فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                      صفحه
چکیده ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
فصل اول : انواع ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع و روش‌های جداسازی آن‌ ها………………………………….3
1-1- انواع ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع…………………………………………………………………………….4
1-1-1- ناخالصی‌های اصلی و عمده………………………………………………………………………………………………….5
1-1-2- ناخالصی‌های فرعی و متحمل………………………………………………………………………………………………7
1-2- دلایل جداسازی ناخالصی‌های اصلی سولفور موجود در گاز مایع…………………………………………………..8
1-3- روش‌های جداسازی ناخالصی‌های سولفور موجود در گاز مایع………………………………………………………9
1-3-1- فرایندهای خشک……………………………………………………………………………………………………………..13
1-3-1-1- فرایندهای خشک احیاناپذیر…………………………………………………………………………………………..13
1-3-1-2- فرایندهای خشک احیاپذیر…………………………………………………………………………………………….15
1-3-1-3- فرایندهای خشک هیبریدی…………………………………………………………………………………………..17
1-3-2- فرایندهای مرطوب……………………………………………………………………………………………………………18
1-3-2- 1- سولفورزدایی با حلال‌های شیمیایی (آمین‌ها)………………………………………………………………….19
1-3-2-2- سولفورزدایی با حلال‌های فیزیکی………………………………………………………………………………….20
1-3-2-2-1- حلال فیزیکی سلکسول……………………………………………………………………………………………21
1-3-2-2-2- محلول‌های سودسوزآور…………………………………………………………………………………………….23
1-3-2-3- سولفورزدایی با حلال‌های هیبریدی………………………………………………………………………………..24
1-3-3- جمع‌بندی فرایندهای شیرین‌سازی گاز مایع…………………………………………………………………………25
فصل دوم : فرایند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود……………………………………………………………….28
2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..29
2-2- شرح فرایند مرکاپتان‌زدایی از گاز مایع توسط سود…………………………………………………………………….29
2-2-1- شرح فرایند واحد استخراج پروپان……………………………………………………………………………………….29
2-2-2- شرح فرایند واحد استخراج بوتان………………………………………………………………………………………..30
2-2-3- شرح فرایند واحد احیا کاستیک…………………………………………………………………………………………..32
2-3- واکنش‌های فرایند مرکاپتان‌زدایی توسط سود…………………………………………………………………………..33
2-3-1- واکنش‌های اصلی……………………………………………………………………………………………………………..33
2-3-2- واکنش‌های فرعی…………………………………………………………………………………………………………….35
2-4- کاتالیست فرایند مرکاپتان‌زدایی توسط سود……………………………………………………………………………..38
2-5- بررسی عوامل مؤثر بر فرایند استخراج مركاپتان­ها و تصفیه گاز مایع…………………………………………..40
2-5-1- تعادل فازها و یونیزاسیون اسیدها و بازهای موجود………………………………………………………………..40
2-5-1-1- تعادل اسیدها و بازهای موجود در فاز آبی………………………………………………………………………..41
2-5-1-2- تعادل بین فازهای هیدروكربنی و آبی……………………………………………………………………………..43
2-5-2- تأثیر نوع مرکاپتان بر فرایند استخراج………………………………………………………………………………….48
2-5-3- تأثیر غلظت محلول هیدروکسید بر فرایند استخراج و واكنش تبدیل مرکاپتان‌ها به مرکاپتایدهای‌سدیم………………………………………………………………………………………………………………………….50
2-5-4- مقدار سود مصرفی موردنیاز………………………………………………………………………………………………..52
2-5-5- تأثیر دما بر فرایند استخراج………………………………………………………………………………………………..55
2-5-6- روابط تجربی ارائه‌شده برای ضرایب توزیع و استخراج…………………………………………………………..56
2-5-7- جمع‌بندی عوامل مؤثر بر فرایند استخراج مرکاپتان از گاز مایع………………………………………………60
2-6- عوامل مؤثر بر فرایند احیا سود………………………………………………………………………………………………..61
2-6-1- تأثیر غلظت سود بر واکنش تبدیل مرکاپتایدهای‌سدیم به دی‌سولفیدها…………………………………..61
2-6-2- تأثیر غلظت سود بر حلالیت کاتالیست در محلول سود………………………………………………………….63
2-6-3- تأثیر غلظت سود بر نفوذ مرکاپتایدها و رادیکال‌های آزاد……………………………………………………….64
2-6-4- تأثیر دما بر واکنش اکسیداسیون مرکاپتایدهای‌سدیم…………………………………………………………….65
2-6-5- تأثیر دما بر فعالیت کاتالیست در محلول سود……………………………………………………………………….66
