوششها WO3,CEO2,LA2O3,AL2O3معمولاً میباشد .

-مواد کاتالیستی ، معمولاً فلزات گرانبهای هم خانواده مثل پلاتین ، پلادیوم ، رودیوم ، ایردیم ، روتنیوم بوده و بصورت ترکیبی نیز بکار برده میشوند . معمولاً برای بالا بردن کارایی کاتالیست مقداری مواد بهبود دهنده به آنها می افزایند .

4-1-تاریخچه و سیر تکاملی کنورتورهای کاتالیستی در سطح جهانی :

اولین روش اعمال شده برای انطباق آلودگی گاز اگزوز با استانداردهای جهانی در سیستمهای کاتالیستی ، کنترل HC ، CO ، NOX بوسیله برگشت گاز اگزوز بوده است تئوری ان بیان که تعدادی از گازهای H2Oو CO2 بوسیله حرارت تجزیه شده و دمای احتراق را کاهش میدهند . گاز نیتروژن دار غالباً در اگزوز NO میباشد ، اما این گاز با اکسیژن ترکیب شده و تشکیل گاز قهوه ای رنگ NO2 را میدهد . مخلوط اکسیدهای نیتروژنی در اگزوز بصورت NOX نمایش داده میشوند .

هنگامی که دمای احتراق در موتور از 165درجه سانتیگراد بالاتر میرود ، nox بوجود می آید . عوامل مؤثر در ماکزیمم دمای احتراق ، نسبت تراکم و تنظیم شمع ها در رعایت ایجاد جرقه ، و نسبت استوکیومتری هوا به سوخت هستند . نسبت هوا به سوخت 6/14 وزنی در احتراق موتور برابر نسبت معادل یک میباشد .

هر فاکتوری که دمای را پائین آورده و باعث تنزل بازده حرارتی موتور گردد ، کارایی موتور را کاهش داده و لذا مصرف سوخت بالا میرود . این سیستم نسبتاً ساده اکسیداسیون کاتالیستی که بو سیله اغلب کارخانجات اتومبیل سازی مورد استفاده قرار میگرفته است برای سالهای متمادی قانع کننده بوده است کاهش بازده حرارتی موتور و سخت شدن استاندارد های آلودگی ، موجب شده است که محققین از روشهای دیگری برای کنترل آلودگی استفاده کنند . یکی از این روشها استفاده از کنورتورهایی بود که بتواند co و HC را اکسید نماد و NOX را احیاء نماید . لذا استفاده از کنورتورهای کاتالیتیک دو مرحله ای (DUAL BED) مطرح شد . در کنورتور اول از کاتالیزور های احیای به منظور کاهش NOX استفاده میگردید و در کنورتور دوم از کاتالیزورهایی که قادر به اکسیداسیون HC و CO باشند ، استفاده می شد .

چون عمل اکسیداسیون نیاز به اکسیژن زیادی دارد ، بایستی به کونور تور دوم مقداری اکسیژن اضافی تزریق گردد در کونور تور اول نیز در اثر فرایند احیاء ، NH کمتری تولید نمایند . یکی از راه حلهای پیشنهادی برای کاهش NH نگاه داشتن نسبت سوخت به هوا در نزدیک نقطه استوکیو متری می باشد . راه حل دیگر استفاده از کاتا لیزور هایی مثل RH می باشد که NH3 کمتری تولید می کنند .

نگاه داشتن تمامی سیلندرها در نقطه استوکیومتری تقریباً غیر ممکن می باشد . سعی و کوشش سازندگان اتومبیل برای کنترل اکسیژن تزریقی ، منجربه ساخت وسیله ای حساس به اکسیژن گردید . این اکسیژن سنجها اکسیژن اضافی در سوخت را نسبت به اکسیژن ورودی به کاربراتور را اندازه گرفته و وقتی ترکیبات گازی اگزوز از حالت سوخت غلیظ به حالت سوخت غلیظ به حالت سوخت رقیق تغییر حالت می باید ، سیگنالی ایجاد می گردد که میتواند در تنظیم نسبت هوا به سوخت مورد استفاده قرار گیرد .

به این ترتیب استفاده از مبدلهای کاتالیستی دو مرحله ای رواج پیدا کرد و انطباق با استانداردهای سخت تر و جلوگیری از به هدر رفتن کارائی موتور امکان پذیر گردید . اما روش فوق الذکر مصرف سوخت را بالا میبرد . به منظور کاهش مصرف سوخت بایستی از کاتالیزوری استفاده نمود که بتواند درنقطه استوکیومتری عمل نماید واکنشهای اکسیداسیون و احیاء مورد نظر را نیز ممکن سازد . به این ترتیب کاتالیزورهای سه جانبه TWC توسعه یافت. امروز اکثر اتومبیلها از این روش به منظور کاهش آلودگی ناشی از گاز اگزوز استفاده میکنند . اصطلاح کاتالیزورهای سه جانبه به این منظور بکار میرود که این کاتالیزورها قادر به ا نجام واکنشهایی روی CO و HC و NOX بطور همزمان میباشند . در روش TWC سوخت مصرفی کم و بازده و کارایی موتور بالا میباشد . در این روش به پمپ هوا و مکش نیاز نیست . حسن این روش در قیمت ارزان آن ، مصرف سوخت کم و پیچیدگی اندک میباشد .

معروفترین کاتالیزورهای سه جانبه PT و PD و RH میباشند . معادن اصلی این فلزات بیشتر در افریقای جنوبی و شوروی سابق میباشد . درصد این فلزات در سنگهای معدنی و مقادیر مورد نیاز آنها در یک TWC نمونه بصورت زیر میباشد.

جدول –2 – سیر نزولی کاهش گازهای سمی اگزوز را پس از استفاده از کنورتورهای کاتالیستی در سالهای قبل از 1968تا1970 را نشان میدهد .

برای اندازه گیریی آلودگی ناشی از گازهای HC و CO و NOX پس از رقیق نمودن گاز اگزوز آنرا از کیسه های مخصوصی جمع آوری میکنند . HC بوسیله FLAME LONIZATION DETCETOR که یونهای C را مشخص میکند ، اندازه گیری میشود . CO بوسیله NONDISPERSIVE INFRARED INTRTUMENT با طول موجی بین 5/4 تا 5 میکرو متر اندازه گیری میگردد . اکسیدهای ازتی نیز بوسیله CHEMILUMINESCE INSTRUMENT اندازه گیری میگردد .

فصل دوم

شیمی فیزیک واکنشهای

انجام شده در مجاورت

کاتالیستهای سه جانبه

2- شیمی فیزیک واکنشهای انجام شده در مجاورت کاتالیستهای سه جانبه :

جذب سطحی پدیده ای است که دارای ملکولهای فازسیال ( مثلاً گاز ) بوسیله تماس با سطح جامد در سطح نگهداری میگردند . جذب بوسیله نیروی اعمال شده بین مولکولهای گاز و جامد انجام میپذیرد . این نیروها بر دو قسم هستند ، فیزیکی و شیمیائی که به ترتیب تحت عنوان جذب فیزیکی و جذب


پروژه گاز پروژه گاز
احمدرضا ملاحسینی پنج‌شنبه 23 دی 1395 ساعت 15:29
0 نظر

پروژه هیدروکراکینک

فرآیند هیدرو کراکینگ کراکینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبکتر و شاخه دار ر ا چون این واکنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو کراکینگ موسوم است
دسته بندی نفت و گاز
بازدید ها 0
فرمت فایل docx
حجم فایل 147 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 110
پروژه هیدروکراکینک

فروشنده فایل

کد کاربری 3230
کاربر

پروژه هیدروکراکینک

فرآیند هیدرو کراکینگ

کراکینگ پارافینهای سنگین به پارافینهای سبکتر و شاخه دار ر ا چون این واکنش در حضور هیدروژن انجام می شود ، به هیدرو کراکینگ موسوم است . هیدر وکراکینگ برشهای هیدروکربنی همیشه مورد توجه بوده است . در سال 1927 شرکت ((فاربن )) از این فرآیند برای تبدیل لینیت به بنزین استفاده کرد . در سال 1930 ، شرکت
((اسو )) این روش را برای بهبود کیفیت خوراکهای نفتی به کار برد .

در سالهای اخیر به علت تغییر ساختار پالایشگاهها ، افزایش تقاضا برای فرآورده های سبک نظیر بنزین ، تولید هیدروژن فراوان و ارزان از واحد رفرمینگ و بهبود
کاتالیزورها ، فرآیند هیدرو کراکینگ به سرعت گسترش یافته است . همانند کراکینگ کاتالیزوری ، هیدروکراکینگ برشهای هیدروکربنی سنگین و ارزان را به برشهای سبکتر و با ارزشتر تبدیل می کند .

ویژگی اصلی هیدرو کراکینگ عملکرد در فشار بالای هیدروژن است . نقش هیدروژن عبارتست از :

1-افزایش فعالیت کاتالیزور که امکان می دهد در دمای پایین تر و با سلکیتوتیه بیشتر عمل شود .

2- کاهش ککی که باعث افت فعالیت کاتالیزور می شود .

3- تولید هیدرو کربنهای سیر شده پرشاخه که در مورد بنزین باعث افزایش پایداری و عدد اکتان می شود.

علاوه بر این ، هیدرو کراکینگ روشی است بسیار انعطاف پذیر که امکان استفاده از خوراکهای مختلف را می دهد. البته خوراک معمول هیدروکراکینگ گازوئیل سنگین است . در پالایشگاههای جدید ، کراکینگ کاتالیزوری از گازوئیل های اتمسفری و خلأ که پارافینی هستند و اسانتر شکسته می شوند ، استفاده می شود در حالیکه هیدرو کراکینگ از سایکل اویل ها (cycle oil) که آروماتیکی ترند و فرآورده های ککینگ به عنوان خوراک استفاده می کند . این مواد درمقابل کراکینگ کاتالیزوری بسیار مقاومند در حالیکه فشار بالای هیدروژن موجب سهولت شکستن آنها می شود.

لازم به ذکر است که با توجه به نوع خوراک ، عملیات هیدرو کراکینگ را به دو فرآیند کلی تقسیم کرده اند : هیدرو کراکینگ که بر روی خوراکهای تقطیر شده انجام
می شود و هیدروپروسسینگ از باقیمانده به عنوان خوراک استفاده می کند . این دو فرآیند از بسیاری جهات مشابهند و اختلاف اصلی آنها در نوع کاتالیزور و شرایط عملیاتی است.

فرآورده های معمول هیدرو کراکینگ عبارتند از : بنزین های با اکتان بالا ، سوختهای جت و گازوئیل مرغو ب ، انتخاب شرایط عملیاتی مناسب ، واکنشها را به سوی تولید فرآورده های مورد نظر جهت می دهد.

واکنشها:

ویژگی اصلی واکنشهای هیدرو کراکینگ ، گسستگی پیوند کربن – کربن است .
بر حسب وضعیت قرار گرفتن این پیوند ، می توان واکنشها را به 3 گروه تقسیم کرد :

الف) واکنشهای هیدرو کراگینگ ساده (شکستن c-c در یک زنجیر ):

این واکنش مجموعه دو واکنش کراکینگ هیدرو کربن زنجیری و اشباع اولفین حاصل به وسیله هیدروژن می باشد .

ب) واکنشها ی الکیل زدایی درحضور هیدروژن ( شکستن c-c مجاور یک هسته )

CH2-R + H2 + R-CH3

ج) واکنشها ی باز شدن حلقه (شکستن c-c در یک حلقه ):

C6H14 H2+

واکنش ایزومری زنجیرها نیز انجام می شود .

واکنشها ی جنبی عبارتند از : هیدروژنی شدن اولفینها و آروماتیک ها ، تصفیه هیدروژنی ترکیبات گوگردی ، نیتروژن دار ، اکسیژن دار .

جدول صفحه بعد لیست تبدیلهای ممکن را در مورد گروههای مختلف هیدروکربنی ارائه می دهد .

واکنشهای انجام پذیر گروههای مختلف در هنگام هیدرو کراکینگ

هیدرو کربنها

واکنشها

فرآورده های اصلی

پارافینها

ایزومری

گسستگی

ایزو پارافینها

مواد سبک

نفتنها

ایزومری

الکیل زدایی در حضور هیدروژن

سیکلو پنتانهای ایزو پارافنها ی سبک

دی نفتنها

باز شدن حلقه

ایزومری

الکیل زدایی در حضور هیدروژن

سیکلوپنتنهای ایزو پارافینهای سبک

الکیل بنزنها

ایزومری

دیسموتاسیون

الکیل زدایی در حضور هیدروژن

الکیل بنزنها ی ایزو پارافینها و سیکلو پارافینهای سبک

بنزو نفتنها

باز شدن حلقه

هیدروژنی شدن

الکیل بنزنها

دی نفتنها

الکیل نفتالنها

هیدرو ژنی شدن

بنزو نفتنها

دی نفتنها

بررسیها ی ترمودینامیکی

همانگونه مشاهده شد ، هیدرو کراکینگ مجموعه واکنشها ی گرماگیر کراکینگ و گرمازای هیدروژنی کردن است و چون حرارت تولید شده در واکنش اخیر خیلی بیش از گرمای مصرفی توسط کراکینگ است ، در مجموع هیدرو کراکینگ واکنشی است گرمازا . پایین تر از 500 درجه سانتیگراد و تحت فشار هیدروژن ، این واکنش و واکنشهای اشباع اولفینها به صورت واکنشهای کاملند ولی اشباع آروماتیکها تعادلی است . واکنشهای اشباع بسیار گرمازا می باشند.

گرمای اضافی باعث افزایش دمای راکتور می شود که برای کاهش آن باید هیدروژن سرد در راکتور تزریق کرد .

