وبلاگ

:
جاذب های رطوبت بخصوص جاذب های جامد، برای جذب بخار آب در عمل رطوبت زدایی در صنایع مختلف مانند صنایع غذایی، معدنی، نفت و پتروشیمی، دارویی و تهویه مطبوع نقش بسزایی را ایفا می کنند. از اینرو همواره خواص و کیفیت جاذب ها و بهبود کارایی آنها مدنظر بوده است. اخیرا برای افزایش راندکان کلی جذب از جاذب های ترکیبی استفاده می کنند. که براساس نوع مواد ترکیب شده و درصد آنها راندمان جذب تغییر خواهد کرد. شکل و اندازه منافذ ایجاد شده در کامپوزیت اثر بسیار زیادی روی میزان جذب بخار آب دارد.
افراد بسیاری در این زمینه فعالیت کرده اند. یوری آریستو و همکاران به عنوان پیشگامان در این موضوع مواد مختلفی را بررسی نموده و ایزوترم های آنها را به دست آورده اند. آنها ساختار مولکولی و تأثیرات مخرب و مفیدی که در اثر افزوذن ماده دیگر به وجود می آید بررسی کرده اند. آنها موادی مانند سولفات مس، سولفات منیزیم و سولفات سدیم را در ترکیب با سیلیکاژل بررسی کرده و اثراتی که در میزان جذب رطوبت، دمای احیاء و زمان احیاء می گذارد، بررسی نمودند. آنها دریافتند که با نشاندن یک ماده جاذب الرطوبه بر روی سطح یک جاذب رطوبت میزان جذب افزایش می یابد. دائو آزمایشاتی انجام داده و تأثیر استفاده از جاذب های ترکیبی را در یک سیستم تهویه مطبوع بررسی کرده است. او با استفاده از داده های تجربی نشان داد که استفاده از یک جاذب ترکیبی در یک سیستم تهویه مطبوع باعث کاهش مصرف انرژی جهت سردسازی می شود.

لاریسا نیز ترکیب کلرید کلسیم و سیلیکاژل به روش اشباع سازی را بررسی نموده و نتایج تجربی به دست آمده نشان داد که عمر مفید جاذب های ترکیبی به مراتب کمتر از جاذب های معمولی است و این به دلیل خرد شدن جاذب ها در هنگام احیاء می باشد. او نشان داد با اینکه افزایش قابل توجهی در ظرفیت جذب به وجود می آید، اما استفاده مکرر از جاذب در سیستم جذب باعث خرد شدن (degradation) جاذب می گردد.
علاوه بر تحقیقات انجام شده برای ترکیب دو یا چند ماده جاذب رطوبت، تحقیقاتی نیز جهت ترکیب با موادی که جاذب الرطوبه نیستند نیز صورت گرفته است. چون فرآیند جذب اصولا یک فرآیند گرمازا است این مواد بیشتر برای افزایش میزان انتقال حرارت در بستر صورت گرفته است. در تولید این مواد با نشاندن ماده جاذب بر روی یک ماده خنثی که دارای ظرفیت حرارتی بیشتری نسبت به ماده جاذب می باشد سعی می شود از افزایش دما در روی سطح جاذب به هنگام جذب جلوگیری گردد و با این عمل راندمان جذب افزایش یابد. روش تولید جاذب های ترکیبی از این دسته غالبا پیچیده تر از تهیه به روش اشباع سازی می باشد.
ویلما کوستا و جوز کنکالوس با استفاده از روش سل – ژل موفق به ساخت جاذب ترکیبی سیلیکاژل – تیتانا شدند. این جاذب می تواند تا دمای 600 درجه سانتیگراد را تحمل کند. این کامپوزیت با روش هیدرولیز دو مرحله ای در محلول اسیدی تهیه می گردد.
در این تحقیق سیستم به صورت یک بستر جاذب که جریان گاز مرطوب از درون آن عبور می کند در نظر گرفته می شود و مخلوط جاذب و ماده پایه به شکل محیط متخلخل میکروسکوپی که اندازه و نوع منافذ یکسان، یعنی منافذ محیط متخلخل، یکنواخت می باشد، فرض می شود و با استفاده از دیدگاه نفوذ ملکولی به داخل محیط متخلخل، مقدار جذب در آن مورد بررسی قرار گرفته و اثر پارامترهایی همچون درصد اختلاط و خواص و تخلخل ماده بر میزان جذب تعیین می گردد. همچنین تاثیر دما در میزان جذب نیز در نظر گرفته می شود.
به این ترتیب در ابتدا معادلات نفوذ در داخل محیط متخلخل به همراه موازنه های جرم و انرژی و شرایط مرزی مربوطه در حالت گذرا ارائه می شود و بعد از حل آنها، اثر پارامترهای مختلف بر روی جذب مشخص می گردد.
جاذب خالصی که برای بررسی فرآیند جذب انتخاب گشته، ماده سیلیکاژل می باشد. اگرچه سیلیکاژل مدت هاست که به عنوان جاذب مورد استفاده قرار می گیرد، اما جزئیات فرآیند انتقال رطوبت و حرارت درون ذرات سیلیکاژل هنوز کاملا مشخص نشده است. همچنین در این فرآیند کلرید لیتیم به عنوان افزودنی انتخاب شده است. پس از ساخت جاذب کامپوزیت و انجام آزمایش های لازم و بررسی پارامترها، فرآیند جذب مدلسازی خواهد شد.