2-6-6- تأثیر ساختار مولکولی مرکاپتان بر سرعت واکنش…………………………………………………………………68
2-6-7- تأثیر روش تهیه محلول کاتالیست توزیع‌شده در سود بر سرعت واکنش………………………………….68
2-6-8- تأثیر محیط گازی بر فعالیت کاتالیست CoSPc و سرعت واکنش………………………………………….70
2-6-9- تأثیر سرعت اختلاط محلول کاتالیستی سود و هوا بر سرعت واکنش اکسیداسیون مرکاپتایدسدیم………………………………………………………………………………………………………………………………..71
2-6-10- جمع‌بندی عوامل مؤثر بر فرایند احیا سود………………………………………………………………………….71

فصل سوم : نتایج تحقیقات پیشین روی فرایند شیرین‌سازی گاز مایع با محلول فیزیکی سود………………………73
فصل چهارم : تشریح شبیه‌سازی و بررسی نتایج حاصل از آن……………………………………………………………………77
4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..78
4-2- تشریح شبیه‌سازی…………………………………………………………………………………………………………………81
4-3- مقایسه نتایج شبیه‌سازی با مقادیر طراحی………………………………………………………………………………..89
4-4- بهینه‌سازی متغیرهای علمیاتی بخش احیاء سود………………………………………………………………………..91
4-4-1- مقدار بهینه هوای ورودی به بستر اكسیدایزر برای احیاء سود………………………………………………….91
4-4-2- مقدار بهینه غلظت محلول سود ورودی به بستر اکسیدایزر برای احیاء سود……………………………..93
4-4-3- مقدار بهینه برای دمای اکسیدایزر……………………………………………………………………………………….95
فصل پنجم : جمع‌بندی مطالب و نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………….96
فهرست منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………..100
فهرست منابع غیرفارسی……………………………………………………………………………………………………………………..101
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………….104
صفحه عنوان به زبان انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………….105
فهرست جداول
عنوان                                                                                                                      صفحه
جدول 1-1- حداکثر غلظت مجاز برای مرکاپتان‌های سبک و سولفیدهیدروژن…………………………………………….9
جدول 1-2- انواع جاذب‌ها یا حلال‌های مورداستفاده در فرایندهای شیرین‌سازی گاز مایع………………………….10
جدول 1-3- توانایی جاذب‌ها و حلال‌های مختلف در جداسازی ناخالصی‌های سولفور…………………………………11
جدول 1-4- حلالیت نسبی گازهای مختلف در حلال سلکسول……………………………………………………………….22
جدول 1-5- هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌گذاری موردنیاز برای شیرین‌سازی pbsd 10000 سوخت جت توسط دو فرایند شیرین‌سازی با سود و شیرین‌سازی با کمک غربال‌های مولکولی………………………………………………..27
جدول 2-1- ثابت تعادلی برای واکنش سولفیدکربنیل و آب……………………………………………………………………..37
جدول 2-2- مقایسه فعالیت و پایداری انواع کاتالیست‌های مورداستفاده در شیرین‌سازی برش‌های هیدروکربنی سبک توسط محلول سودسوزآور…………………………………………………………………………………………………………….39
جدول 2-3- ثابت یونیزاسیون اسیدهای موجود در تركیبات نفتی در دمای 34 درجه سانتی‌گراد……………………43
جدول 2-4- مقدار اکتیویته آب در غلظت‌های مختلف محلول سود در دمای 32 درجه سانتی‌گراد……………….45
جدول 2-5- ضریب استخراج KE برای مرکاپتان‌ها و سولفیدهیدروژن بر اساس کار yabroff…………………….47
جدول 2-6- ثابت‌های معادله (2-7)……………………………………………………………………………………………………..47
جدول 2-7- حلالیت مرکاپتان‌ها در آب خالص در دمای 20 درجه سانتی‌گراد……………………………………………48
جدول 2-8- ماتریس طراحی و نتایج آزمایشگاهی…………………………………………………………………………………..54
جدول 2-9- مقدار ثابت A برحسب نوع مرکاپتان برای معادله (2-17)……………………………………………………..57
جدول 2-10- مقدار ثابت B برای معادله (2-18)……………………………………………………………………………………58
جدول 2-11- میزان جذب CO+2 به‌عنوان جزء فعال کاتالیست و مقدار تبدیل پروپیل مرکاپتایدسدیم به دی‌سولفید در محلول سود……………………………………………………………………………………………………………………..64
جدول 4-1- مقایسه نتایج طراحی شركت اكْسِنس با نتایج شبیه‌سازی فعلی برای جریان سود ورودی به اكسیدایزر و سود احیاشده خروجی از آن………………………………………………………………………………………………….89
جدول 4-2- مقایسه نتایج طراحی شركت اكْسِنس با نتایج شبیه‌سازی فعلی برای سود احیاشده برگشتی به واحدهای استخراج………………………………………………………………………………………………………………………………..90