میزان گرمازایی واکنشها

نوع واکنش

گرمای متوسط واکنش(400)

ا لف)هیدر و کراکینگ

پارافینها :

14-11 625/0-49/0

نفتنها : +

12-10 54/0-45/0

آروماتیکها: R s + 3 H2 RH +

11-10 49/0-45/0

ب) اشباع

اولفینها :

31-27 4/1-2/1

آروماتیکها:

52-48 77/.-71/.

سینتیک و مکا نیسم

در بررسی سینتیکی هیدرو کراکینگ باید نکات زیر را در نظر داشت:

1- کاهش جرم مولکولی خوراک موجب کاهش سرعت واکنش می شود. به طوریکه در مورد هیدرو کربنهای و صفر می باشد.

2- باز شدن حلقه نفتنی فقط تحت شرایط عملیاتی شدید صورت می گیرد .

3- باز شدن حلقه ، فقط بعداز اشباع شدن صورت می گیرد .

4- در مورد خوراک شاخه دار یا نفتنی ، نسبت تشکیل ایزو به نرمال افزایش
می یابد .

5- در موردآرو ماتیکها واکنش الکیل زدایی صورت می گیرد.

6- با توجه به حضور زنجیرهای شاخه دار در فراورده ، معلوم می شود که قبل از گسستگی پیوند کربن – کربن ، باید یک ایزومری سریع صورت گرفته باشد .

کاتالیزورها ی معمول هیدرو کراکینگ دو عاملی بوده ، از یک عامل هیدرو ژنی کننده و یک پایه اسیدی تشکیل شده اند . برروی پایه اسیدی ، پایه اسیدی ، گسستگی پیوند کربن – کربن پس از یک تجدید آرایش مولکولی و با واسطه یون کربونیوم صورت
می گیرد .

کا تا لیزو ر

همانگونه که ذکر شد ، کاتالیزورهای هیدرو کراکینگ دو عاملی (فلز + پایه اسیدی ) هستند . پایه اغلب این کاتالیزور ها از سیلیس – آلومین متبلور یا زئو لیتها ساخته شده است ولی فلزات به کار رفته بر حسب مورد متفاوتند و بیشتر از پلاتین ، پالادیم، تنگستن و نیکل استفاده می شود . سموم این کاتالیزورها عبارتند از ترکیبات
نیتروژن دار و گوگردی و ترکیبات مولد کک .

در طی عملیات ، به تدریج فعالیت کاتالیزور کاهش می یابد و برای جبران آن دمای راکتور را افزایش داد. سلکیتویته کاتالیزور نیز تغییر می کند به خصوص در دماهای بالا، در صورت استفاده از خوراکهای معمول ، دو تا چهار سال طول می کشد تا کاهش فعالیت کاتالیزور در اثر تجمع کک یا سایر رسوبها به حدی برسد که نیاز به باز سازی داشته باشد .

هنگام باز سازی ، رسوبهای کاتالیزور سوزانده می شوند . قبل از تعویض کاتالیزور ،
می توان چند بار آنرا باز سازی کرد .

روشهای صنعتی هیدرو کراکینگ

در جدول شماره (8) تعدادی از فرآیندهای به ثبت رسیده هیدرو کراکینگ ارائه شده اند . به استثنای دو فرآیند با بستر سیال اچ اویل(H –oil) و فاینینگ(Lcfining) ، بقیه فرآیندها با بستر ثابت کاتالیزوری کار می کنند . نمودار جریان اغلب روشهای با بستر ثابت مشابه است . بر حسب نوع خوراک و فرآورده های مورد نظر ، هیدرو کراکینگ
می تواند یک مرحله ای یا دو مرحله ای باشد .

شرح عملیات

هیدرو کراکینگ با بستر ثابت کاتالیزوری

در تاسیسات هیدرو کراکینگ دو بخش اصلی وجود دارد :

1- بخش واکنشی که شامل یک یا دو راکتور است .

2- بخش تفکیک که شامل تعدادی ستون تفکیک و تثبیت می باشد .

در اینجا عملیات هیدرو کراکینگ شرح داده می شود . برای وضوح بیشتر ، عملیات یک مرحله ای و دو مرحله ای از یکدیگر متمایز شده اند .

روشهای هیدرو کراکینگ ارائه شده توسط شرکتهای مختلف

روش

شرکت

آیزوماکس(Isomax)

Standard oil co. and u. o .p

یونی کراکینگ(unicracking)

Union oil co.

جی. ا . فاینینگ(G. o . fining)

Exxon Research and Engineering

اچ . جی هیدرو کراکینگ (H.G.Hydrocracking)

Golf oil co. and Holdary process

اولترا کراکینگ(ultracracking)

Standard oil co.

اچ – اویل (H – oil)

Hydrocarbon Research Inc. and Texaco De

ال سی – فاینینگ (Lc – Fining)

c- E Lmmus

شل(shell)

Shell development co.

آی اف پی هیدرو کراکینگ

(BASF- Ifph hydrocracking )

Badische Anilin and Institut Francais du petrole

یونی بن(unibon)

U.O. P

الف) هیدرو کراکینگ یک مرحله ای

روش یک مرحله ای هنگامی استفاده می شود که بخواهند از یک برش سنگین ، حداکثر فرآورده های میان تقطیر مانند سوخت جت و گازوئیل را بدست آورند یا هنگامی که خوراک تازه عاری از ناخالصیها ی مسموم کننده کاتالیزور (ترکیبات نیتروژن دار ، فلزات …..) باشد.

در این واحد ، ابتدا خوراک تازه یا گاز برگشتی در یک مبادله کننده گرم شده ، پس از مخلوط شدن با ماده باز گردان ، وارد کوره می شود تا به دمای لازم برسد . به منظور انجام واکنشها ، این مخلوط وارد راکتور با بستر ثابت کاتالیزوری می شود . ماده خروجی از راکتور ابتدا سرد شده و گاز برگشتی در جداکننده فشار بالا جدا می شود ، بقیه فرآورده به قسمت تفکیک فرستاده می شود .

این نمودار قابلیت پذیرش تغییراتی از نظر محل تزریق گاز برگشتی ، گاز تازه و ماده باز گردان را دارد . در بخش تفکیک نیز بعضی تغییرات و یا افزایش برخی تجهیزات
امکان پذیر است .

ب) هیدرو کراکینگ دو مرحله ای

مواد خروجی از دو راکتور ، در یک جداکننده فشار بالا دریافت می شوند . در اینجا مدار باز گشتی به صورت مشترک است و فرآورده سنگین ته ستون تفکیک به راکتور مرحله دوم باز گردانده می شود . در این حالت موا د خروجی از دو جداکننده فشار بالا ، در یک جدا کننده فشار پایین دریافت می شوند .این واحد دارای دو مسیر باز گشتی جداگانه است .

براین اساس ، فرآورده سنگین ته ستون تفکیک به راکتور مرحله دوم باز گردانده
می شود . در صورتیکه حداکثر بنزین مورد نظر باشد ، می توان ماده خروجی از جداکننده فشار بالای مرحله اول را ابتدا در برج تثبیت و سپس مستقیما در مدار مرحله دوم وارد کرد .

امتیاز اصلی مدارهای جداکننده ، جلوگیری از حضور هیدروژن در مرحله دوم و در ستونهای تفکیک است . به این ترتیب می توان در این قسمتها از مصالح ارزانتر مثل فولاد کربن دار یا آلیاژهای با در صد کم کروم و مولیبدن استفاده کرد که باعث صرفه جویی در سرمایه گذاری می شود.

در این طراحی نیز می توان تغییراتی از نظر محل اختلاط گاز برگشتی ، گاز تازه و ماده باز گرداندن اعمال کرد .

امتیاز روشهای دو مرحله ای نسبت به یک مرحله ای انعطاف پذیری بیشتر آنها و نیز امکان جهت دادن تولید به سوی حداکثر مواد میان تقطیر است .

در مرحله اول اساسا گوگرد زایی و نیتروژن زدایی صورت می گیرد . ترکیبات
نیتروژن دار موجب از بین رفتن اسیدیته کاتالیزور شده ، اثر نامساعدی بر هیدرو کراکینگ می گذارند .

به همین دلیل در این روش از دو کاتالیزور متفاوت استفاده می شود . در مرحله اول از کاتالیزوری با قدرت کراکینگ کمتر و مقاوم در برابر سموم استفاده می شود در حالیکه در مرحله دوم یک کاتالیزور فعالتر به کار می رود . حساسیت این کاتالیزور نسبت به سموم خیلی زیاد است به همین دلیل فقط در مورد مواد باز گردان و یا فرآورده های مرحله اول که تخلیص شده اند ، به کار می رود .

هیدرو کراکینگ با بستر سیال

در حال حاضر دو فرآیند بابستر سیال به ثبت رسیده اند: فرآیند اچ اویل و فرآیند ال.سی فاینینگ. این فرایندها برای هیدروکراکینگ خوراکهای سنگین طراحی شده اند و از کاتالیزور های مشابه تصفیه هیدروژنی استفاده می کنند .خوراک پیش گرم شده، مواد برگشتی و هیدروژن وارد اولین راکتور می شوند . مایع از میان ذرات کاتالیزور معلق در بستر جوشان به طرف بالا جریان می یابد. به منظور افزایش میزان تبدیل، مواد خروجی از راکتور اول به راکتور دوم فرستاده می شوند. فرآورده راکتور دوم پس از عبور از یک مبادله کننده حرارتی وارد جدا کننده فشار بالا شده و در آنجا گاز برگشتی جدا می شود. به منظور حذف گازهای اضافی، جریان مایع به مخزن انبساط فرستاده می شود. پس از آن جریان مایع را به ستون تفکیک می فرستند تا فرآورده های مختلف از یکدیگر جدا شوند .فشار عمل بستگی به فاصله جوش خوراک دارد و در مورد باقیمانده ها می تواند تا 200 اتمسفر برسد.

دما نیز بستگی به نوع خوراک و درجه تبدیل آن داشته و معمولا در محدوده 420 تا 450 درجه سانتیگرا د قرار دارد .

یکی از امتیازات بستر سیال آنست که امکان افزایش یا حذف کاتالیزور را در طول عملیات می دهد. به این ترتیب می توان همواره با افزایش کاتالیزور تازه یا بازسازی قسمتی از کاتالیزور فرسوده ، فعالیت ان را در حد بالایی حفظ کرد.

شرایط عملیاتی

طراحان واحدهای هیدروکراکینگ شرایط عملیاتی متفاوتی ارایه داده اند. به طور مثال شرکت ((یو. ا.پی)) محدوده فشار را 107-35 و محدوده دما را 425-205 درجه سانتیگراد اعلام کرده است .در این شرایط ، درجه تبدیل در مرحله اول
60-30% و در مرحله دوم 70-50% است .

شرکت ((کال)) محدوده دما و فشار را 375-200 درجه سانتیگراد و140-35 درجه تبدیل در هر گذر را 70-50% اعلام کرده است .

((گاری)) محدوده دما را 385-270 درجه سانتیگراد و فشار را135-80 پیشنهاد کرده است.

سرعت فضایی بستگی به تعداد مراحل هیدرو کراکینگ ، نوع خوراک و فرآورده های مورد نظر دارد و درحدود یک یا کمتر تعیین شده است .

نسبت باز گردان در مورد واحد نیمه صنعتی 1100 به ازای هر متر مکعب خوراک تعیین شده است . گردش مقدار زیاد هیدروژن همراه با خوراک ، از فرسودگی بیش از حد کاتالیزور جلوگیری کرده ، عمر آن را افزایش می دهد .

بطور کلی ، تنظیم شرایط عملیاتی بستگی زیادی به نوع خوراک و فرآورده های مورد نظر دارد.

خوراک هیدرو کراکینگ

از ویژگیهای روش هیدرو کراکینگ، انعطاف پذیری در مقابل خوراک است .معمولا برشهای سنگین تر از بنزین که از تقطیر مستقیم ویا عملیات تبدیل حرارتی یا کاتالیزوری تولید شده باشند ، به عنوان خوراک هیدرو کراکینگ به کار می روند فاصله جوش سنگین ترین این برشها بین 450 و 570 درجه سانتیگراد قرار دارد .

معمولا خوراکهایی را که درصد آروماتیک بالایی دارند و در مقابل کراکینگ کاتالیزوری مقاومند ، برای هیدرو کراکینگ در نظر می گیرند مانند گازوییل های عملیات کاتالیزوری و حرارتی و فرآورده های سنگین تقطیر .

به علت حساسیت کاتالیزور و هیدرو کراکینگ نسبت به تر کیبات آلی نیتروژندار ، ترکیبات گوگردی ، اکسیژن و فلزات ، باید خوراک را بیش از ورود به راکتور مورد تصفیه هیدروژنی قرارداد تا ترکیبات مزاحم حذف شوند . علاوه بر این باید مقدار آب خوراک را نیز تا ppm 25 کاهش داد . بدین منظور ، خوراک را از روی خشک کن های سیلیکاژل یا الکل مولکولی عبور می دهند .

فرآورده ها

فرآورده های اصلی هیدرو کراکینگ عبارتند از بنزین ، سوخت جت و گازوییل .
در ایالات متحده ، هدف هیدرو کراکینگ تولید حد اکثر بنزین از بر شهای متوسط و سنگین است در حالیکه در اروپا تولید بیشتر سوخت جت و گازوییل مورد نظر است .

شکل شماره (10) بازده فرآورده های تولید شده از هیدرو کراکینگ گازوییل خلا را ارایه می دهد . بازده حجمی فرآورده ها همیشه از 100% بیشتر است .

هد ف اکثر واحدهای هیدرو کراکینگ تولید بنزین است . تمامی واحدهایی که این هدف را دنبال می کنند دو مرحلهای می باشند .

