در این روش، یک هیدروکربن مایع فرار به سیستم احیاء وارد میشود تا فراریت آب محلول در گلایکول را افزایش دهد و پس از تبخیر به عنوان گاز دفعکننده عمل میکند. مخلوط بخارات از ریبویلر گلایکول عبور کرده و وارد برج احیاء گلایکول میشود. در آن جا با گلایکول غنی و کندانسهای برگشتی از بخش بالای برج دفع که در بخش فرایند گلایکول معمولی راجع به آن صحبت شد، که به سمت پایین ستون احیاء در حرکت هستند، تماس مییابد. بخارات بالای برج به طور جزیی مایع و در یک جداساز[۱۵] جمع آوری میشود. بخارات هیدروکربنی مایع شده، فاز جدایی را ایجاد میکنند که به سیستم احیاء برگردانده میشوند. آب مایع از سیستم خارج میشود. با این روش نقطهی شبنم زیر ۱۵۰- بدست میآید. این تکنولوژی هم اکنون در اختیار شرکتهای خارجی تحت عنوان فرایند Drizo قرار داشته و نتایج مناسبی را داده است. تکنولوژی Drizo نمونهای از فرایندی است که در آن از عامل حلال دفعکننده استفاده میشود. این روش توسط Pearce و همکاران در سال ۱۹۷۲ ارائه شد[۱].
حلال و همهی اجزاء BTEX قبل از این که به هوا فرستاده شوند، در کندانسور پس از برج دفع کندانس میشوند. برتریهای این سیستم این است که تمام ترکیبات BTEX از بخار قبل از ورود به اتمسفر بازیابی میگردند. علاوه بر این خلوص گلایکول سبک به بیش از ۹۹/۹۹ درصد وزنی میرسد[۱۵]. تشریح کامل این روش در فصل ۳ آورده شده است.
شکل(۱-۵): فرایند نمزدایی باگلایکول به روش احیاء در خلاء[۱]
فصل دوم
مروری بر پژوهشهای پیشین
در سالهای پیش تحقیقات و مطالعاتی در ارتباط با رفتار تعادل فازی موادی مانند مخلوط آب، گلایکولها و برخی هیدروکربنها، انجام شده است. از جنبههای مهم در نمزدایی گاز طبیعی، تعیین مدل مناسبی برای تعادل فازی سیستم سه تایی آب-گلایکول-متان میباشد. اگر مدل مناسبی برای این سیستم داده شود، محاسبات مقدار گلایکول در گردش واحد، خلوص گلایکول رقیق[۱۶] و مقدار محتوای آب موجود در گاز فراوری شده به درستی پیش بینی میگردد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
در سال ۱۹۹۳ معادله حالتی برای سیستم آب-تریاتیلنگلایکول-متان ارائه شده است[۱۶]. برای سیستم آب-تریاتیلنگلایکول نیز دادههای گرافیکی vendors موجودند ولی این دادهها در غلظتهای پایین آب، جوابهای خوبی ارائه نمیکنند. به طور کلی غلظت آب در گاز طبیعی کم است، معمولاً این مقدار کمتر از % ۲/۰ مولی میباشد. همچنین غلظت تریاتیلنگلایکول در محلول رقیق آن بالاست و معمولاً بالاتر از ۹۸/۰ درصد و یا گاهی اوقات ۵/۹۹ درصد میباشد (هنگامی که غلظت آب موجود در گاز بسیار کم باشد). جهت طراحی صحیح و معقول واحد نمزدایی گاز طبیعی، به دادههای تعادلی سیستم آب-تریاتیلنگلایکول نیاز داریم.
