دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه137
بخشی از فهرست مطالب
چکیده:
با توجه به پیچیدگی واحدهای الفینی، آلاینده های زیست محیطی این واحدها نیز متنوع بوده که مهمترین آنها عبارتند از: NOx, Co2, Tar Water و Spent Caustic ، که Spent Caustic تولیدی در بین آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این تحقیق بجای بررسی راههای تصفیه این آلاینده، نحوه و مدیریت تولید آن با توجه به شرایط واحد مورد ارزیابی قرار گرفته است.
در ابتدا کلیه عوامل موثر بر کیفیت کاستیک مصرفی خروجی از برج شستشوی کاستیک شناسایی و مورد ارزیابی قرار گرفتند، که این عوامل عبارتند از: ناخالصی های موجود در خوراک واحد الفین، میزان تزریق دی متیل دی سولفاید به کوره ها، ترکیب درصد خوراک، اختلاف دمای گاز تبدیل شده با محلول کاستیک، روش اجرایی کف روبی برج شستشوی کاستیک و غلظت کاستیک پایین برج.
پس از بررسی و مطالعه عوامل مذکور، نتایج زیر حاصل گردید:
- با افزایش میزان تزریق DMDS مقدار مرکاپتیدها در پساب خروجی نیز افزایش یافت.
- میزان نشست بنزین پیرولیز با غلظت کاستیک درون برج رابطه مستقیم دارد.
- هر چه میزان نفتنها در خوراک مایع ورودی بیشتر باشد میزان 1و3 بوتادین که یکی منابع تشکیل ماده Red Oil می باشد، نیز افزایش می یابد.
- با افزایش ترکیبات اکسیژن دار در خوراک ورودی میزان تشکیل استالدهید که یکی منابع تشکیل ماده Red Oil می باشد، نیز افزایش می یابد.
- با توجه به نتایج آزمایشگاه مشخص گردید که در تشکیل ماده Red Oil ، 1و3 بوتادین از مکانیسم رادیکال آزاد و استالدهید از مکانیسم کندانس شدن آلدهیدی پیروی می کند.
تغییراتی در شرایط فرایندی و عملکردی واحد ایجاد گردید که نتایج حاصل از این تغییرات حاکی از کاهش گرفتگی های سیستم خنثی سازی کاستیک مصرفی و متعاقب آن کاهش هزینه های تعمیراتی سیستم و همچنین بازیافت مواد هیدوکربنی همراه کاستیک مصرفی و افزایش سود آوری واحد بود.
کلمات کلیدی:کاستیک مصرف شده، گاز تبدیل شده، الفین،ماده پلیمری Red oil، سیستم خنثی سازی، بنزین پیرولیز، برج شستشوی کاستیک.
مقدمه:
صنایع نفت و پتروشیمی در ایران تحولات و دگرگونیهای فراوانی داشته است. تحولاتی که این صنعت عظیم را رفته رفته به صنعت اول کشور تبدیل کرده است، بطوریکه تولید انواع محصولات پتروشیمی و پلیمری در کشور هر سال رو به افزایش میباشد. با توجه به دارا بودن یکی از بزرگترین میدانهای گازی جهان، و همچنین به منظور دستیابی به ظرفیتهای بالای تولید، سرمایه گذاریهای بسیار خوبی در این زمینه صورت گرفته است که از آن جمله میتوان به مجتمعهای تاسیس شده در مناطق ویژه عسلویه و ماهشهر اشاره کرد.
با توجه به ظرفیتهای تولید این مجتمعها که در جهان منحصر به فرد هستند، بررسی و کنترل پارامترهای مربوط به محیط زیست و آلایندههای آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است.
یکی از این واحدهای استراتژیک و بسیار مهم در کشور، واحد الفین و واحدهای پلیمری وابسته به آن میباشد. اتیلن، پروپیلن، بوتادین، پلی اتیلن سبک، پلی اتیلن سنگین، پلی پروپیلن، پلی بوتادین و پلی آلفا الفینها از جمله محصولات واحدهای الفینی میباشند.