برخی از ویژگیهای بنزینهای تولیدی به قرار زیر می باشد :

1-در برش – درصد ترکیبات شاخه دار بالا بوده ، موجب افزایش عدد اکتان این برش می شود .

2- در برش درصد بالایی از ترکیبات حلقوی بویژه نفتن ها وجود دارد . این برش خوراک مناسبی برای رفومیتگ است .

3- در این بنزینها ، اکثر پارافینها به صورت ایزومرهای شاخه دار هستند . هنگامی که هدف هیدروکراکینگ تولید بیشتر گازوییل و سوخت جت باشد ، می توان عملیات را در یک مرحله انجام داد . د راین حالت معمولا از گازو ییل خلا به عنوان خوراک استفاده می شود . بازده حجمی حدود 80% است . کیفیت فرآورده های تولیدی مناسب است ، نقطه ریزش گازوییل و سوخت جت پایین بوده ، ستانشان بالا است .

در طی عملیات هیدرو کراکینگ ، مقداری برش با درصد بالای ایزو بوتان تولید می شود . می توان شرایط عمل و خوراک را طوری انتخاب کرد که بازده هیدرو کربنهای سبک به حد اکثر برسد . هدف اصلی چنین عملیاتی تولید ایزو پنتان و ایزو بوتان برای مصارف پالایشی و پترو شیمی است . در این حالت ، هیدرو کراکینگ در یک مرحله انجام شده ، از بنزینهای تقطیر مستقیم (150 درجه سانتیگراد- ) به عنوان خوراک استفاده می شود.

مصرف هیدروژن

قیمت هیدروژن یکی از مسایل مهم در اقتصاد روش هیدروکراکینگ است . بر حسب شرایط عملیاتی ، میزان مصرف هیدروژن متفاوت است . هیدروژن برای هیدروکراکینگ پارافینها و نفتن ها ، اشباع اولفینها و آروما تیکها و تجزیه ترکیبات گوگردی ، نیتروژندار و اکسیژندار مصرف می شود . بیشترین مصرف هیدروژن مربوط به خود واکنش هیدرو کراکینگ است که میتوان مقدار آن را با توجه به نسبت جرمهای مولکولی متوسط خوراک و فرآورده ها محاسبه کرد .

هر چه خوراک سنگین تر باشد و فرآورده ها سبکتر ، میزان مصرف هیدروژن بیشتر

می شود . همچنین افزایش درجه سیرنشدگی خوراک و درصد بالای گوگرد ، مصرف هیدروژن را افزایش می دهد .

متغیرهای عملیاتی

شدت واکنش هیدروکراکینگ با توجه به درجه تبدیل خوراک به فرآورده های سبکتر تعیین می شود . متغیر های اصلی عبارتند از دما ، فشار و سرعت فضایی . در بعضی مواقع ، مقدار هیدروژن سولفید و مقدار نیتروژن خوراک را نیز جزء متغیر های عملیاتی ذکر کرده اند . اثر متغیرهای اصلی در زیر ارایه شده است :

الف) دما

دما تاثیر اساسی برمیزان تبدیل دارد . در شرایط عادی ، یک افزایش بیست درجه ای دما ، سرعت واکنشها را تقریبا دو برابر می کند .

دمای راکتور را در هر روز F 1/0 تا F 2/0 افزایش می دهند تا افت فعالیت کاتالیزور جبران شود .

ب) فشار

افزایش فشار کل باعث افزایش فشار جزئی هیدروژن می شود . درجه تبدیل نیز با اضافه شدن فشار جزئی هیدروژن افزایش می یابد . در بعضی مواقع ، اثر نامساعد فشار جزئی آمونیاک بر درجه تبدیل مطرح شده است .

ج) سرعت فضایی

سرعت فضایی حجمی نسبت دبی حجمی خوراک به حجم کاتالیزور است . چون حجم کاتالیزور ثابت است ، بنابراین سرعت فضایی مستقیما با دبی خوراک تغییر می کند . در اثر افزایش دبی ، زمان تماس کاهش یافته و درجه تبدیل کاهش می یابد . در چنین حالتی برای حفظ درجه تبدیل در حد مناسب ، باید دما را افزایش داد .

بازده ها

بازده های هیدروکراکینگ را می توان از منحنی ها و معاملات (( نلسون )) بدست آورد.

برای استفاده از این منحنی ها ، عامل تشخیص خوراک و میزان مصرف هیدروژن مورد توجه قرار می گیرد .

- درصد حجمی مایع بوتان ها از روابط زیر محاسبه می شود :

درصد حجمی مایع بوتان ها از روابط زیر محاسبه می شود :

LV % iC4=0.377[LV%(C5-180F)]

LV % nC4=0.186[LV%(C5-180F)]

-درصد وزنی پروپان و مواد سبکتر ، از رابطه زیر محاسبه می شود :

WT % C3=1.0+0.09[LV%(C5-180)]

LV% معرف درصد حجمی نفتای سبک است .

در مورد هیدروکراکینگ معمولا هم موازنه جرمی وهم موازنه هیدروژن انجام
می شود.

چگالی فرآورده ها را می توان با استفاده از عامل تشخیص این فرآورده ها بدست آورد و نیز نقاط جوش متوسط میانگین ( 131 ،281 ،460 به ترتیب برای نفتای سبک ، نفتای سنگین و برش 400) بدست آورد .

ولی در مورد نفتای سنگین ، درصد وزنی هیدروژن را9/13% در نظر می گیرند . اتلاف در اثر انحلال در فرآورده ها ، یک پاوند به ازای هر بشکه خوراک در نظر گرفته
می شود .

هید رو پرو سسینگ

در پالایشگاههای آمریکا ، فرآیند هیدرو پروسسینگ بیشتر برای تهیه خوراک واحدهای کراکینگ و ککینگ به کار می رود . با آنکه باقیمانده خلاء را می توان به عنوان خوراک این واحد به کار برد ولی اغلب واحدها از باقیمانده اتمسفری که سیالتر است و نا خالصی کمتری دارد ، استفاده می کنند .

فرآورده ها ی این واحد عبارتند از نفت ، گازوییل اتمسفری و خلاء وباقیمانده خلاء نفتای سنگین این واحد باید رفرمینگ شود . گازوییل اتمسفری آن نیز باید مورد تصفیه هیدروژنی قرار گیرد . از گازوییل خلاء به عنوان خوراک کراکینگ کاتالیزوری استفاده شده وباقیمانده به واحد کینگ یا کراکینگ فرستاده می شود .

به استثنای اچ اویل و ال سی فاینینگ ، بقیه فرآیندها دارای بستر ثابت کاتالیزوری می باشند .

عملیات در فشارهای بالا (بیش از 135 بار) و سرعت فضایی پایین(5/0-2/0)انجام می شود

فرآیند هیدرو پروسسینگ

این فرآیند شباهت زیادی به فرآیند هیدروکراکینگ دارد به اضافه یک واحد جذب آمین (برای حذف هیدروژن سولفید از جریان هیدروژن برگشتی ) ویک راکتور محافظ (برای حفاظت کاتالیزور ) .

باقیمانده اتمسفری پیش از ورود به واحد هیدروپروسسینگ ، از صافی عبور می کند تا ذرات جامد بزرگتر از 25 جدا شوند . سپس این جریان با هیدروژن برگشتی مخلوط شده وتا دمای لازم گرم می شود . این جریان از بالا وارد راکتور محافظ میشود.

ذرات جامد معلق در خوراک ، در قسمت فوقانی این راکتور رسوب می کنند و بیشتر فلزات نیز بر روی کاتالیزور قرار می گیرند . بنابراین در این راکتور ، مقدار فلزات و ذرات جامد و مواد مولد کک خوراک کاهش می یابند . پس از راکتور محافظ ، سه یا چهار راکتور قرار گرفته اند . در این راکتور ها ، عملیات حذف گوگرد و نیتروژن و شکستن ترکیبات سنگین انجام می شود .

در خروج از آخرین راکتور ، هیدروژن برگشتی جدا شده و فرآورده مایع در ستونهای تقطیر اتمسفری وخلاء تفکیک می شود .

کاتالیزور راکتور محافظ از نوع سیلیس –آلومین با خلاء و فرج بزرگ (200-15) است که بر روی آن مقدار کمی از فلزات نظیر کبالت و مولیبدن پخش شده است .

در سایر راکتورها برحسب نوع خوراک و درجه تبدیل مورد نظر ، اندازه ذرات و خلل و فرج کاتالیزور و نوع فلزات آن (کبالت- مولیبدن یا نیکل- مولیبدن ) متفاوتند . معمولا اندازه خلل و فرج بین 80 تا 100 است .

واحد های هید ر و کراکینگ د ر ایران

در پالایشگاههای ایران ، هدف اصلی هیدرو کراکینگ تولید مواد میان تقطیر
(نفت سفید و گازوئیل ) از گازوئیل سنگین خلا ست . همزمان با فرآوده های مورد نظر گاز مایع ، بنزین سبک و سنگین نیز تولید می شوند .

اولین واحد هیدرو کراکینگ در پالایشگاه تهران تحت عنوان آیزوماکس (Isomax) با ظرفیت تقریبی 15000 بشکه در روز آغاز به کار کرد و به دنبال آن واحدها ی دیگری در پالایشگاههای شیراز ، تهران (دوم ) ، تبریز و اصفهان نصب شدند.

ماهیت تجربه و تحلیل فرآیند

هدف از مهندسی ایجاد و تولید مواد جدید به صورت انبوه است. ما قصد داریم در مهندسی شیمی این کار را از طریق تبدیل شیمیایی و یا جداسازی مواد انجام دهیم.

طراحی فرآیند فعالیتی است خلاقانه که در طی آن طرحهایی نو در قالب تجهیزات و
فرآیند هایی در می آیند تا مواد جدید را به وجود آورند یا سبب ارزش افزوده بالاتری از مواد موجود شوند . در هر شرکت خاص معمولا تلاش می کنیم تا طرحهای تازه ای را در موارد زیر ابداع کنیم:

ـ تبدیل محصولات فرعی زائد به محصولات با ارزش

ـ ساخت مواد کاملا جدید (الیاف مصنوعی،مواد غذایی، زیست فرآیندی)

ـ یافتن روش تازه ای برای تولید محصولات موجود (یک کاتالیزور جدید، یک جایگزینه زیست فرآیندی).

ـ به کارگیری یک فن آوری نو (مهندسی ژنتیک)

ـ استفاده از مواد جدید برای ساخت (مواد مقاوم در برابر دما یا فشار بالا، پلیمرهای خاص)باید دانست که تعداد بسیار کمی از طرحهای تازه چه در زمینه بهبود فرآیندهای موجود و چه در زمینه ارائه فرآیندهای نو به مرحله تولید انبوه می رسند. در حقیقت احتمال صنعتی شدن یک فرآیند جدید در مرحله تحقیقاتی تنها در حدود 1تا 3درصد،در مرحله توسعه در حدود 10تا 25درصد،و در مرحله نیمه صنعتی در حدود 40تا 60درصداست.

شاید بزرگترین مشخصه ای که مسائل طراحی را از انواع دیگر مسائل مهندسی متمایز می سازد این است که آنها تعریف نشده و نا معینند، به عبارت دیگر تنها قسمت بسیار کوچکی از اطلاعات مورد نیاز جهت تعریف مسئله طراحی از صورت مسئله قابل حصول است. به عنوان مثال یک شیمیدان ممکن است واکنش جدیدی را برای ساخت محصول موجود و یا کاتالیزور جدیدی را برای واکنش موجود کشف کند و ما بخواهیم که این کشفیات را به یک فرآیند جدید تبدیل کنیم. در این حالت تنها با اطلاعاتی در مورد شرایط واکنش که از شیمیدان به دست آورده ایم و همینطور برخی اطلاعات در مورد مواد اولیه در دسترس و محصولات که از قسمت بازیابی به دست می آید، شروع می کنیم و در مرحله بعد نیازمندیم که تمام اطلاعات مورد نیاز برای تعیین حدود طراحی را به دست آوریم.برای تهیه این اطلاعات لازم است فرضیاتی را در مورد اینکه چه نوع واحدهایی در فرآیند بایستی مورد استفاده واقع شوند، چگونه این واحدها به یکدیگر مرتبط شوند،و چه دماها،فشارها و شدت جریانهایی از مواد مورد نیاز است در نظر گرفت. کار در واقع نوعی فعالیت ترکیبی است. این گونه ترکیب امری است مشکل چرا که تعداد بسیار زیادی(تا ( روش گوناگون جهت انتخاب و رسیدن به هدف مورد نظر وجود دارد. بنابراین محدوده مسائل طراحی بسیار باز و گسترده است.