Parrish et al. در مورد رفتار تعادل فازی آب- تریاتیلنگلایکول مطالعاتی انجام دادند [۱۷]. و دادههای تعادلی را که قبلاً توسط Herskowitz and Gottlieb [18]. ارائه شده بود را مورد بررسی قرار دادند و آنها را تأیید کردند. آنها ضرایب فعالیت آب را در تریاتیلنگلایکول در دو دمای ۶/۲۹۷ و ۶/۳۳۲ اندازهگیری کردند و مطابقت دادهها را با معادله
van Laar بررسی کردند. آنها متوجه شدند که تطابق دادهها خوب است، اما در غلظتهای خیلی پایین آب، نتایج خوبی حاصل نشد. Parrish در غلظتهای پایین آب، این مقادیر را اندازهگیری کرد.
همچنین Bestani and Shing [19] ضرایب فعالیت را در غلظتهای خیلی پایین اندازهگیری کردند ولی نتایج آنها ۱۳ تا ۱۷ درصد بیشتر از دادههایParrish بود. هنگامی که آنها برای دماهای بالا، مثلاً دمای ۱۵/۴۷۷ برونیابی انجام دادند، مقدار عددی ضرایب فعالیت آب بالاتر از یک بدست آمد.
Parrish et al دادههای ضرایب فعالیت را در حالت رقت زیاد را با نتایج HerskowitzGottlieb در غلظتهای محدود برای مدلFour-suffix Margules در تمام محدودههای دمایی و غلظت سیستم آب-تریاتیلنگلایکول تطبیق دادند ولی نتایج چندان قابل قبولی نگرفت، بنابراین خود معادلهای برای این سیستم دوتایی ارائه داد. این معادله ضریب فعالیت آب را در دمای ۱۵/۴۷۷، مقدار ۹۴۷۷/ . پیشبینی میکند که کمتر از یک است، اما انتظار میرود که این مقدار کمتر از۸/۰ باشد[۲۰]. اکنون معادله Parrish et al توسط GPSA پیشنهاد شده و در صنعت به کار میرود.
تعادل بخار-مایع برای سیستم بنزن-تریاتیلنگلایکول و تولوئن تریاتیلنگلایکول توسط Rawat و همکاران [۲۱]، از طریق آزمایش انجام شد و آنها ثابتهای معادلاتی چون NRTL و UNIQUAC را بدست آوردند.
Smith and Skiff [22] گزارش کردند هنگامیکه از فرایند ویژهای با افزودن حلال هیدروکربنی به برج دفع استفاده شود غلظت TEG به ۹۹/۹۹ خواهد رسید و محصول گاز طبیعی نقطه شبنمی در حدود ۱۰۰- تا ۱۴۰- خواهد داشت.
در سال ۲۰۰۵، Twu و همکاران معادله حالتی را که قبلاً ارائه کرده بودند جهت تعیین ضرایب فعالیت آب در تریاتیلنگلایکول برای محدودهی وسیعی از دما، فشار و ترکیب اجزاء ارائه دادند که از دقت بسیار خوبی برخوردار بود[۲۳،۲۴].
Twu et al.، معادلهای را برای سیستم چند جزئی برای ضریب فعالیت مایعات جهت کاربرد در معادله TST ارائه دادند. Twuدر سال ۲۰۰۵ معادلهی مذکور را بهبود بخشید و مقادیر ثابت آن را تعیین کرد[۲۵].
در سال ۲۰۰۶ Kontogeorgis et al. تعادل مایع-مایع را برای سیستم سه تایی حاوی گلایکولها-هیدروکربنهای آروماتیک-آب را تحت بررسی قرار دادند و نتایج آزمایشی را با مدل حاصل از معادله حالت Cubic-Plus-Association (CPA) مقایسه کردند[۲۶].
در سال ۱۹۷۲، Fowler فرایند جدید نمزدایی با تریاتیلنگلایکول با استفاده از تقطیر آزوتروپیک حلال تحت عنوان دریزو را پایه گذاری کرد[۲۷].