:
در حدود شش دهه از ایده اتمر و تنی چند از محققان دیگر مبنی بر انجام همزمان واکنش و تفکیک در یک واحد عملیاتی می گذرد. شاید بتوان ایده آنها را یک پرسپکتیو تاریخی جالب توجه در زمینه تقطیر واکنشی دانست. چیزی که در سال های اخیر جالب به نظر می رسد، رشد اهمیت تجاری تقطیر واکنشی است. از سال 1992 تاکنون بیش از 300 مقاله و کتاب در این زمینه به چاپ رسیده است. اولین پتنت ها به دهه 1920 برمی گردد. اتمر و برمن از معدود کسانی هستند که اولین مقالات ژورنالی را در این زمینه به چاپ رسانده اند. اولین تحقیقات در این زمینه بیشتر در مورد واکنش های کاتالیستی هموژن نظیر استریفیکاسیون و هیدرولیز هستند و استفاده از کاتالیست های هتروژن در ستون های تقطیر واکنشی، پدیده جدیدتری محسوب می شود که ایده آن اولین بار در سال 1966 مطرح شد.
در این گزارش سعی بر آن شده تا برج های تقطیر واکنشی هرچه بهتر معرفی شده و نقاط ضعف و قوت آن شناخته گردد ضمنا انواع مدل های موجود برای مدل کردن این ستون ها معرفی و تشریح شده و خلاصه ای از کارهای انجام گرفته در زمینه مدلسازی و شبیه سازی فرایندهای مختلف به روش تقطیر واکنشی ارائه خواهد شد.
فصل اول: تقطیر واکنشی
1-1) تقطیر واکنشی چیست؟
یک واکنش برگشت پذیر نظیر A+B->C+D را در نظر بگیرید در حالی که نقاط جوش ترکیب شونده ها به ترتیب از کمترین تا بیشترین به

 صورت B , D , C , A می باشد. فلو – شیت معمول این فرایند شامل یک راکتور است که به دنبال آن مجموعه ای از ستون های تقطیر قرار دارند: شکل 1-1-الف را ببینید. مخلوط B,A به راکتور وارد می شود؛ در آنجا واکنش در حضور یک کاتالیست انجام می شود و به تعادل می رسد. تعدادی ستون تقطیر برای تولید محصولات D,C خالص مورد نیاز است. اجزاء واکنش نیافته B,A به داخل راکتور باز گردانده می شوند. اگر یک یا چند آزئوتروپ در مخلوط تشکیل شوند فرایند تقطیر می تواند بسیار پیچیده تر از تصویر نشان داده شده در شکل 1-1-الف باشد. مجموعه این فرایند می تواند توسط یک ستون تقطیر واکنشی (Reactive Distillation) جایگزین شود. ستون تقطیر واکنشی که از این به بعد جهت اختصار آن را تحت عنوان RD به کار می بریم، شامل یک بخش واکنشی در وسط و بخش های غیر واکنشی جذب و دفع در بالا و پایین می باشد. وظیفه بخش جذب بازیافت واکنش دهنده B از محصول C می باشد. در بخش دفع نیز واکنش دهنده A از محصول D دفع می شود. در قسمت واکنشی محصولات در محل جدا می شوند و تعادل را به سمت راست هدایت می کنند در نتیجه از وقوع واکنش های جانبی نامطلوب بین واکنش دهنده های A (یا B) با محصول C (یا D) جلوگیری به عمل می آید. برای یک ستون RD که به طور مناسب طراحی شده تقریبا می توان به تبدیل 100% رسید. هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی نیز به طور قابل توجهی کاهش می یابند.