معمولاً هدف این است که فرآیند جایگزینی ای را پیدا کنیم ( ازبین تا احتمال) که حداقل هزینه را داشته باشد اما از طرفی بایستی مطمئن شویم که فرآیند مطمئن و ایمن بوده ، قوانین محیط زیست را نقص نمی کند ، راه اندازی و عملکرد آن آسان بوده ، قوانین محیط زیست را نقص نمی کند ، راه اندازی و عملکرد آن آسان است و غیره . در برخی از موارد می توانیم با استفاده از قواعد تجربی فرآیند های خاصی را حذف کنیم اما در اغلب موارد لازم است که فرآیند های جایگزین گوناگون

پروژه کراکینک هیدروکراکینک
احمدرضا ملاحسینی پنج‌شنبه 23 دی 1395 ساعت 15:29
0 نظر

تریق گاز

نفت و گاز طبیعی حداقل تا یکصد سال آینده به عنوان عمده ترین منابع انرژی در جهان باقی خواهد ماند
دسته بندی نفت و گاز
بازدید ها 0
فرمت فایل docx
حجم فایل 2211 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 158
تریق گاز

فروشنده فایل

کد کاربری 3230
کاربر

تریق گاز

مقــدمــه

نفت و گاز طبیعی حداقل تا یکصد سال آینده به عنوان عمده ترین منابع انرژی در جهان باقی خواهد ماند . در ایران به عنوان کشوری که بیش از 10% کل مخازن نفت جهان و 13% کل مخازن گاز دنیا را دارا است ، صنایع نفت و گاز و صنایع وابسته به آنها در درجه اول اهمیت قرار دارند . پس از عملیات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت به دلیل فشار زیاد موجود درمخزن ؛ جریان نفت به سوی دهانه خروجی چاه سرازیر می شود . این مرحله از استخراج که عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازیافت اولیه primary recovery نفت موسوم است ، با افزایش تولید و کاهش فشار ؛ میزان تولید نیز کاهش می یابد تا اینکه فشار به حدی می رسد که دیگر تولید نفت اقتصادی نمی باشد . در این مرحله ممکن است از 30 تا 50 درصد کل نفت مخزن استخراج شود علاوه بر فشار مخزن عوامل دیگری مانند خواص سنگ مخزن و میزان تخلخل آن و همچنین دمای مخزن نیز در میزان تولید مؤثرند .

به عنوان مثال ؛ کل نفت مخازن آمریکا حدود 109 * 400 بشکه بوده است که تا سال 1970 حدود 109 * 100 بشکه آن توسط روش های اولیه استخراج شده اند . البته هر چه میزان گاز آزاد در مخزن بیشتر باشد مقدار تولید نفت توسط این روش بیشتر است زیرا تغییر حجم گاز در مقابل تغییر فشار بسیار ناچیز است . به عنوان مثال در ایالت پنسیلوانیای آمریکا به دلیل پائین بودن نفوذ پذیری ( کمتر از 50 میلی دارسی ) و انرژی کم مخزن که ناشی از پائین بودن مقدار گاز طبیعی آزاد است . میزان نفت استخراج شده با روشهای اولیه بین 5 تا 25 درصد کل نفت بوده است و به همین دلیل در ایالت نامبرده روشهای مرحله دوم ( SECONDARY RECOVERY ) از سال 1900 شروع شده است . از روشهای مؤثر در مرحله دوم یکی سیلابزنی آبی ودیگری سیلابزنی گازی یا تزریق گاز است . در روش سیلابزنی آبی ؛ آب با فشار زیاد در چاههای اطراف تولید نفت وارد مخزن شده و نیروی محرکه لازم برای استخراج نفت را بوجود می آورد . معمولاً در اطراف هر چاه نفت چهار چاه برای تزریق آب وجود دارد .

O چاه آب ورودی O O O O

* چاههای تزریقی * * * *

O O O O

* * * *

O O O O

در روش سیلابزنی گازی ، گاز ( مانند گاز طبیعی ) با فشار به جای آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجی به جریان می اندازد . در کشور ونزوئلا حدود 50% گاز طبیعی تولید شده دوباره به چاههای نفت برای استخراج در مرحله دوم بر می گردند . نحوه تزریق گاز شبیه تزریق آب به صورت چاههای پنجگانه است . در مواردی که گرانروی نفت خیلی بالا باشد از تزریق بخار آب به جای آب استفاده می شود ، با کاهش گرانروی نفت ، جریان آن راحت تر صورت گرفته و سرعت تولید بالا می رود . پس از استخراج به کمک روشهای مرحله دوم هنوز هم حدود 30 الی 50 درصد نفت می تواند به صورت استخراج نشده در مخزن باقی بماند . در اینجاست که استخراج نفت به کمک روشهای مرحله سوم Thirdly recovery)) صورت می پذیرد .

یکی از روشهای مرحله سوم ، تزریق محلول مایسلار ( Micellar Solution ) است که پس از تزریق آن محلولهای پلیمری به عنوان محلول بافر به چاه تزریق می شود. در آمریکا ممکن است روشهای استفاده از محلول مایسلار تا 50 درصد کل روشهای مرحله سوم را شامل شود.

محلول مایسلار مخلوطی از آب ، مواد فعال سطحی ، مواد کمکی فعال سطحی ، نفت و نمک است . در روشهای جدید تهیه محلول مایسلار ، نفت ، نمک و مواد کمکی فعال سطحی ، حذف گردیده اند. محلولهای مایسلار نیروی تنش سطحی بین آب و نفت را تا حدود 001/0 دین بر سانتیمتر مربع یا کمتر از آن کاهش می دهند.

گرانروی محلول پلیمری حدود 2 تا 5 برابر گرانروی نفت است . غلظت پلیمر حدود 1000 میلی گرم در لیتر جهت تهیه محلولهای مایسلار برای تولید هر بشکه نفت در سال 1957 می باشد . در حال حاضر پلی آکریلیمیدها ( Polyacrylimides ) و زیست پلیمرها در محلول بافر استفاده می شود. مواد فعال سطحی معمولاً سولفوناتهای نفتی سدیم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شیمیایی شبیه شوینده ها می باشند . از الکلها برای مواد کمکی فعال سطحی استفاده می شود . هزینه این کار در آمریکا حدود 5/1 دلار بوده است . انتظار می رود تا سال 2000 در آمریکا حدود 2 میلیون بشکه نفت در روز با استفاده از محلولهای مایسلار استخراج شود .

یکی دیگر از روشهای مرحله سوم روش احتراق زیر زمینی است. طی این روش اکسیژن موجود در هوا در زیر زمین با هیدروکربنها می سوزد و مقداری انرژی و گاز تولید می کند تا فشار مخزن بالا می رود . گرما همچنین گرانروی را کاهش داده و جریان نفت راحت تر صورت می گیرد . یک روش دیگر مرحله سوم که اخیراً مورد توجه فراوان قرار گرفته است، روش تزریق گاز دی اکسید کربن می باشد که جزیی از روش امتزاج پذیر است . گاز دی اکسید کربن بسیار ارزان بوده ، در نفت نیز حل می شود و گرانروی آن را کاهش می دهد . از روشهای دیگر مرحله سوم ، انفجارهای هسته ای در زیر زمین است که این انفجارها شکاف مصنوعی در سنگ ها بوجود می آورد و جریان نفت را ساده تر می کند .

یکی از مهمترین مسائلی که به هنگام بکارگیری مراحل بازیافت نفت ایجاد می شود ، مشکل رسوب آسفالتین می باشد . آسفالتین ها در نفت به وسیلة رزین ها تحت شرایط مطلوب بصورت معلق نگاه داشته می شوند. در واقع می توان پدیده تعلیق و یا حلالیت ذرات آسفالتین در نفت خام را یک پدیده ترمودینامیکی تعادلی عنوان نمود و تغییر در هر عاملی که این تعادل را بر هم زند ، می تواند حالت تعلیق را از میان برده و سبب بروز پدیده تجمع ذرات آسفالتین به یکدیگر و در نهایت رسوب آنها شود.

استخراج نفت بخصوص شیوه های بکارگیری در روشهای مرحله دوم و سوم بازیافت نفت اغلب باعث ایجاد برخی تغییرات در رفتار جریان ، خواص تعادلی فازها و خواص سنگ مخزن می شوند که این تغییرات می توانند تعادل ترمودینامیکی را بر هم زنند و سبب تشکیل رسوب آسفالتین در سنگ مخزن شوند .

آسفالتین ترکیبی است آروماتیک با چند بنزنی ( Polyormatic ) با وزن مولکولی بالا که در هپتان نرمال نامحلول اما در تولوئن محلول می باشد . پارامترهای مؤثر در تشکیل رسوب آسفالتین شامل ترکیب درصد یا غلظت ، دما ، فشار ، حلال تشکیل دهنده رسوب و مشخصه های هیدرودینامیکی و پتانسیل جریانی و…… می باشد.

بررسی و مطالعه مقالات مختلف درمورد مسائل مربوط به رسوب آسفالتین در میادین نفتی بیانگر مواجه عمده با این مسئله در بخش های عملیات بهره برداری از نفت و همینطور در روشهای ازدیاد برداشت از مخازن نفت و غالباً در ترزیق های امتزاجی است.

رسوب آسفالتی در برخی میادین نفتی نقاط مختلف جهان در خلال تولید و فراورش نفت از مسائل بسیار جدی محسوب می گردد. در بعضی از میادین چاه هایی وجود داشته است که در آغاز بهره برداری 3000 بشکه در روز دبی تولیدی داشته اند لیکن ظرف مدت کوتاهی پس از تولید ، جریان نفت در آنها قطع شده است . هزینه تعمیر و رفع اشکال این چاه ها از لحاظ اقتصادی بسیار قابل ملاحظه است . اغلب مشاهده شده است که پس از بستن موقت چاه ها و یا اسیدزنی آنها لخته های آسفالتینی باعث انسداد نسبی و در مواردی انسداد کامل چاه ها شده است . در برخی از موارد نیز رسوب آسفالتین در داخل لوله های مغزی مشکلات متعددی ایجاد نموده است که شستشو یا تراشیدن و تمیز کردن لوله های مغزی را جهت حفظ سطح تولید ایجاب کرده است . در یک حالت دیگر مشکلات ناشی از آسفالتین ، از رسوب آن در خلال تولید اولیه گرفته تا رسوب و انعقاد آن در اثر اسیدزنی به چاه ها و تزریق انیدرید کربنیک برای ازدیاد برداشت از نفت مشاهده شده است . حتی برای مخازنی که رسوب آسفالتین در خلال تولید طبیعی یا اولیه گزارش نشده بود . این رسوب در حین پروژه های ازدیاد برداشت در لوله های مغزی چاه های تولیدی مشاهده گردیده است . به عنوان مثال برخی میادین مشخص که با مشکل رسوب آسفالتین مواجه اند عبارتند از :

ـ میدان Prinos ـ شمال دریای اژه ، یونان

ـ میادین Mata Acema و Boscan ، ونزوئلا

ـ میدان Ventura Avenue ، کالیفرنیا

ـ میدان Gachsaran لایه های مخزن آسماری ، ایران

ـ میدان Hassi Messaoud ، الجزایر

از آنجایی که سیلاب زنی امتزاجی دارای پتانسیل بازیابی نفت بیشتری نسبت به روشهای معمول تزریق آب می باشد ، در ایران به دلیل دارا بودن بیش از 13 % کل مخازن گاز دنیا اکثراً به منظور ازدیاد برداشت از روش تزریق گاز طبیعی استفاده می شود . به عنوان مثال می توان به واحدهای تزریق گاز در منطقه جایزان ، تزریق گاز خروجی کارخانه 1000 NGL آغاجری و تزریق گاز پازنان توسط کارخانه 900 NGL گچساران جهت تحریک میادین نفتی اشاره کرد . نفت با جذب گاز به مانند هیدروکربنی مایع با کشش سطحی پائین عمل می کند که با رزین ها قابل امتزاج است . بدین ترتیب اجسام حافظ (رزین ها ) از آسفالتین ها جدا شده و آسفالتین ها پس از انعقاد به عنوان یک فاز سنگین رسوب می کنند . گاز به عنوان حلال تشکیل دهنده رسوب عامل برهم زنندة تعادل ترمودینامیکی شناخته می شود .

در پاره ای از میادین ، پارامترهای مؤثر دیگر در تشکیل رسوب آسفالتین مانند دما، فشار و….. می توانند عامل جابجایی تعادل ترمودینامیکی و مسبب رسوب آسفالتین شناخته شوند .

احتمال بسته شدن منافذ وکم شدن یا از بین رفتن نفوذ پذیری سیال از درون بستر متخلل سنگ در اثر به وجود آمدن رسوب یاد شده ، باعث می شود که پروژه های ازدیاد برداشت با دید محتاطانه ای نظر شده و به عوارض جانبی در کنار اثرات مثبت آنها در بالا بردن میزان نفت قابل برداشت نیز توجه شود. لازم بود برای رفع مشکلات ناشی از رسوب آسفالتین که سبب انسداد مخازن نفتی ، کاهش نفوذ پذیری ، هزینه های عملیاتی و از دست دادن منابع نفتی می شود ، کارهای تحقیقاتی و مطالعاتی انجام گیرد .

در کارهای تحقیقاتی و مطالعاتی که تاکنون انجام شده اغلب سیستم های ناپیوسته و فاقد محیط متخلخل مد نظر قرار گرفته اند که اصولاً هدفشان پاسخ دادن به این سؤال می باشد که « کی » و در کل « چه مقدار » رسوب تحت شرایط مشخص تشکیل خواهد شد . لذا با این طرز تفکر در امر تحقیق ، مدل های ترمودینامیکی را به کار گرفتند که فقط قادرند رفتار سیستم را به هنگام تعادل پیش بینی کنند و از ارائة رفتار سیستم نسبت به زمان عاجزند .