جدول 4-3- مقایسه نتایج طراحی شركت اكْسِِنْس با نتایج شبیه‌سازی فعلی برای جریان هوای خروجی از مخزن جداکننده دی‌سولفیداویل از سود…………………………………………………………………………………………………..90
فهرست اشکال
عنوان                                                                                                                      صفحه
شکل 2-1- دیاگرام جریان بخش استخراج…………………………………………………………………………………………….31
شکل 2-2- دیاگرام جریان بخش احیاء سود…………………………………………………………………………………………..32
شکل 2-3- ساختار مولکولی کاتالیست سولفونیتدکبالت‌فتالوسیانین…………………………………………………………..38
شکل 2-4- مقایسه بین مقادیر ضریب استخراج (KE) تجربی و تئوری به‌دست‌آمده از معادله (2-10)………46
شکل 2-5- حلالیت نرمال‌مرکاپتان‌ها در آب و توزیع مرکاپتان‌ها بین فاز هیدروكربنی ایزواکتان و فاز آبی محلول سود 5/0 نرمال…………………………………………………………………………………………………………………………49
شکل 2-6- اثر مقدار و غلظت محلول سود در استخراج مرکاپتان‌ها………………………………………………………….51
شکل 2-7- تغییرات ویسکوزیته محلول سود با غلظت آن……………………………………………………………………….51
شکل 2-8- تأثیر غلظت سود بر واکنش پروپیل‌مرکاپتان و سود………………………………………………………………..52
شکل 2-9- قابلیت اشباع سود توسط مرکاپتان‌ها (Y’2, Y2)، به‌عنوان یک عامل محدودكننده، برحسب غلظت محلول سود………………………………………………………………………………………………………………………………………….53
شکل 2-10- اثر درجه حرارت بر روی ضریب استخراج متیل و اتیل مرکاپتان‌ها برای سیستم ایزواكتان و محلول سود 25/4 مولار………………………………………………………………………………………………………………………..55
شکل 2-11- اثر درجه حرارت بر روی ضریب استخراج بوتیل‌مركاپتان در سیستم ایزواكتان و محلول سود 5/0 نرمال………………………………………………………………………………………………………………………………………………….56
شکل 2-12- مقدار متغیر B مربوط به معادله 2-18 برحسب مولاریته سود……………………………………………….59
شکل 2-13- ضریب استخراج KE برای مرکاپتان‌های C2,C1 در سیستم ایزواکتان و محلول سود………………60
شکل 2-14- تأثیر غلظت سود بر واکنش اکسیداسیون پروپیل مرکاپتایدهای‌سدیم به دی‌سولفیداویل………….62
شکل 2-15- طیف ماوراءبنفش کاتالیست CoSPc برای 100 میلی‌لیتر محلول سود با غلظت‌های مختلف…..63
شکل 2-16- تغییرات چسبندگی محلول سود با غلظت آن………………………………………………………………………65
شکل 2-17- تأثیر دما بر واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم (سایر پارامترهای عملیاتی ثابت)………..65
شکل 2-18- مقدار جذب جزء فعال کاتالیست (CO+2) و درنتیجه فعالیت کاتالیست بر اساس دما و زمان نگهداری کاتالیست……………………………………………………………………………………………………………………………….66
شکل 2-19- تأثیر دمای نگهداری کاتالیست بر سرعت واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم…………….67
شکل 2-20- تأثیر ساختار مولکولی مرکاپتایدهای‌سدیم بر واکنش اکسیداسیون آن‌ ها…………………………………68
شکل 2-21- مقایسه مقدار جذب امواج ماوراءبنفش و درنتیجه فعالیت کاتالیست برای محلول کاتالیستی سود تهیه‌شده به روش‌های مختلف……………………………………………………………………………………………………………….69
شکل 2-22- تأثیر روش تهیه محلول سود و کاتالیست بر سرعت واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم……………………………………………………………………………………………………………………………………..69
شکل 2-23- فعالیت کاتالیست سولفونیتدکبالت‌فتالوسیانین در مجاورت محیط‌های گازی مختلف………………..70
شکل 2-24- تأثیر سرعت اختلاط بر واکنش اکسیداسیون پروپان مرکاپتایدسدیم………………………………………71
شکل 4-1- تکمیل اطلاعات ضروری در پوشه Setup……………………………………………………………………………81
شکل 4-2- انتخاب مواد تشکیل‌دهنده جریان‌ها……………………………………………………………………………………..82
شکل 4-3- انتخاب مدل ترمودینامیکی…………………………………………………………………………………………………84
شکل 4-4- تکمیل پوشه مشخصات جریان‌ها………………………………………………………………………………………..85
شکل 4-5- تکمیل پوشه مشخصات تجهیزات……………………………………………………………………………………….86
شکل 4-6- تعریف استوکیومتری واکنش‌ها……………………………………………………………………………………………87
شکل 4-7- تکمیل سربرگ مربوط به ضرایب تعادل واکنش‌ها…………………………………………………………………88