برای واکنش کاتالیستی اسیدی بین ایزوبوتن و متانول برای تشکیل متیل ترت – بوتیل اتر (MTBE<- iso – butane + MeoH) مجموعه راکتور و جداساز، پیچیده تر از حالات دیگر است. راه اندازی RD تنها به یک ستون نیاز دارد به طوری که خوراک بوتن (شامل یک مخلوط N – بوتن که غیر واکنش دهنده است و ایزوبوتن که واکنش دهنده است) و متانول نزدیک به انتهای بخش واکنش دهنده وارد می شوند. ستون RD برای این واکنش در شکل 1-2-الف نشان داده شده است که قادر به ایجاد تبدیل نزدیک به 100% از مواد اولیه می باشد ضمن اینکه از تشکیل دی متیل اتر ناخواسته جلوگیری می کند. همچنین بعضی از آزئوتروپ ها در مخلوط نیز حذف می شوند.
برای هیدراسیون اتیلن اکساید به مونو – اتیلن گلایکول (EO+H2O->EG) طرح RD نشان داده شده در شکل 1-2-ب به دو دلیل سودمند است. نخست آنکه از واکنش جانبی EO+EG->DEG به علت اینکه غلظت EO در فاز مایع به دلیل فراریت بالای آن پایین نگه داشته می شود، ممانعت می شود. دیگر اینکه، گرمای بالای واکنش برای تبخیر مخلوط فاز مایع روی سینی مورد استفاده واقع می شود. برای ایجاد همان میزان انتخاب پذیری برای تولید EG در یک راکتور پلاگ فاز مایع معمول نیاز به استفاده از 60% آب اضافی می باشد. مزایای مشابه این برای هیدراسیون ایزوبوتن به ترت – بوتانول و هیدراسیون 2- متیل -2- بوتن به ترت – آمیل الکل وجود دارد.

زندگی در جهان امن و عاری از خطر همواره آرزوی همه انسانها بوده است و توجه به ایمنی بصورت تلاش برای بقاء در نهاد بشر وجود داشته است. بشر همواره در تلاش برای بهبود زندگی و سطح رفاه خود بوده و در این راه با ایجاد تغییر در طبیعت كوشیده تا منابع آن را در خدمت خود درآورد. فعالیت های صنعتی بخشی از تلاش انسان برای رسیدن به رفاه بیشتر است. اما در اثر این تغییرات و گسترش این نوع فعالیت ها مخاطرات خاصی كه ناشی از تغییر در نظام رایج طبیعت است، نیز بوجود آمده است. با گذر زمان و رشد فعالیت های صنعتی، مخاطرات مربوط به این فعالیت ها نیز رشد داشته است. امروزه داشتن محیطی امن و صنایعی عاری از خطر به عنوان دغدغه ای بزرگ برای عامه مردم و علی الخصوص متخصصین و صنعتگران مطرح است. در این میان صنایع نفت و گاز به علت گستردگی فراوان، حجم عظیم سرمایه درگیر، مخاطرات فراگیر و تعداد زیاد افرادی كه در این صنایع در حال فعالیت می باشند، همواره كانون توجه بوده و تلاش گسترد های در راستای