عدم توجه به سرعت سیال و بستر متخلل سنگ مخزن یکی از جمله عواملی بود که سبب می شد تا معمای بسته شدن اطراف دهانه چاه بدون جواب بماند . در کار حاضر ملاحظه خواهید نمود که این معضل صرفاً در محدودة مکانیک سیالات ، طبیعت رسوب آسفالتین و ساختار محیط متخلخل بوده و تنها کاری که در اینجا از مدل های ترمودینامیکی پیشنهاد شده بر می آید ، این است که مشخص می نماید در شرایط موجود رسوبی تشکیل می شود یا خیر و اگر می شود میزان آن چقدر است ؟

مدل های ترمودینامیکی پیشنهاد شده از طرف شرکت شل و پرفسور منصوری از دانشگاه ایلینوی آمریکا راحت به این سؤال پاسخ می دهند که تحت چه شرایط ترمودینامیکی رسوب آسفالتین ایجاد می شود ؟ ولی قادر نیستند با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوب پیش بینی کنند حرکت نفت در سازند چگونه بوده و تأثیر آن در بازیافت نهایی چه خواهد بود ؟

از نظر مهندسی مخزن، مهم خطر آفرینی رسوب آسفالتین از نقطه نظر تشکیل و میزان آن نیست ؛ بلکه مهم اینست که رسوبات ایجاد شده به شکلی از محیط متخلخل تخلیه شده و باعث بسته شدن منافذ سنگ مخزن نگردند . چنانچه بوجود آمدن و عبور ذرات ایجاد شده در محیط متخلخل طوری باشد که سیستم متخلخل مخزن مواجهه با کاهش نفوذ پذیری نسبت زمان نگردد . نگرانی که از ناحیه رسوب آسفالتین متوجه مخزن می باشد ، بدون پایه خواهد بود. لذا در کار حاضر از این زاویه به مسئله نگریسته شده و با استفاده از یک دستگاه نیمه صنعتی آزمایشگاهی به طور تجربی در محیط متخلخل آن هم به صورت پیوسته ( Continuos ) حرکت نفت در سازند و تأثیر آن در بازیافت نهایی با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوبی بررسی شود.

بنابراین در کار حاضر روند کار بدین قرار است که پس از موفقیت در طراحی ، نصب و کارایی سیستم در فشارهای مختلف ، میزان نفوذ پذیری بستر متخلخل در شدت جریانهای مختلف بر حسب زمان طبق قانون دارسی محاسبه می شود . سپس مدلی بسیار جالب که دو تئوری اضافه بر سطح ( Surface Exces ) و به دام افتادن مکانیکی ( Mecanical Entrapment ) را هم زمان بکار می برد ، ارائه می گردد که در نهایت به کمک این مدل ، سیستم توسط یک برنامه قابل انعطاف رایانه ای شبیه سازی می گردد . در ضمن نتایج آزمایشها با پیش بینی های مدل مقایسه و مورد بحث واقع می شوند .تئوری اضافه بر سطح ، پدیده جذب سطحی آسفالتین را و تئوری به دام افتادن مکانیکی ، پدیده های نشست ، کنده شدن ، گلوله برفی و پل زدن را در بستر متخلخل توجیه می کند . در این مدل از پدیده های طبیعی و تکنیک های کلاسیک برای محاسبه پارامترهای مورد نیاز استفاده شده است . این روش در حال حاضر تنها ابزار موجود در بررسی عملکرد و رفتار حرکت نفت در سازند ، با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوب می با شد که قادراست تأثیر این مقدار رسوب را در بازیافت نهایی پیش بینی کند. محققینی چون پرفسورمنصوری ، رسام دانا ، نیک آذر و …. با ارائه مدل های ترمودینامیکی قصد دارند ضمن شناخت پارامترهای مؤثر در تشکیل رسوب ، میزان آن را در مخازن نفتی وتجهیزات فرآیندی پیش بینی کنند لیکن در اینجا سعی می شود که با تنظیم شدت جریان،رسوبات ایجاد شده از سیستم تخلیه شوندتا سبب کاهش نفوذ پذیری و یا از دست دادن آن وهزینه های عملیاتی نظیر اسید زنی ، پاکسازی و ….. نشوند.

در حال حاضر ضمن پی بردن به راز بسیاری از مجهولات در زمینة طبیعت رسوب آسفالتین ، محیط های متخلخل و مخازنی که با مشکل رسوب مواجه اند را بررسی می کنیم ، پس ازشناخت دقیق مکانیزم نفوذ پذیری و پارامترهای مؤثر برآن ، راه حل های مناسبی برای کاهش نشست یا افزایش نفوذ پذیری مانند انتخاب سیال مناسب جهت تزریق ، تنظیم شدت جریان با تنظیم فشار چاه ، تنظیم فشار تزریقی ، ایجاد سوراخ های مناسب در لوله حفاظ چاه ( Casing ) ، استخراج نفت در چند نقطه مخزن و…. ارائه می شود که باعث کاهش هزینه های عملیاتی و حفظ منابع زیر زمینی برای نسل آینده خواهد شد. اصولاً با شیوه های اولیه و ثانویه بازیافت نفت( O il recovery )

در حال حاضر حدود 30% الی 50% نفت موجود را می توان استخراج نمود . اصولاً شیوه های برداشت معمولی ، بیشترین درصد نفت را باقی می گذارد و همین دلیل قوی است برای گسترش و ابداع روش ها و فرآیندهایی که بتواند بازده بیشتر را به همراه داشته باشد . تا کنون تحقیقات آزمایشگاهی متعددی صورت گرفته و شیوه های جدید بهره وری گسترش یافته است . بسیاری از این شیوه ها در مخازن به کار گرفته شده و با موفقیت نیز همراه بوده است . کاربرد این شیوه ها به دنبال تخلیه نفت بوسیله تزریق آب و یا گاز صورت می گیرد. هر فر‎آیند جدیدی اگر به عنوان بهره وری ثانویه بکاربرده شود مؤثرتر خواهد بود مضافاً بر اینکه عمر عملکرد مناسب مخزن با بکار بردن شیوه های جدید افزایش خواهد یافت .

تا کنون روش های بهره وری جدید به لحاظ مسائل و مشکلات اقتصادی با توجه به قیمت تمام شده نفت استخراجی ، در تولید نفت به عنوان مسئله ای مهم ، مطرح نبوده اند . هر چند با افزایش قیمت نفت این روش ها اهمیت بیشتری خواهد یافت .امروزه مشکل می توان بخشی از زندگی را نام برد که به صورت مستقیم و یا غیر مستقیم مشتقات نفتی در آن نقش نداشته باشد .

استفاده ار انواع سوخت ها در صنایع سنگین و سبک و کاربرد روزافزون انواع فرآورده ها و مشتقات نفتی در صنعت دارو سازی ، صنایع غذایی ، صنایع پتروشیمی و صنایع نساجی اهمیت نفت را افزایش داده و نیاز مبرم انسان به دانش علمی و فنی در زمینه ازدیاد برداشت نفت ، صرفه جویی در مصرف و استفاده بهینه از این کالا را محسوس می نماید و این میسر نمی باشد مگر از طریق تحقیق ، بررسی و مطالعه بیشتر دراین زمینه .

هدف کلی آن است که به طور خلاصه تکنولوژی جهت افزایش بازیابی نفت های دور از دسترس در مخازن ، مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد .

دانستن این نکته ضروری که ازدیاد برداشت نفت از مخازن با روشها و پروسس های مختلف ممکن می گردد که این روش ها در همه مخازن قابل اجرا نمی باشد .

معیارهای انتخاب یک پروسس E.O.R بسیار پیچیده بوده و عبارتند از :

پتروفیزیکالی ، شیمی ، رئولوژی ، عوامل محیطی و خواص سیالی که برای هر حالت بخصوص باید مورد توجه قرار گیرد .

وجه تمایز مخازن نفت و گاز می تواند تخلخل و نفوذ پذیری آب نمک ، نحوه اتصالات ، سوراخها ، منافذ ، اندازه ها و اشکال مختلف باشد . این مخازن شامل صخره های مختلفی هستند که عمدتاً صخره های ماسه ای ، صخره های سنگ ماسه ، صخره های کلوخی و صخره های آهکی می باشند که دارای شیارها و فضای مختلف برای عیور سیال می باشند.

پروسس های بازیابی نفت (Oil Recovery Processes ) :

پروسس های بازیابی نفت را می توان به سه دسته تقسیم نمود : اولیه ، ثانویه و روشهای ازدیاد برداشت .در پروسس های اولیه ، نیرویی که باعث خروج نفت از مخازن می شود. ، ناشی از فشار طبیعی سیال در مخزن می باشد . بازیابی اولیه نفت توسط مکانیزم های رانش طبیعی گاز ، نفوذ آب و نیروی جاذبه می باشد .

پروسس های ثانویه زمانی کاربرد خواهند داشت که فشار مخزن به طوری کم شود که قادر نباشد نفت موجود در چاه را حرکت دهد . در این پروسس ها برای ازدیاد فشار مخزن از طریق آب یا گاز استفاده می شود.

روشهای ازدیاد برداشت نفت از مخازن برای تغییر تولید چاه ها پس از تزریق آب یا گاز و ترمیم فشار مخزن می باشد . هدف استفاده از این روش ها ، به حداقل رساندن نفت باقیمانده در چاه می باشد که با افزایش اختلاف فشار بین مخازن و چاه های تولید یا افزایش تحرک نفت به وسیله کاهش ویسکوزیته آن یا کاهش کشش سطحی بین سیالات و نفت انجام می گیرد.


تریق گاز تریق گاز
احمدرضا ملاحسینی پنج‌شنبه 23 دی 1395 ساعت 15:28
0 نظر

تصفیه آبهای صنعتی

یکی از مهمترین منابع آلوده کننده محیط زیست ، فاضلاب صنایع مختلف میباشد بی شک فاضلاب صنعتی برای همه کشورها وجود دارد و برای کشورهای در حال توسعه این مشکل به مراتب حادتر است زیرا این کشورها صنعت را وارد میکنند قبل از اینکه به تکنولوژی تصفیه آن فاضلاب قابل دسترسی پیدا کرده باشند
دسته بندی نفت و گاز
بازدید ها 0
فرمت فایل docx
حجم فایل 167 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 102
تصفیه آبهای صنعتی

فروشنده فایل

کد کاربری 3230
کاربر

تصفیه آبهای صنعتی

مقدمه :

یکی از مهمترین منابع آلوده کننده محیط زیست ، فاضلاب صنایع مختلف میباشد . بی شک فاضلاب صنعتی برای همه کشورها وجود دارد و برای کشورهای در حال توسعه این مشکل به مراتب حادتر است زیرا این کشورها صنعت را وارد میکنند قبل از اینکه به تکنولوژی تصفیه آن فاضلاب قابل دسترسی پیدا کرده باشند .

در رابطه با فاضلاب صنعتی یک فرد متخصص بایستی با مسائل زیر آشنا باشد :

1- آشنایی با روشهای تقلیل فضولات : اصولاً در هر صنعتی تغییرفرایند بنحوی که آلاینده کمتری دارد فاضلاب گردد وجود دارد. فرد متخصص بابررسی دقیق کلیه نقاط مصرف آب ، راههای کم کردن حجم فاضلاب را شناسایی نماید بعبارتی فرایندهای خشک را جایگزین فرایندهای تر نماید . همچنین از بهترین روشهای مدیریت دراین زمینه کنترل واحدهای جدید تحت عنوان Inplunt Control میباشد .

2- تقسیم بندی فاضلابهای صنایع مختلف

3- آشنایی با روشهای تصفیه هر صنعت .

4-آشنایی با استانداردهای تخلیه پساب : چون حمل دفع پساب بسته به اینکه کجا باشد استانداردهای خاص آن نقطه را داراست پس بایستی حمل دفع پساب حاصل از فاضلاب مشخص باشد ، مثلاً تخلیه پساب Sewer را حتر از تخلیه پساب به آبهای پذیرنده است زیرا مورد دوم استاندارد بالاتری را نیاز دارد در این رابطه دو استاندارد داریم :

1) BAT=Best Available Technology

2) BPT=Best Practical Technology

BAT « بهترین تکنولوژی موجود » که از لحاظ اقتصادی قابل اجراست را برای حل مشکل فاضلاب صنعتی معرفی می نماید . در حالی که BPT « بهترین تفکیک عملی موجود » را برای حل مشکل معرفی می نماید که ممکن است همواره اقتصادی نباشد معمولاً صنایع استاندارد BAT را می پذیرند اما BPT مشکل اقتصادی دارد و کمتر می پذیرند بنابراین بهتر است همواره در جستجوی راههای عملی واقتصادی باشیم .

برای رسیدن به این استانداردها بایستی سیاستهای زیر را اتخاذ نمود :

الف ) تصفیه بصورت متمرکز Centralized Waste treatment (CWT) یعنی صنایع مشابه را در یک نقطه مکانی واحد ، ترجیحاً دور از شهر متمرکز نمائیم در کنار هم بودنشان باعث صرفه جوئی در احداث تصفیه خانه خواهد شد .

ب ) تصفیه بصورت مشترک Joint treatmant of Industrial water . در این روش صاحبان صنایع مایلند که فاضلاب صنعت خود را داخل Sewer تخلیه نمایند ولی این کار مشروط به موارد زیر است :

- شهر دارای شبکه جمع آوری فاضلاب و تصفیه خانه باشد .

- ظرفیت پذیرش برای فاضلاب صنایع موجود در شهر وجود داشته باشد .

حسن این روش دارا بودن اوپراتور ورزیده برای تصفیه خانه مشترک می باشد در هر حال آلاینده های موجود در صنعت بایدازنوع سازگار(Compatible)باشد یعنی حاوی آلاینده هایی شبیه فاضلاب خانگی باشدنظیر ازت ـ فسفر ـ چربی ـ BODوغیره ودرصورت وجودآلاینده های ناسازگار ، عمل پیش تصفیه ضرورت پیدا می نماید باید توجه داشت که غلظت آلاینده های سازگار در حدی نباشد که موجب بروز شوک برای تصفیه خانه فاضلاب شهری گردد درچنین حالتی پیش تصفیه مورد نیاز متناسب سازی (Proportioning) میباشد .

روشهای مدیریت بر فاضلاب صنعتی

با توجه به توجیهات زیر ، تصفیه مشترک فاضلاب صنعتی بر تصفیه اختصاصی ارجهیت دارد .

