عنوان

شبیه‌سازی بستر کربن فعال برای جداسازی آلاینده‌های هیدروکربنی از جریان آمین

IR

۳۷۶۱پ

فارسی

IR

شبیه‌سازی بستر کربن فعال برای جداسازی آلاینده‌های هیدروکربنی از جریان آمین

[پایان‌نامه]

Simulation of activated carbon beds for the removal of hydrocarbon contaminants from amine streams

/امیررضا متقی‌طلب

: مهندسی شیمی

، ۱۳۹۸

۱۲۹ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

جدول، نمودار

کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی - طراحی فرآیند

۱۳۹۸/۰۶/۰۱

صنعتی سهند

واحد شیرین‌سازی گاز ترش یکی از واحدهای مهم صنعتی است که بدلیل کف‌زدگی حاصل از انتقال محصولات هیدروکربنی به فاز آمین با چالش‌هایی مواجه است .انتقال محصولات هیدروکربنی به فاز آمین علاوه بر اتلاف حلال، منجر به افزایش هزینه‌های عملیاتی واحد می‌گردد .برای اینکه واحد با بیشترین ظرفیت، کمترین ناپایداری و قابلیت اطمینان بالا کارکند نیازمند بستر کربن فعال است تا آلاینده‌ها را جذب کنند .از پارامترهای مهم در این فرآیند زمان اشباع بستر کربن فعال است .لذا شبیه‌سازی جذب آلاینده‌های هیدروکربنی توسط بستر کربن فعال از جریان آمین در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت .رویکرد حاکم بر شبیه‌سازی، شامل سه بخش است :تعادل بین محلول مورد نظر و جاذب، سینتیک حاکم بر فرآیند جذب سطحی و دینامیک بستر کربن فعال است .برای محاسبه تعادل از تئوری پلانی و اصلاحیه آن توسط هانسن استفاده شده است .در این روش فرض می‌شود که بین فاز توده مایع و فاز جذب شونده یک تعادل برقرار است .با محاسبه کسر مولی اجزاء در فاز جذب شونده و انتگراسیون، اختلاف بین کسر مولی فاز جذب شونده و فاز توده یک نقطه در منحنی ایزوترم حاصل می‌شود .با تغییر کسر مولی در فاز توده کل منحنی ایزوترم حاصل می‌شود .با داشتن ایزوترم جذب می‌توان با معادلات تجربی، مکانیسم‌های حاکم بر سینتیک جذب سطحی را تعیین کرد .این تحقیق نشان داده است که مکانیسم حاکم بر سینتیک نفوذ سطحی است و به این منظور ضریب انتقال جرم برای نفوذ سطحی محاسبه شد .برای ساده‌سازی معادله دیفرانسیل جزیی عدد پکلت جرمی محاسبه شد که به دلیل بالا بودن آن از عبارت پراکندگی محوری و با توجه به نسبت شعاع جاذب به شعاع بستر از تغییرات در راستای شعاعی صرف نظر شد .با استفاده از ایزوترم جذب، ضریب انتقال جرم برای نفوذ سطحی، روش‌های عددی و فرضیات ساده‌ساز می‌توان تغییرات غلظت در خروجی را با نرم‌افزار Aspen Adsim شبیه‌سازی کرد .در نهایت برای اعتبارسنجی مدل، نتایج شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی بسترهای موجود در پالایشگاه گاز فجر جم مقایسه گردیده است .نتایج حاصل از شبیه‌سازی برای اجزاء واحد ۱ فجر جم نشان داد که، خطای قابل قبولی برای زمان پیش‌بینی شده در غلظت معین و زمان آزمایش در همان غلظت وجود دارد .نتایج نشان داد که این واحد در عرض ۳ ماه اشباع می‌شود .برای اجزاء واحد ۲ فجرجم درصد خطا بین داده‌های آزمایشگاهی و پیش‌بینی مانند واحد ۱ قابل قبول است و زمان اشباع این واحد ۱ ماه می‌باشد .برای واحد ۳ که به مدت ۹ ماه در حال کار است پیش‌بینی نرم‌افزار حاکی از این امر است که این واحد در حدود ۸۰ روز اشباع می‌شود .در نهایت نتایج نشان داد که واحد ایلام در عرض ۲ ماه اشباع می‌شود .با نصف شدن دبی می‌توان ۲۵ روز به این زمان اضافه کرد این در حالی است که با نصف شدن تخلخل تنها ۱۰ روز به زمان اشباع بستر اضافه می‌شود .