 ایمنی بیشتر این شاخه از صنعت در جهان صورت گرفته است. یكی از مشكلات سرمایه گذاری در ایمنی تأسیسات صنعتی تعیین بهترین شیوه سرمایه گذاری برای به حداكثر رساندن تأثیر آن است. با توجه به تعداد زیاد سناریوهای حوادث و محدود بودن بودجه ضروری است، معیاری معتبر برای تصمیم گیری و اولویت بندی ریسك در دسترس باشد. ابعاد ناخوشایند حوادث توسط معیارهای ریسك نشان داده می شوند. امروزه در بسیاری از زمینه های مدیریت از جمله در ایمنی صنعتی تصمیم گیری در چارچوب مدیریت ریسك انجام میشود. ارزیابی ریسك حوادث در واقع ابزار مدیریت ریسك بشمار می رود و به كمك آن می توان گزینه های مختلف تمهیدات ایمنی و اثرات آنرا در ارتقاء سطح ایمنی در واحدهای صنعتی بررسی نمود. ارزیابی ریسك كاربرد وسیعی در صنایع فرایندی مانند نفت و گاز دارد. در جریان ارزیابی كمی ریسك حوادث مهم شناسایی و برای حذف و یا كاهش آنها چاره اندیشی می شود. اولویت بندی بر مبنای ریسك و سپس با مقایسه سطح ریسك ها با معیارهای بین المللی امكان پیشگیری و یا كاهش اثر حوادث اصلی را فراهم می سازد. یكی از مهمترین و اساسی ترین مراحل در ارزیابی و مدیریت ریسك تحلیل پیامدها می باشد. در این مرحله ابعاد حوادث و میزان تأثیر آنها بر انسان و محیط زیست تعیین می شود. برخلاف دیگر مراحل ارزیابی ریسك مانند شناسایی و ارزیابی مخاطرات، به تحلیل پیامدهای حوادث واحدهای صنعتی در كشور ما كمتر پرداخته شده است. با توجه به مخاطرات عمده و نقاط بحرانی فراوانی كه در واحدهای فرایندی مانند واحد آیزوماكس وجود دارد، جهت بررسی و تحلیل پیامدها این واحد در پالایشگاه نفت بندرعباس انتخاب شده است و با استفاده از روش های نوین تحلیل پیامد نقاط بحرانی و حادثه خیز این واحد شناسایی و تخلیه و پخش مواد شیمیایی در این واحد مدل سازی شده اند. با انجام مدل سازی و مشخصشدن مناطق درگیر در حادثه امكان تعیین میزان تلفات و صدمات جانی و خسارت به تجهیزات، ساختمانها و اماكن پرتردد میسر می گردد. یكی از نكات مهم در مرحله مدلسازی انتخاب مدل مناسب برای شبیه سازی واقع بینانه پخش مواد می باشد. امروزه اینگونه مدل سازی ها در قالب نر مافزارهای حرفه ای مانند PHAST صورت می گیرد. استفاده از این نرم افزار امكانات گسترده ای برای ثبت نتایج، تهیه انواع نمودارها و جداول، تلفیق این نتایج با نقشه های مقیاس دار منطقه و قابلیت اتصال به نرم افزارهای اطلاعات جغرافیایی را فراهم می آورد. به همین دلیل در كلیه مراحل مدلسازی از نرم افزار PHAST استفاده شده است. در فصل اول انواع مفاهیم كاربردی در زمینه مدیریت و ارزیابی ریسك نشان داده شده است. در فصل دوم مراحل ارزیابی و مدیریت ریسك به همراه معیارهای معتبر ارزیابی ریسك مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل سوم نحوه محاسبه میزان تكرارپذیری خطا برای انواع حوادث در تجهیزات فرایندی آورده شده است. در فصل چهارم تحلیل پیامدهای حوادث (آنالیز پیامد)، مراحل انجام آن، چگونگی انتخاب سناریوها و انواع نرم افزارهای مهمی كه در ارتباط با مدلسازی حوادث استفاده میشوند، نشان داده شده است. از آنجائیكه در كلیه مراحل مدلسازی در این واحد از نرم افزار PHAST استفاده شده است، در ادامه این نرمافزار بطور مفصل و همراه با مثال شرح داده شده است. در فصول پنجم، ششم و هفتم انواع حوادث مهم و رایج در واحدهای فرایندی (آتش، انفجار و رهایش مواد سمی) مورد نقد و بررسی قرار گرفته است. در فصل هشتم انواع مدلهای تخلیه و پخش مواد به همراه روابط مربوطه و كاربرد آنها نشان داده شده است. در فصل نهم معرفی اجمالی از پالایشگاه نفت بندرعباس صورت گرفته است. در فصل دهم به شرح فرایند واحد آیزوماكس پالایشگاه نفت بندرعباس پرداخته شده است. در فصل یازدهم با انتخاب نقاط بحرانی و حادثه خیز سناریوهای حوادث انتخاب و با كمك نرم افزار PHAST  مدلسازی شده اند و در نهایت میزان تلفات و پیامدهای ناشی از وقوع این حوادث مورد بررسی قرار گرفته اند.