اول اینکه تصفیه اختصاصی نیاز به تصفیه خانه مجزا دارد و بعد از تصفیه حجم زیادی ازلجن بوجود می آید که مشکل دفع را پیش می آورد ثانیاً فاضلابهای صنعتی غالباً فصلی هستند وبرای راه اندازی مجدد نیاز به پرسنل ورزیده دارد ولی با روند تصفیه مشترک این مشکلات قابل حل است و در کل تصفیه مشترک پیشنهاد میگردد .

شناسایی واحدهای صنعتی :

جهت شناسایی واحدهای صنعتی ابتدا بایستی پرسشنامه تهیه نمود . پرسشنامه خود به سه بخش تقسیم میگردد :

الف ) اطلاعات لازم برای شناسایی منبع تولید آلودگی . که شامل مراحل زیر است :

1- شناسایی نقاط مصرفی آب .

2- نوع و میزان مواد مصرفی در کارخانه .

3- شناسایی فرایندهای کار کارخانه . (دبی بیشتر از سیستم پیوسته (Countinue) انتخاب گردد .

4- شناسایی سایر فاضلابها

ب ) شناسایی لازم در مورد جریان (دبی)

برای احداث تصفیه خانه باید حجم فاضلاب را بدانیم و بهتر این است که دبی فاضلاب را با اندازه گیری به شرح زیر تعیین نمائیم .

1- میزان جریان در واحد زمان برای هر فرایند .

2- حداکثر سرت (دبی) جریان . (موقع پیک هم مشخص گردد )

3- فهرست و میزان مواد و محلولهای مصرف شده در هر فرایند شناسایی شود .

4- کل جریان حجمی در عرض هفته و ماه بررسی گردد .

ج ) اطلاعات مربوط به خصوصیات کیفی فاضلاب

برای رسیدن به این اطلاعات بایستی آزمایشات روتین زیر را انجام داد

1- دما و تغییرات آن

2- کل جامدات معلق (TSS,TS)

3- PH ـ اسیدیته و قلیائیت .

4- میزان نیاز اکسیژن ( یا COD)

5- روغن ، چربی و دترژنتها

یک طرح موفق برای احداث تصفیه خانه فاضلاب صنعتی نیاز به اطلاعات جامع و دقیقی دارد واین اطلاعات با نمونه برداری بدست می آید .

روشهای نمونه برداری از فاضلاب صنایع عبارتند از :

1- نمونه برداری ساده یا لحظه ای (Grab sampling) : پاسخ این نوع آزمایشات گویای کیفیت فاضلاب در لحظه نمونه برداری می باشد و این به تنهائی کفایت نمیکند .

2- نمونه برداری مرکب (Composit Sampling) : که مقدار به دو دسته تقسیم میشود .

الف ) نمونه برداری مرکب از لحاظ زمانی ب ) نمونه برداری مرکب از لحاظ مکانی

اگر کیفیت یک فاضلاب صنعتی در زمانهای مختلف دارای تغییرات شدید باشد باید نمونه برداری مرکب زمانی انجام داد و در کل برای فاضلاب صنعتی نمونه برداری مرکب از لحاظ مکانی پرخرج ترین روش نمونه برداری محسوب میگردد .

آب و صنعت :

آب در تمام پدیده های هستی نقش اساسی و عمده دارد . تقریباً در تمام صنایع آب یک عامل مهم میابشد و درعملیاتی از قبیل تولید بخار ، خنک کردن ، رفع نیازهای متعدد جریان تولید و مصارف عمومی به مقدار زیاد مصرف میشود . آب یکی از مهمترین عناصر قابل استفاده مجدد و قابل برگشت بر روی زمین است و چون منابع آن محدود است بایستی در استفاده و بازیابی آن تلاش لازم صورت گیرد آب سوای از تغذیه دیگ بخار ، کندانسورها و ایستگاهای صنعتی متعدد دیگر ، در عملیات کارخانه های صنعتی زیر نیز عامل بسیار مهمی می باشد .

1- تولید محصولاتی نظیر کاغذ ، منسوجات ، مواد غذائی .

2- انتقال مواداولیه (خام) مثل حمل چغندر قند و شستن خاکستر و رسوبات زائد از کوره بلند ذوب آهن .

3- آب کشیدن و شست و شو مثل صنایع لبنیات ، نوشابه سازی ، داروسازی و آبکاری .

4- سرد کردن محصولات مثلاً آبکاری .

5- تهویه مطبوع و دهها مصرف مختلف دیگر .

آب چون یک حلال است در تماس با مواد آنها را در خود حل میکند و مواد معلق ریز و غیر محلول را نیز با خود حمل خواهد کرد به همین جهت گردش آب در صنعت موجب افزایش ناخالصی های مختلف صنعتی میگردد که میتوان بطور خلاصه به موارد زیر اشاره کرد :

ـ افزایش درجه حرارت آب در اثر عمل خنک کردن (مقدار آب خنک ، 90% کل آب معرفی واحدهای صنعتی میباشد )

ـ حل گازهایی نظیر و غیره .

ـ حل مواد شیمیایی موجود در کارخانه

ـ حل و حمل گرد و غبار و افزوده شدن مواد شناور و معلق .

ـ افزایش نمکهای مختلف محلول و غیر محلول .

ـ خورندگی فلزات در مسیر عبور آب

ـ رشد موجودات ذره بینی در مراحل کار .

بنابراین آب مصرف شده در کارخانه بعنوان فاضلاب صنعتی یا پساب از کارخانه خارج میگردد که باعث آسیب رسانیدن به بهداشت محیط زیست و زندگی موجودات آبی و آلودگی های آبهای جاری و زیرزمینی خواهد شد که اثرات نامطلوب آب بر محیط زیست برهیچ کس پوشیده نیست .

مقدار آب معرفی برای هر کارخانه متفاوت است برای مصرف آب بهداشتی هر کارگر در یک شیفت کاری در صورتی که حمام وجود نداشته باشد 30 لیتر و در صورتی که حمام موجود باشد 45 لیتر در نظر گرفته میشود .

در زیر مقدار آب مصرفی چندکارخانه و عملیات مختلف ارائه میشود .

نوع تولید و صنعت

آب مصرفی

هر تن کاغذ

45-200m

هر تن فولاد

4/5-9m

کشتارگاه گاو

220-1300lit

هرتن الیاف کتان و مصنوعی

80-400m

هر لیتر شیر پاستوریزه

1-5 lit

خصوصیات و ویژگیهای فاضلابهای صنعتی :

فاضلابهای صنعتی برخلاف فاضلابهای بهداشتی (شهری) (که از حالت پایدار غلظت مواد آلی و معدنی برخوردارند و به همین علت سیستمهای تصفیه مشابه را میتوان درتمام حالات بکار برد) دارای اختلاف گسترده و زیادی هستند که بررسی و پژوهش جداگانه ای برای هرکدام از صنایع لازم خواهد بود که در نتیجه مستلزم استفاده از فرایندهای خاص تصفیه میباشند گرچه فاضلابهای صنعتی دارای بعضی فاکتورهای مشترک با فاضلاب انسانی هستند ولی طبیعتاً روشهای تصفیه باید بوسیله نوع صنعت و مراحل عملیاتی آن تعیین گردد .

در بدو امر شاید بتوان فاضلابهای صنایع را به 3 دسته عمده تقسیم بندی نمود .

1- فاضلابهایی که به طریقه بیولوژیکی تصفیه میشوند (نظیر فاضلابهای بهداشتی) از قبیل فاضلاب صنایع غذائی ، کشاورزی ، داروئی ، چرم ، کشتارگاهها ، روغن نباتی و غیره .

2- فاضلابهایی که بطریقه غیربیولوژیکی تصفیه میشوند مانند فاضلاب صنایع آبکاری و فاضلابهای حاوی مواد سمی که پاسخگوی تصفیه بیولوژیک نیستند .

3- فاضلابهایی که هم به روش تصفیه بیولوژیکی وهم با روش فیزیکی ـ شیمیایی تصفیه میشوند مانند صنایع نساجی ـ کاغذ سازی ، اتومبیل سازی و غیره .

تفاوت فاضلاب صنعتی با فاضلاب شهری را میتون به شرح ذیل خلاصه نمود

فاضلاب شهری

فاضلاب صنعتی

پارامتر

فاضلاب شهری

فاضلاب صنعتی

پارامتر

Low

High
T.D.S
Low
High

BOD

Low

High

Toxic Metals

Low

High

COD

Constant

متغیرVary

Composition

Constant

متغیر Vary

PH

High

None
Microorganism

High

Low

CN

Low

High

Chemical Matterial

High

Low

P

High

Low
T.S.S

نکته دیگر اینکه در انتخاب محل کارخانه و منبع آب برای صنایع باید ویژگیهای زیر را مد نظر قرار داد .

1- آب به مقدار کافی موجود بوده به نحوی که نیازهای فعلی و آتی برآورده شود .

2- دبی و فشار آب به اندازه کافی بوده تا نیازهای پیک (حداکثر) رابرآورده سازد .

3- کیفیت آب آشامیدنی مناسب باشد .

مصارف صنعتی آب :

مصارف آب در صنعت را میتوان بطور خلاصه بشرح ذیل دسته بندی نمود :

1- آب تغذیه دیگهای بخار

2- آبهای خنک کن

3- آب مصرفی در فرایندها و عملیات تولید .

4- مصارف عمومی (شست و شو ، آبیاری ، بهداشت کارگران )

واضح است که کیفیت یا استاندارد آب مصارف مذکور با هم تفاوت اصولی دارد بعبارتی تصفیه لازم برای آب دیگ بخار با تصفیه لازم برای آبهای خنک کن متفاوت خواهد بود . در مورد آب مصرفی فرایند باید متذکر شد که کیفیت آن تابع نوع فرایند و صنعت بسیار متنوع میباشد مثلاً در صنایع الکترونیک (ساخت نیمه هادیها) به آب فوق خالص نیاز بوده در حالی که در تولید مواد غذائی کیفیت آب عموماً باید همانند آب شهری و آشامیدنی باشد .

استفاده های اصلی آب در صنعت :

معمولاً آب در صنعت برای اهداف ذیل بکار میروند

1- تولید انرژی از طریقه تهیه بخار .

2- انتقال حرارت .

3- انتقال و جابجا کردن مواد خام یا محصولات زائد .

4- اعمال مکانیکی

5- تولید محصول

6- انتقال یونها

7- آبکشی محصولات و دستگاهها

8- سرد کردن محصولات داغ

9- شست و شوی گازها

10-تهویه مطبوع هوا

مقدار زیادی از آب مصرفی در صنایع با از دست دادن کیفیت اولیه خود و ورود ناخالصیها و ترکیبات و مواد مختلف به آن به فاضلاب تبدیل میشود ولازم است که آنرا به نحو مناسب به محیط دفع کرد و یا بعد از تصفیه مورد استفاده مجدد قرار داد . فاضلابهای تولید شده در صنایع رابصورت ذیل میتوان دسته بندی نمود :

1- فاضلابهای بهداشتی و انسانی

2- فاضلابهای فرایند تولید

3- فاضلابهای ناشی از سیستمهای خنک کن

فاضلابهای نوع اول (بهداشتی و انسانی ) میتوانند مستقیماً وارد شبکه های فاضلاب شهری شده تا از گسترش و شیوع میکروب های بیماریزا جلوگیری شود . فاضلابهای نوع دوم (فرایند) عموماً دارای میکروبهای بیماریزا نیستند (بجز صنایع غذائی و کشاورزی) لکن مستقیم یا غیرمستقیم ممکن است از طریق پدیده های فیزیکی و شیمیایی منجر به تخریب محیط شوند بعضی از فاضلابهای فرایند دارای مواد آلی قابل تجزیه میکروبی بوده و باعث ایجاد نیاز اکسیژن فوری در آبهای پذیرنده میشوند و برخی هم سمی بوده و مستقیماً خطر بهداشتی برای زندگی بیولوژیک در محیط زیست ایجاد مینمایند . فاضلابهای ناشی از سیستم های خنک کن کمترین خطر را دارند هرچند که ممکن است حاوی ترکیبات آلاینده سمی مصرفی و یا آلی مثل کروماتها باشند .

ضایعات حاصله بر روی آب مصرفی در فرایندهای صنعتی :

در هر فرایند صنعتی در آب مصرف شده تغییراتی حاصل میشود که ممکن است فیزیکی ، شیمیایی و یا بیولوژیکی باشد که از جمله این تغییرات عبارتست از :

1- افزایش دما .

2- انحلال گازها ، گرد و غبار ، محصولات شیمیایی و یا برعکس ، حذف گازها .

3- تعلیق یا سوسپانسیون انواع مختلف ذرات .

4- ترکیب املاح ( با افزایش حرارت) مثل .

5- ترکیب املاح با تبخیر آب .

6- انحلال ترکیبات آلی و معدنی مختلف در آب (ناشی ازمواد خام ، ترکیبات واسطه و محصولات )

7- ورود روغن و گریس و مواد نرم کننده دیگری که در صنعت استفاده میشوند .

انواع آلاینده ها در کارخانجات :

1- مواد آلی محلول

2- مواد معلق

3- رنگ

4- مواد ثقلی یا ذرات معلق

5- درجه حرارت

6- PH

7- مواد نادر و کمیاب

8- فلزات سنگین

9- کدورت

10- مواد نفتی و شناور

11- نمکهای معدنی

12- دترژنتها

13- مواد آلی مقاوم

14- مواد شیمیایی سمی

15- مواد فرار (SH2)

16- موجودات ذره بینی

17- مواد رادیو اکتیو

18- آلاینده ها با اولویت درجه اول

برای بررسی و ارزیابی پسابهای صنعتی اطلاعات زیر مورد نیاز میباشد :

1- فلودیاگرام یا فلوچارت کاملی از صنعت مورد بحث

2- مشخص نمودن حجم پساب حاصله از هر فرایند (پروسه) درهر مرحله از عملیات

3- محاسبه مدت زمان جریان درهر پروسه

4- انجام آنالیز شیمیایی و بیوشیمیایی (بیولوژیکی) کامل تک تک پسابها و پساب مخلوط شده

5- آنالیز شیمیایی و بیو شیمیایی آبهای پذیرنده پساب صنعتی

6- مطالعه بر روی آبی که پساب را دریافت میکند از نقطه نظر مصرف مجدد .