در سال ۱۹۷۲، Pearce به همراهchemical company Dow دریافتند میتوان به سیستم با نقطهی شبنم پایین دست یافت در صورتیکه از تقطیر آزوتروپیک تولوئن استفاده کرد، زیرا تقطیر آزوتروپیک گلایکول–آب، مقدار آب حاوی گلایکول را کاهش میدهد[۲۸].
در سال ۲۰۰۲، Lars Erik Qi, به شبیهسازی فرایند دریزو برای
meeting GPA Europe’s پرداخته است اما دادههای آن موجود نیست[۲۹].
در سال ۲۰۰۲، Tom Skiff به همراه همکارانش به اصلاح فرایند نمزدایی گاز Drizo پرداختند و فرایند پایدارتر و قابل اعتمادتری نسبت به نمونههای اولیه ایجاد کردند[۳۰].
مشکلات آلودگی هوا ناشی از واحدهای نمزدایی عملکننده به کمک تریاتیلنگلایکول توسط اکبر جوادی شریف در سال ۱۳۸۱ بررسی شد[۳۱].
برج جذب واحد نمزدایی گاز طبیعی توسط حسین پیر زاده [۳۲] در سال ١٣۸۴ و برج دفع توسط مینا جوشقانی [۳۳] در سال ١٣٨٣ شبیهسازی شد.
در سال ١٣٨۴سجاد خیامی فرایند نمزدایی از گاز طبیعی در برجهای آکنده و اثر عوامل مختلف در میزان نمزدایی را بررسی [۳۴] و توران همتی در سال ١٣٨۶ عملکرد برجهای نمزدایی سینیدار، آکندهی نامنظم و منظم و تعیین شرایط بهینهی جذب را مقایسه کرد[۳۵].
افزایش بازدهی برج احیاء واحد آبگیری فاز یک مجتمع پارس جنوبی نیز توسط راحله اصغری در سال ۱۳۸۷ انجام گرفت[۳۶].
علی خسروانی پور در سال ١٣٨٧ تعادل فازی حلال هیدروکربنی و محلول تریاتیلنگلایکول را به صورت تئوری و تجربی بررسی کرد[۳۷]. امکان استفاده از برجهای جذب آکندهی منظم به جای برجهای سینیدار واحد نمزدایی پالایشگاه گاز و اثر آن در کاهش نقطهی شبنم آبی گاز و کاهش هرزروی گلایکول و غلظت تزریق گلایکول به برج جذب نیز توسط حسین مؤمنی در سال ١٣٨۸بررسی شد[۳۸].
فصل سوم
افزایش عمل احیای گلایکول با افزودن حلال هیدروکربنی
۳-۱- مشخصات فرایند
در فرآیندهای معمول احیای گلایکول جهت افزایش بازدهی و جداسازی بهتر، مقداری گاز خشک به انتهای برج دفع تزریق میشود تا فشارجزئی بخار آب در فاز گاز کاهش داده شود و راندمان جداسازی افزایش یابد. از مشکلات عمدهی این روش این است که گاز عریانگر معمولاً به درون اتمسفر هرز میرود و هزینههای بیشتری را تحمیل میکند و باعث افزایش آلودگی محیط زیست میشود. یک روش سادهتر اما با بازده کمتر، تزریق یک گاز بی اثر مستقیماً به داخل ریبویلر است. بازیابی تحت شرایط خلأ گلایکول را تا حدود ۲-۹۹ درصد تغلیظ میکند اما امکان تأمین psig 250-200 بخار برای سیستم خلأ و هزینهی تولید بخار، استفاده از این روش را محدود کرده است. روش دیگری که جهت افزایش بازدهی برج دفع بکار میرود استفاده از مادهی هیدروکربنی است. این روش در شکل ۳-۱ نشان داده شده است. در این روش هیدروکربنهای مایع فرار به سیستم بازیافت گلایکول تزریق میشود. این هیدروکربنها فراریت آب را در محلول افزایش داده و پس از تبخیر نقش گاز عریانگر را در برج دفع گلایکول رقیق ایفا میکند. مخلوط بخارهای حاصل از این برج به ریبویلر برج دفع غنی وارد شده و از بالای برج خارج میشود. این مخلوط پس از خروج از بالای برج تماماً کندانس شده و در یک جداکننده جمع آوری میشود. هیدروکربنهای مایع از فاز غیر محلول جدا شده و به سیستم بازیافت بازگردانیده میشود و آب مایع نیز خارج میشود.