:
تكنولوژی تولید آروماتیك ها به عنوان یكی از حلقه های اصلی در تولیدات بالادستی صنعت پتروشیمی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای این منظور بدون توجه به نوع دانش فنی در فرآیند تولید قبل از انجام هر عملیاتی خوراك خام كه می تواند نفتا، بنزین پیرولیز و یا میعانات گازی باشد مورد تصفیه و تفكیك قرار می گیرد تا قلب خوراك مورد نظر عاری از تركیبات نامطلوب برای تولید و جداسازی آروماتیك ها مورد استفاده قرار گیرد.
لذا با توجه به دانش منحصر به فرد و در اختیار شركت های خارجی در صنایع بالادستی، لزوم طراحی و تحلیل مجدد این لیسانس ها برای شناخت تكنولوژی های موجود و در نتیجه انتقال و تولید تكنولوژی بیش از پیش احساس میگردد تا بدین ترتیب گام های موثرتری در این زمینه در كشور برداشته شود.
هدف این پروژه، ارائه محاسبات Sizing و Rating برج T-2002 Second Splitter Column همراه با محاسبات دستی با استفاده از استاندارد های مربوطه، شرح فلسفه كنترل این برج، شبیه سازی استاتیك و دینامیك این برج در بخش فوق و همچنین تحلیل شرایط عملیاتی و فرآیندی بخش Second splitter واحد Gas Condensate Prefractionation در مجتمع پتروشیمی برزویه میباشد.
فصل اول: کلیات

1-1) هدف
در مجتمع پتروشیمی برزویه، از خوراك میعانات گازی (شامل هیدروكربن های +C3-C10) برای تولید آروماتیك ها (BTX) استفاده میشود. لذا برای انجام این كار ابتدا در واحد Gas Condensate Prefractionation باید میعانات گازی به سه برش سبك، میانی و سنگین تفكیك گردد كه این مهم توسط دو برج تقطیر بدین ترتیب صورت می گیرد كه در برج تقطیر اول (T-2001) برش های -C6 از میعانات گازی جدا شده و برش باقی مانده برای جداسازی برش C6-C9 از برش +C10 به برج تقطیر T-2002 فرستاده می شود.
هدف این پروژه، ارائه محاسبات Sizing و Rating برج T-2002 همراه با محاسبات دستی با استفاده از استاندارد های مربوطه، شرح فلسفه كنترل این برج، شبیه سازی استاتیك و دینامیك این برج در بخش فوق و همچنین تحلیل شرایط عملیاتی و فرآیندی می باشد.
2-1) پیشینه تحقیق
تكنولوژی تولید آروماتیك ها به عنوان یكی از حلقه های اصلی در تولیدات بالادستی صنعت پتروشیمی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای این منظور بدون توجه به نوع دانش فنی در فرآیند تولید قبل از انجام هر عملیاتی خوراك خام كه می تواند نفتا، بنزین پیرولیز و یا میعانات گازی باشد مورد تصفیه و تفكیك قرار می گیرد تا قلب خوراك مورد نظر عاری از تركیبات نامطلوب برای تولید و جداسازی آروماتیك ها مورد استفاده قرار گیرد.
لذا با توجه به دانش منحصر به فرد و در اختیار شركت های خارجی در صنایع بالادستی، لزوم طراحی و تحلیل مجدد این لیسانس ها برای شناخت تكنولوژی های موجود و در نتیجه انتقال و تولید تكنولوژی بیش از پیش احساس میگردد تا بدین ترتیب گام های موثرتری در این زمینه در كشور برداشته شود.
3-1) روش كار و تحقیق
روش تحقیق مبتنی بر اطلاعات و داده های واقعی بر گرفته از نمونه های صنعتی و محیط های آزمایشگاهی موجود در صنعت پتروشیمی كشور و همچنین انطباق آن با روش های محاسباتی دستی و نرم افزارهای شبیه سازی كامپیوتری می باشد.
روش گردآوری اطلاعات به صورت كتابخانه ای، استفاده از شبكه های كامپیوتری و اطلاعات موجود در صنعت پتروشیمی است و اطلاعات مورد نظر توسط صنعت و استاد راهنما در اختیار دانشجو قرار خواهد گرفت. روش تجزیه و تحلیل اطلاعات به صورت تجزیه و تحلیل نرم افزاری بر پایه محاسبات دستی و برنامه های شبیه سازی كامپیوتری میباشد.