تفاوت بین فاضلاب خانگی یا شهری با فاضلاب صنعتی :

1- PH : دامنه تغییرات PH فاضلاب شهری در محدود معینی (8-5/6) است ، ولی این دامنه تغییرات در فاضلابهای صنعتی بسیار شدیدتر است بعنوان مثال در صنعت نساجی PH در رنج بین 5/5 تا 10 متغیر است در بعضی موارد فاضلابهای صنعتی دارای PH با دامنه تغییرات وسیعی (3 تا 12) میباشند .

2- تغییرات حجمی : این گونه تغییرات در فاضلابهای خانگی زیاد نیست زیرا برآورد جمعیت کرده ایم و در ایران ضریب تبدیل آب به فاضلاب حدود 80% است در حالی که این گونه تغییرات در فاضلابهای صنعتی بی نهایت متغیر است .

3- درجه حرارت : تغییرات درجه حرارت در فاضلابهای شهری یا خانگی معمولاً ثابت است (°20- °10) درجه ولی در مورد فاضلاب صنعتی متغیر است درجه حرارت بسیار گسترده و زیاد است بطوری که در بعضی مواقع قبل از ورود فاضلاب صنعتی به تصفیه خانه آن را در حوضچه ای خنک کرده وسپس آن را به تصفیه خانه هدایت مینمایند .

4- مواد رنگی : فاضلاب خانگی فاقد مواد رنگی است در حالی که فاضلاب صنعتی در اکثر مواقع حاوی مواد رنگی است بعنوان مثال مشکل اساسی در تصفیه فاضلاب نساجی رنگ میباشد .

5- میزان مواد معلق (S.S) : مقدار مواد معلق درفاضلاب خانگی ضعیف ، متوسط و قوی به ترتیب برابر با 100-220-350 میلی گرم در لیتر میباشد در حالی که فاضلاب صنعتی معمولاً دارای مواد معلق زیادی میباشد مثلا در فاضلاب یک کشتارگاه کل جامدات معلق آن بین 600 تا 950 متغیر است و در یک فاضلاب صنعتی قوی ممکن است SS آن به حدود برسد .

6- نسبت : این نسبت در فاضلاب شهری بین 5/2 تا 5/1 است و در فاضلاب صنعتی گاهی این نسبت از 1000 نیز بیشتر است .

7- ترکیبات سمی : فاضلابهای شهری یا خانگی معمولاً فاقد اینگونه ترکیبات هستند ولی فاضلابهای صنعتی حاوی این گونه ترکیبات می باشند نظیر کروم حاصل از فضالاب آب کروم سازی .


تصفیه آبهای صنعتی
احمدرضا ملاحسینی پنج‌شنبه 23 دی 1395 ساعت 15:28
0 نظر

تصفیه گاز

تصفیه گاز مقدار گازی که برای استحصال انرژی و یا تولید ترکیبات شیمیایی و پتروشیمی مصرف می شود بسیار زیاد است گازهای مولد انرژی از هیدروکربورهای سبک هستند که ممکن است ناخالصیهایی هم داشته باشند که قبل از مصرف بایستی جدا شوند گاز طبیعی ممکن است بعنوان همراه با استخراج نفت و یا مستقلا از منابع گاز زیر زمینی ( مانند کنگان و سرخس ) بدست می آید
دسته بندی نفت و گاز
بازدید ها 0
فرمت فایل docx
حجم فایل 63 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 125
تصفیه گاز

فروشنده فایل

کد کاربری 3230
کاربر

تصفیه گاز

مقدمه :

مقدار گازی که برای استحصال انرژی و یا تولید ترکیبات شیمیایی و پتروشیمی مصرف می شود بسیار زیاد است . گازهای مولد انرژی از هیدروکربورهای سبک هستند که ممکن است ناخالصیهایی هم داشته باشند که قبل از مصرف بایستی جدا شوند . گاز طبیعی ممکن است بعنوان همراه با استخراج نفت و یا مستقلا از منابع گاز زیر زمینی ( مانند کنگان و سرخس ) بدست می آید .

عمده ترین ناخالصیهای موجود ئیدروژن سولفوره ، انیدریدکربنیک و رطوبت است مقدار ناخالصیهای موجود بستگی به منابع تولید دارد و امکان دارد که مقدر ئیدروژن سولفوره آن تا 50 درصد مجموع نیز برسند .

1-1- تعریف گاز طبیعی و شناخت آن :

همانطوریکه اشاره شد گاز طبیعی ترکیبی است که هیدروکربورهای اشباع شده شامل گاز متان ( CH4) ، اتان (C2H6) ، پروپان ( C3H8) ، بوتان ( C4H10) و درصد ناچیزی هیدروکربورهای سنگین و نظیر پنتان و غیره . جزء عمده گاز طبیعی را متان که سبکترین بخش ترکیبات نفتی است و میزان آن به 95 درصد مجموع و سپس اتان که در بعضی مخازن نسبت آن 10 درصد مجموع را شامل می شود .

هیدروکربورهای گاز به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند :

الف ) گازهای جدا شده از نفت چه در دستگاههای بهره برداری جدا شوند و یا در مخزن زیر زمینی جدا شوند به آنها گاز همراه یا مرتبط با نفت و یا ( ASSOCIAIE GAS) گویند .

مانند گازی که همراه نفت از چاههای نفت جنوب کشور خارج می شود . با توجه به اینکه گاز همراه با نفت دارای هیدروکربورهای سنگین نیز می باشند . پس از استخراج نفت آنرا وارد دستگاههای تفکیک نفت نموده و هیدروکربورهای تر و خشک مجموعه از آن جدا می شوند و سپس با یک سلسله عملیات در کارخانه های گاز و گاز مایع ( N.E.L) شرکت ملی نفت ، گاز خشکی جدا و بوسیله خط لوله تحویل شرکت ملی گاز می گردد .

ب) گازهائیکه هنگام اکتشاف همراه نفت نبوده و تماس هم با نفت نداشته اند آنها را گاز غیر همراه یا غیر مرتبط و یا ( NON – ASSOCIATED) گویند .

2-1- انواع گاز طبیعی و موارد مصرف :

گاز طبیعی برحسب ناخالصیهای موجود در آن بنامهای مختلف شناخته می شوند که در اینجا به دو نوع آن اشاره می نمائیم .

1- گاز شیرین :

گاز شیرین گازی است که هیدروژن سولفوره ( H2S) و گاز انیدریک کربنیک ( CO2) آن در حداقل مجاز و مناسب خط لوله باشد .

2- گاز ترش :

دستگاههای مربوطه و پایین آوردن ارزش حرارتی گاز طبیعی می بایستی از آن جدا گردند ، لذا پالایشگاه گاز بید بلند بهمین دلیل تاسیس شده است تا گازهای اسیدی حاصله از منابع نفتی آغاجاری را که درصد حجمی آن به 3.3 درصد می رسد از گاز طبیعی جدا نماید .

گاز طبیعی بعلت فراوانی و ارزش حرارتی بالا و همچنین با توجه به ارزش حرارتی معادل در مقام مقایسه با کلیه سوختهای جامد ، مایع و نیروی برق ارزانتر است .

لذا سوخت و ایجاد حرارت در توربینها و موتورهای گازسوز ، سوخت کارخانجات تجارتی مصارف خانگی و همچنین در صنایع پتروشیمی بعنوان ماده خام قابل تبدیل بموادی است که فرآورده های بیشماری از قبیل انواع کود ، مواد پاک کننده ، الیاف مصنوعی ، رنگ و کالاهای پلاستیکی که از آن جمله هستند .

3-1- تصفیه گاز :

تصفیه گاز در حقیقت جدا کردن موادی نظیر هیدروژن سولفوره و گاز کربنیک از گاز طبیعی می باشد بیش از 70 درصد تاسیسات فرآورش گاز دارای تاسیسات شیرین سازی گاز می باشند ، معمولا گازهای ترش هم دارای ئیدروژن سولفوره هم محتوی گاز کربنیک می باشد کربونیل سولفید ( COS) و کربن دی سولفید ( CS2) مرکاپتانها و سایر مشتقات گوگرد نیز ممکن است در گاز طبیعی موجود باشند . تصفیه گاز از ئیدروژن سولفوره و سایر ترکیبات گوگردی باید مشخصات استاندارد گازهای شیرین برای فروش در بازار را برآورده نماید .

جدا کردن گاز کربنیک از گازهای طبیعی معمولا به خاطر ارزش حرارتی و پائین آوردن حجم گاز در سیستم اتصال و برآورد نمودن پاره ای از نیازهای ویژه برای کارخانجات پتروشیمی انجام می پذیرد . کیفیت استاندارد برای گازهای تصفیه شده معمولا جداسازی ترکیبات و گاز کربنیک را با مقادیری به شرح زیر طلب می نماید . هیدروژن سولفوره برابر با ربع گرین در یکصد فوت مکعب گاز می باشد واحد گرین در صنعت داروسازی مورد استفاده قرار می گیرد .

هر پوند معادل 7000 گرین می باشد . بنابراین مقدار ربع گرین در یکصد فوت مکعب حدود 6-10 * 4 مول H2S دارد که معادل PPM 4 می باشد .

مقدار وزنی H2S به چگالی گاز بستگی دارد برای گازهای طبیعی ترش با چگالی 0.65 مقدار گاز های H2S در گازهای شیرین برابر 7PPM وزنی می باشد . در سیستم متریک در گاز با یک چهارم گرین H2S حدود 6 میلی گرم H2S در هر متر مکعب گاز وجود دارد . در فشار 1000 Psig فشار جزئی H2S در گاز با یک چهارم گرین H2S برابر 0.25 میلیمتر جیوه می باشد .

مرکاپتان : کمتر از ربع گرین در یکصد فوت مکعب گاز کل مشتقات گوگردی باید کمتر از پنج گرین در یکصد فوت مکعب گاز باشد .

گاز کربنیک : تا مقدار کمتر از 2 درصد مولی گاز کربنیک در گاز طبیعی و کمتر از 5 PPM برای تغذیه کارخانجات پتروشیمی می باشد .

منابع گاز

1-2- پیدایش گاز :

با کشف ذخایر بزرگ گازی منطقه های آبی و خاکی و گسترش این ذخایر میزان ذخایر گاز طبیعی شناخته شده ایران به 21 تریلیون متر مکعب رسانیده ، مقام دومی ایران در جهان بعد از روسیه با 56 تریلیون متر مکعب ذخائر گازی تثبیت شد . یقینا با افزایش مصرف جهانی و وجود محدودیتهای بالقوه انواع انرژی های دیگر ارزش این ماده مانند در آینده آشکارتر می شود .

منابع گازی به سه حالت مختلف در جهان و از جمله ایران مشاهده می شود :

1- گاز همراه نفت

در زمان استخراج نفت ، از چاه فوران می کند . مقادیر زیادی گاز نیز هنگام پالایش نفت از آن جدا می گردد که در گذشته به دلیل نبود پیش بینی های لازم و نداشتن محل لازم و نداشتن محل مصرف و نبودن امکان ذخیره سازی ، سوزانده می شد .

امروز با جدائی گاز از نفت و تشکیل شرکت ملی گاز ایران مقادیر زیادی از این گازها جمع آوری شده و به مصارف خانگی ، تجارتی و صنعتی به ویژه نیروگاههای برق و سایر تاسیسات مهم کشور رسانده می شود . گاز استخراج شده به دو حالت ترش و شیرین است . گاز ترش حاوی اسید ، آب و غیره است و در اثر پالایش از آن جدا شده و پس از نم زدائی به صورت گاز خشک در می آید .

ردیف

کشور

تریلیون متر مکعب

درصد

1

روسیه

48.5

34.1

2

ایران

20.7

14.6

3

قطر

7.1

5

4

امارات

5.5

4.1

5

عربستان

5.3

3.7

6

آمریکا

4.7

3.3

7

ونزوئلا

3.7

2.6

8

الجزایر

3.6

2.6

9

نیجریه

3.4

2.4

10

عراق

3.1

2.2

11

سایر کشورها

36.4

25.4

مجموع

142

100

کل ذخایر گاز طبیعی جهان

از سوی دیگر با گرفتن مواد سنگین ( برخی از ترکیبات هیدروکربورهای سنگین ) گاز استخراج شده تبدیل با گاز سبک می شود .

اما گاز استخراجی بعضی از میادین شیرین ( فاقد مواد اسیدی) است این نوع گاز تنها با عمل نم زدائی ، تبدیل به گاز خشک شده و برای مصرف آماده می شود و می توان آن را بدون انتقال به پالایشگاه به خطوط لوله تزریق کرده و به نقاط مصرف فرستاد .

2- گاز کلاهک :

گاز میادین نفتی ، به این ترتیب که مواد نفتی در قسمتهای پایین معدن و گاز در بالای آن قرار گرفته است .