فرایندی که توسط شرکت شیمیایی Dow chemical company در اواسط دهه ۱۹۷۰ جهت نمزدایی گاز طبیعی ایجاد و توسعه داده شد، فرایند دریزو یا سوپردریزو نامیده میشود.
در این فرایند، هیدروکربنهای تولوئن و ایزواکتان به درون ریبویلر تزریق میشود و تا بالای برج بالا میرود و پس از کندانس شدن فاز بخار، این هیدروکربنها توسط یک جداکنندهی سهفازی جدا شده و بازگردانیده میشود. همچنین از مادهای مانند نرمالهپتان و ترکیبات BTEX به دست آمده از مرحله جذب نیز در مواردی استفاده میشود[۱].
شکل(۳-۱): فرایند دریزو جهت نمزدایی گاز طبیعی. (۱) برج جذب، (۲) کندانسور برگشتی، (۳) مبدل حرارتی گلایکول-گلایکول، (۴) تانک تبخیر ناگهانی، (۵) کندانسور بازیافت حلال، (۶) مخزن حلال بازیافت شده، (۷) فیلتر گلایکول، (۸) مبدل/ تانک، (۹) برج دفع گلایکول غنی، (۱۰) جوشآورندهی مجدد گلایکول، (۱۱) برج دفع گلایکول رقیق، (۱۲) کندانسورآب-حلال، (۱۳) جداکننده آب- حلال، (۱۴) پمپ حلال، (۱۵) فوق گرمکنندهی حلال، (۱۶) پمپ گلایکول، (۱۷) فیلتراکوستیک، (۱۸) خنککنندهی گلایکول[۱]
بنابر نقطهی شبنم گاز مورد نیاز و خلوص گلایکول، سه روش متفاوت برای احیای حلال عریانگر در حال چرخش، استفاده میشود.
۱- Drizo STD: آب آزاد از حلال توسط Coalescencer جدا میشود و گلایکولی با غلظت بالاتر از ۹۹٫۹۹۵ در صد وزنی و نقطه شبنم آبی تا ۶۰- ایجاد میکند. شکل (۳-۲)
۲- Drizo Plus: جریان حلال را به تبخیرکنندههای آزوتروپیک رفلاکس میکند و گلایکول رقیقی با غلظت ۹۹٫۹۹۷ درصد وزنی ایجاد میکند و منجر به نقطه شبنم آبی ۸۰- میشود.
۳- Drizo HP: حلال توسط Desiccant جامد خشک میشود. در این روش ثابت شده است که نقطه شبنم ۱۱۰- با گلایکول رقیق ۹۹٫۹۹۸ درصد وزنی قابل دستیابی است.
شکل (۳-۳) [۳۹].
شکل(۳-۲): احیای گلایکول با استفاده از فرایند دریزو استاندارد
شکل(۳-۳): احیای گلایکول با استفاده از فرایند دریزو پیشرفته
آبی که هنوز در مایع هیدروکربنی وجود دارد میتواند توسط Coalscer و یا بستههای انتخابی نمزدایی حلال ( Drizoو (Drizo HP جدا شود. خلوص گلایکول بالاتر از ۹۹/۹۹ درصد وزنی و بالاتر از ۹۹۸/۹۹در صد وزنی (Drizo HP) بدست میآید، بنابراین امکان وجود آب اضافی در گاز به کمتر از ppm1/0 میرسد.