The sour gas sweetening unit is one of the most important industrial units that faces challenges due to the foaming resulting from the transfer of hydrocarbon products to the amine phase. The transfer of hydrocarbon products to the amine phase, in addition to the solvent dissipation, leads to increased operating costs. For this unit to operate at its highest capacity, least instability and high reliability, it needs an active carbon bed to adsorb these pollutants. One of the important parameters in this process is the saturation time of the activated carbon bed. Therefore, simulation of adsorption of hydrocarbon pollutants by activated carbon beds from amine flow was investigated in this study. The approach for the simulation consists of three parts: the equilibrium between the desired solution and the adsorbent, the kinetic governing the surface adsorption process and the dynamics of the active carbon bed. Equilibruim calculations are based on Polanyis theory and Hansens modified theory. This method assumes that there is an equilibruim between the liquid phase and the adsorbed phase. By computing the mole fraction of the components in the adsorbed phase and the integration of the difference between the adsorbed phase fraction and the liquid phase, a point in the isotherm curve is obtained. By changing the molar fraction in the bulk liquid phase, the isotherm curve is obtained. By calculating the isotherm, the empirical equations can be used to calculate the mechanisms governing the adsorption kinetics. In this study it has been shown that the mechanism governing the adsorption kinetics is surface diffusion and for this purpose the mass transfer coefficient for surface diffusion was calculated. To simplify the partial differential equation, the mass Peclet number was calculated which due to its high value the axial dispersion and due to the ratio of the adsorbent radius to the bed radius, the radial direction changes were ignored. Using the adsorption isotherm, mass transfer coefficient for surface diffusion, numerical methods and simplified assumptions Aspen Adsim software, can be used to predict the outlet concentration of activated carbon beds. Finally, for the validation of the model, the simulation results are compared with the experimental data of the beds in the Fajr Jam Refinery. The simulation results for components of Fajr jam unit, have acceptable error between the predicted time for a given concentration and the test time at the same concentration. The results show that this unit becomes saturated after 3 month. For unit 2 like unit 1 the error be between the predicted and experimental data is acceptable and the saturation time for this unit is 1 month. For unit 3, which has been in operation for 9 months, the software predicts that it will saturate after 80 days. Finally, the results showed that the Ilam unit saturates within 2 months. If the flow rate is decreased by half the saturation time increases by 25 days and if the bed porosity in decreased by half the saturation time is increased by 10 days

ba

Simulation of activated carbon beds for the removal of hydrocarbon contaminants from amine streams

جذب سطحی

واحد شیرین‌سازی گاز طبیعی

تئوری پلانی

پیش بینی منحنی ایزوترم

سینتیک جذب سطحی

Adsorption, Natural gas sweetening unit, Polanyis Theory, Predicting the isthorem, Kinetic of adsorption, Aspen Adsim software

جذب سطحی، واحد شیرین‌سازی گاز طبیعی، تئوری پلانی، پیش بینی منحنی ایزوترم ،سینتیک جذب سطحی، نرم افزارAspen Adsim

متقی طلب، امیررضا

علیزاده، رضا، استاد راهنما

مقصودی، حافظ، استاد راهنما

بهجت، یعقوب، استاد مشاور

ایران

20230911

شیمی ،۲۰۸۹۵ ،۱۳۹۸

ن‌یمآ ن‌ایرج‍ زا ی‌نبرکوردیه‍ ی‌اهه‌دنیلاآ ی‌زاسادج‍ ی‌ارب‍ ل‌اعف‍ ن‌برک‍ رتسب‍ ی‌زاسه‌یبش‍.pdf

عادی

عادی

3761.pdf

pch20895.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۷۶۱

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y