3- میادین مستقل گازی و سازنده های گازی :

2-2- گاز همراه نفت :

در این نوع میادین از آنجا که گاز و نفت با هم هستند ، مقدار تولید گاز بستگی به میزان استخراج نفت دارد . هر قدر نفت بیشتری تولید شود گاز بیشتری حاصل می شود . این نوع گاز تقریبا منحصر به میادین نفتی مناطق نفت خیز جنوب ایران است گاز همراه نفت که (( گاز غنی )) نیز نامیده می شود ، گاهی حاوی اسیدهایی است که معمولا بوسیله تبرید آن در کارخانه های گاز و جدا کردن گاز مایع از آن تبدیل به گاز سبک می شود و آنگاه برای پالایش به تصفیه خانه و یا در صورت شیرین بودن به خط لوله سراسری منتقل و از طریق آن به نقاط مصرف ارسال می شود .

مایعات گازی حاصله را نیز به پالایشگاههای گاز مایع و یا کارخانه های پتروشیمی می فرستند . در سال 1346 شرکت ملی صنایع پتروشیمی که تنها دو سال از تاسیس آن می گذشت ، برای تاسیس سوخت خود برای اولین بار در تاسیسات خود واقع در بندر امام خمینی و بندر ماهشهر از گازهای گوگرددار مسجدسلیمان استفاده کرد . این سرآغاز بهره برداری واقعی از گازهای استحصالی میدان جنوب بود که سالها بی دریغ سوزانده می شد .

3-2- گاز کلاهک گازی :

گازهای کلاهک که گاز گنبدی نیز گفته می شود ، در داخل معدن و در تماس مستقیم با سطح بالایی نفت قرار دارد . حدود نیمی از مخازن گازی قابل استحصال ایران از این نوع است .

استخراج بی حساب از این نوع معادن موجب کاهش شدید فشار مخزن و گاززدائی نفت شده و استحصال کامل بخشی از نفت و مایعات گازی معدن را دچار اشکال می سازد بنابراین لازم است تا استحصال کامل نفت و مایعات گازی میدان از استخراج گاز کلاهک خودداری کرد چرا که در آینده ناگزیر باید همان گاز استخراج شده را با تحمل هزینه زیاد به منظور استفاده از نفت معدن ، دوباره به آن تزریق کرد .

4-2- میادین مستقل گازی :

این نوع میادین فقط حاوی گاز معمولی یا گاز مایع است و می توان به طور مستقل از آن برای تولید گاز بهره برداری کرد .

نخستین چاه مستقل گازی ایران چاه (( پازنان ))واقع در جنوب شرقی آغاجاری و جنوب غربی گچساران است که در سال 1305 هجری شمسی حفر شد و به جای نفت به منبع گاز طبیعی برخورد کرد . طی سالهای 1310 تا 1316 هـ . ش چاههای دوم و سوم و چهارم پازنان نیز که همه به منظور دستیابی به نفت حفر شده بود به گاز طبیعی برخورد به این ترتیب معلوم شد معادن پازنان به جای نفت ، میادین گازی است .

میادین گازی پارس شمالی در خلیج فارس با حدود 325/1 تریلیون متر مکعب و پارس جنوبی با حدود 850 میلیارد متر مکعب و همچنین میدان گازی کنگان با حدود 453 میلیارد متر مکعب گاز قابل استحصال از این نوع است .

به طور کلی تعداد این نوع میادین گاز در ایران ( در خشکی و آب ) به 25 میدان و تعداد سازنده های گاز به 9 مورد می رسد .

فرآیندهای شیرین سازی

1-3- فرایندهای شیرین سازی در بسترهای جامد :

جداسازی گازهای اسیدی در بسترهای جامد از طریق واکنش شیمیایی یا ایجاد پیوند یونی صورت می پذیرد . در این فرآیند ، گاز ترش از میان بستر جامد عبور نموده و گازهای اسیدی جذب بستر می شوند پس از اشباع بستر از گازهای اسیدی ، مخزن حاوی بستر جامد از مدار عملیات خارج و برای احیاء سازی یا تخلیه بستر و جایگزین مواد جامد ، آماده می گردد . به همین منظور ، مخزنی با ظرفیت مشابه ، پس از خارج شدن مخزنی اولی ، در مدار عملیات قرار می گیرد .

فرآیند شیرین سازی در بسترهای جامد شامل موارد زیر می باشد :

1- فرآیند آهن اسفنجی ( IRON SPONEE )

2- فرآیند غربال ملکولی ( MOLECULAR SIEVE )

3- فرآیند اکسید روی

1) فرآیند آهن اسفنجی :

دراین فرآیند،شیرین سازی گازازطریق واکنش اکسید آهن باH2S صورت میپذیرد . از این فرآیند برای شیرین سازی گازهای ترش با غلظت پائین H2S ( کمتر از 1gran / 100 scf ) استفاده شده و جدا سازی CO2 در آن صورت نمی پذیرد .

از فرآیند آهن اسفنجی از تعدادی مخازن متوالی حاوی (bydRATED IRON OXIDE) استفاده شده که در آن H2S به سولفید آهن تبدیل می شود :

واکنش شیمیایی فوق در حضور آب و دمای پایین تر از 120 درجه فارنهایت صورت می گیرد . در صورت کافی نبودن بخار آب در گاز ورودی به بستر ، تزریق آب به ورودی سیستم ضرورت پیدا می کند . کنترل PH بستر در محدوده 10-8 مهم بوده که با افزایش دما به بیش از 120 درجه فارنهایت ، اهمیت بیشتری پیدا می کند . عملیات کنترل PH با کمک محلول سود سوز آور آب آهک یا مخلوط آمونیاک و آب صورت می پذیرد.

عملیات احیاء سازی بستر بوسیله هوا صورت گرفته ، اکسید فریک هیدراته احیاء شده و گوگرد تولید می شود . نظر به گرمازا بودن واکنش سولفور آهن با اکسیژن ، هوای ورودی به بستر باید به آرامی وارد آن شود تا فرصت خارج کردن گرما از درون بستر را داشته باشد . سرعت زیاد هوا و گرمای واکنش ممکن است باعث انتقال بستر گردد .

بخشی از گوگرد تولیدی در حین عملیات احیاء سازی بستر رسوب نموده و باعث کاهش واکنش پذیری بستر و افزایش افت فشار گاز می شود . معمولا ، پس از تکرار 10 بار عمل احیاء سازی بستر ، مواد داخل مخزن بطور کامل تخلیه شده و اکسید فریک جایگزین آن می شود . مواد زیر از جمله مسایل عملیاتی فرآیند آهن اسفنجی می باشند .

حضور مایعات هیدروکربنی در گاز ورودی به بستر باعث تجمع آن در لابلای منافذ آهن اسفنجی شده و از واکنش H2S با اکسید آهن ممانعت به عمل می آورد .

در این فرآیند ، وجود آب آزاد جهت مرطوب کردن آهن اسفنجی الزامی می باشد . در این ارتباط ، پیش بینی تمهیدات ضروری جهت جلوگیری از یخ زدگی آهن اسفنجی در هوای سرد اهمیت زیادی دارد . در چنین شرایطی ، دمای گاز ورودی به بستر همیشه باید بالاتر از دمای بحرانی تشکیل هیدرات حفظ گردد .

آهن اسفنجی در اثر مرور زمان مصرف شده و باید با مواد تازه جایگزین شود . دفع مناسب مواد زائد از جمله عملیات و ایمنی می باشد .

مشخصات یک واحد اسفنجی در ایالات متحده آمریکا به قرار زیر است :

15 mm SCFD

Sour Feed gas

9 PPM

H2S in Feed

2 Vessels ( DIA = 12

NO . oF beds

29 DAYS

Operation cycle

2- فرآیند غربال ملکولی :

در فرآیند های غربال ملکولی ، جداسازی آب ، ترکیبات گوگردی و آلاینده های دیگر از درون گاز و مایعات ترش صورت می پذیرد .

غربالهای ملکولی کریستالهای متشکل از ( ALKALImetal Alumino Silicates ) با شبکه متصل سه بعدی سیلیکان و آلومینا تترا هیدرات بوده و به صورت دانه های ریز و گلوله های کوچک ساخته می شوند . نام غربال ملکولی ناشی می شود که اندازه روزنه ها و تخلخل غربال ملکولی در حدی است که ملکولهای کوچک از آن عبور نموده ولی ملکولهای بزرگ قادر به نفوذ به درون آنها نمی باشند .

ساختمان کریستالی غربالهای ملکولی تعداد کثیری بار قطبی معروف به مناط فعال بوجود می آورند . ملکولهای قطبی نظیر H2S ، آب ، CO2 و مرکپتانها وارد منافذ غربالهای ملکولی گردیده و پیوندهای یونی ضعیفی در مناطق فعال تشکیل می دهند . ملکولهای غیر قطبی مانند هیدروکربنهای پارافینی قادر به تشکیل پیوند در مناطق یاد شده نمی باشند . اندازه ملکول CO2 تقریبا نزدیک به اندازه H2S بوده ، لیکن ، بدلیل غیر قطبی بودن قادر به تشکیل پیوند در مناطق فعال نمی باشند . مقدار کمی CO2 ، به دلیل ایجاد پیوند H2S و H2O با مناطق فعال ، در داخل منافذ حبس شده و بدین سبب راه خروج CO2 از درون منافذ مسدود و در داخل بستر باقی می ماند . تا زمانیکه تمامی سطوح غربال ملکولی توسط ، ملکولهای H2S ، آب و غیره پوشانیده نشده باشد ، غربال ملکولی قادر به جذب ملکولهای فوق خواهد بود .

عملیات احیاء سازی بستر غربال های ملکولی بوسیله گاز گرم صورت می پذیرد ، و سرد کردن بستر مذکور پس از عملیات احیاء سازی بدان منظور انجام می شود که غربال های ملکولی در دمای بالا قادر به جذب H2S ، آب و … نمی باشند . لذا قبل از قرار گرفتن بستر احیاء شده در مدار عملیات ، دمای بستر توسط گاز سرد کاهش می یابد . گرم کردن بستر در مرحله احیاء باعث شکستن پیوندهای یونی گردیده و ترکیبات H2O , H2S و … از درون منافذ غربال های ملکولی خارج می شوند . دمای احیاء بستر معمولا در محدوده 400 – 300 درجه فارنهایت می باشد . هرچند که شرایط بهینه فرآیند جذب سطحی و تشکیل پیوند یونی در فشاری حدود ( Psig ) 450 حاصل می شود ، لیکن ، غربال های ملکولی در طیف وسیعی از فشارها کارائی مناسبی دارند .

غربال های ملکولی همواره در مقابل تجزیه شیمیایی و مکانیکی آسیب پذیرند . از این رو حفاظت از غربال های ملکولی در برابر خرد شدن بسیار مهم است . مهمترین عامل آسیب دیدگی مکانیکی غربال های ملکولی تغییرات ناگهانی فشار و یا دما که به هنگام تغییر شرایط عملیاتی بستر از حالت جذب به حالت احیاء رخ می دهد ، می باشد .

غربال های ملکولی معمولا برای شستشوی نهایی گازهای ترش بکار برده می شوند و عموما پس از واحد شیرین سازی گاز ترش قرار می گیرند . بعنوان مثال ، با بکار گیری غربال های ملکولی ، COS درون پروپان را می توان تا حد 2 PPM کاهش داد .

معایب غربال های ملکولی برای شیرین سازی مایعات گازی ( جدا سازی CO2 , H2S ) به قرار زیر می باشد :

- محدودیت حجم خوراک ورودی به بستر

- بالا بودن هزینه عملیاتی نسبت به مابقی فرآیند های شیرین سازی

- دمای بالا جهت احیاء سازی بستر

- حجم سرمایه گذاری بالا بدلیل احداث مخازن موازی جهت عملیات مداوم

معروفترین شرکتهای سازنده غربال های ملکولی ، شرکتهای UNION CARBIDE و UOP می باشند .

انواع غربال های ملکولی شرکت union carbide عبارتند از :

PK – 29 1/16 PELLETS

13 X 1/16 PELLETS

از غربال های ملکولی فوق برای استخراج H2S ، مرکپتان ، آب و COS درون گازها ، گاز مایع خانگی ( LPG) و گاز طبیعی مایع ( LNG) استفاده می شود . نام تجارتی یکی از غربالهای ملکولی شرکت MOlSIV , VOP می باشد .

3- فرآیند اکسید روی :

فرآیند اکسید روی به لحاظ کاربردی تجهیزات شباهت زیادی به فرآیند اسفنجی دارد . واکنش شیمیایی اکسید روی با H2S به قرار زیر می باشد :

ZnO + H2S ® ZNS + H2O

سرعت واکنش فوق با کنترل پدیده نفوذپذیری قابل تنظیم بوده و عملیات واحد معمولا در دمایی بالاتر از 250 درجه فارنهایت صورت می گیرد . دمای بالا باعث افزایش سرعت نفوذ یون سولفید گردیده و بطور معمول ، از آن جهت پیشبرد سرعت واکنش استفاده می شود .

وابستگی زیاد فرآیند به پدیده نفوذپذیری بدان معناست که متغیرهای دیگر نظیر فشار و سرعت گاز تاثیر کمتری بر واکنش شیمیایی دارند .

عمر مفید بستر اکسید روی به میزان H2S درون کاز ورودی بستگی دارد و از 6 ماه تا چند سال در نوسان می باشد . به منظور گسترش محدوده اشباع شدن بسترها تا قبل از زمان تعویض آنها ، بسترهای اکسید روی بطور سری پشت سرهم قرار داده می شوند بدلیل مسائل زیست محیطی در دفع سولفور روی ، که بعنوان نمک فلز سنگین طبقه بندی می شود ، مقبولیت استفاده از این فرآیند تنزل یافته است .


تصفیه گاز تصفیه گاز
احمدرضا ملاحسینی پنج‌شنبه 23 دی 1395 ساعت 15:27
0 نظر