:
یک واحد شیمیایی، ترکیبی از واحدهای فرآیندی (راکتورها، مبدل های حرارتی، پمپ ها، برج های تقطیر و…) می باشد که به روشی سیستماتیک و معقول با یکدیگر مرتبط هستند. هدف کلی واحدهای شیمیایی عبارتست از تبدیل مواد اولیه به محصول مطلوب با استفاده از منابع انرژی موجود در اقتصادی ترین روش.
در طول عملیات، یک واحد شیمیایی باید خواسته های تحمیل شده به وسیله طراحان، شرایط تکنیکی، اقتصادی و اجتماعی را در حضور مزاحمت های خارجی ارضاء کند. این نیازها به شرح زیر است:
– ایمنی: عملیات ایمنی فرآیندهای شیمیایی که نیاز اولیه می باشد که سلامت افراد حاضر در واحد و همچنین روند توسعه اقتصادی را تضمین می کند. بنابراین دماها، فشارها، غلظت مواد و عوامل دیگر در فرآیند باید در محدوده مجاز کنترل شود.
– خصوصیات محصول: یک واحد شیمیایی باید محصولی را تولید کند که از لحاظ کیفیت و کمیت در شرایط مطلوب باشد.

– قوانین محیط زیست: ممکن است قوانین گوناگونی مشخص کنند که درجه حرارت ها، غلظت مواد و دبی مواد زائد از یک واحد باید در محدوده معینی باشد.
– شرایط عملیاتی: دستگاه های مورد استفاده در یک واحد شیمیایی محدودیت هایی دارند که از عملیات آنها جلوگیری می کنند، چنین محدودیت هایی باید در پروسس یک واحد ارضاء شود. به طور مثال پمپ ها باید در NPSH معین کار کنند و یا مخازن نباید سرریز شوند یا خالی نمانند و…
– اقتصاد: عملیات یک واحد باید با شرایط بازار مطابقت داشته باشد که شامل موجود بودن مواد اولیه و تقاضا برای محصول می باشد. بنابراین لازم است که شرایط عملیاتی به گونه ای کنترل شود که هزینه ها حداقل و سود حداکثر باشد.
شکست حرارتی یکی از مهمترین فرآیندهای پتروشیمی است. زیرا محصولات حاصل از فرآیند به طور عمده به عنوان مواد اولیه و واسطه در تولید دیگر محصولات پتروشیمی به کار می روند.
یک سیستم پیرولیز هیدروکربن ها معمولا از پیچیدگی های زیادی برخوردار نیست و شامل یک کوره شکست حرارتی است که در آن به خوراک حرارت داده می شود تا به مخلوطی از اولفین ها و آروماتیک ها تبدیل شود سپس محصولات حاصله وارد یک سیستم سرد کننده یعنی مبدل خط انتقال (Tle) می گردد و در آنجا جریان خروجی از کوره به سرعت به دمای پایین تر از دمای شکست حرارتی وارده می شود و از طریق کمپرسور به بخش های تخلیص و تقطیر فرستاده می شود.