با توجه به اهمیت واحدهای الفینی و همچنین پیچیدگی این واحدها، در مراکز تحقیقاتی مختلف پروژهها و طرحهای پژوهشی گوناگونی در مورد آنها چه در زمینه طراحی و بهینه سازی و چه در زمینه مشکلات زیست محیطی آنها به انجام رسیده است که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- طرح یک مدل به منظور تولید بهینه اتیلن در یک مجتمع الفینی
- بررسی بازده انرژی و ارائه تکنولوژیهای نو به منظور تولید محصولات الفین
- مدلسازی محفظه احتراق کورههای کراکینگ
- گرفتگی و تشکیل پلیمر در برج شستشوی کاستیک[9]
- بررسی و مدل سازی راکتورهای هیدروژناسون برشهای دو و سه کربنی
- مدلسازی و شبیه سازی واحد خالص سازی هیدروژن (PSA )
- تصفیه پساب کاستیک مصرف شده با روش WAO [3,12,15]
- تصفیه پساب کاستیک مصرفی در واحدهای الفینی بوسیله تلفیقی از خنثی سازی و واکنش فنتون[21]
و بسیاری دیگر از موارد انجام شده که در جهت بهبود و بهینه سازی و یا کنترل و مدیریت آلایندهها در این واحد انجام شده است.
با توجه به اینکه در واحدهای الفینی یکی از مشکل دارترین و آلوده ترین پسابها ، پساب ناشی از تصفیه و حذف گازهای هیدروژن سولفاید و مرکاپتانها از هیدروکربنها توسط محلول کاستیک در برج میباشد. بنابراین باید توجه خاصی جهت کنترل و مدیریت آن صورت گیرد.
در این زمینه توجه بیشتر محققان بر روی روشهای نهایی تصفیه این پساب مانند Wet Air Oxidation [3,12,15] و Neutralization و Advanced Oxidation [21,33] معطوف بوده و به روشهای مدیریت و کنترل میزان تولید این پساب و یا بازیافت آنها توجه کمتری شده است.
در این تحقیق سعی شده است مشکلات سیستم کاستیک مصرف شده از ابتدای تشکیل تا زمان خنثی سازی در یک واحد تولید محصولات الفینی (واحد الفین مجتمع پتروشیمی جم به عنوان بزرگترین الفین جهان) مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. همچنین با شناخت عوامل موثر بر تشکیل یا عوامل موثر بر افزایش این ماده ، سعی در رفع و یا کنترل آنها صورت گرفته و با بازیافت آن، هم باعث افزایش سود آوری و هم باعث کاهش حجم و آلودگی پساب در محل تصفیه خانه گردد.
فصل اول
شرح فرایند واحد الفین
1-1 مقدمه
در واحدهای الفینی هدف اصلی تولید محصولات الفینی از جمله اتیلن بوسیله کراکینگ هیدروکربنهای سنگین به هیدروکربنهای سبکتر میباشد. البته لازم به ذکر میباشد که مقداری از اتیلن تولیدی در جهان توسط فرایندهای بازیابی گازهای پالایشگاهی، کراکینگ کاتالیستی و واحدهای ریفرمینگ تأمین میشود.
حال با توجه به تولید این محصول استراتژیک در این واحدها بهتر است ابتدا وضعیت تولید این محصول در دنیا و ایران را بررسی کنیم.
1-2 اتیلن ماده پایه در صنایع پتروشیمی
اتیلن یا اتن با فرمول شیمیایی CH2=CH2 و وزن مولکولی 28.52، بیشترین تولید را در بین محصولات پتروشیمی به خود اختصاص داده است اما این محصول، محصول نهایی پتروشیمی نبوده و به عنوان پایه و اساس برای تولید سایر محصولات استفاده می شود. اتیلن یک ماده بی رنگ، بسیار آتش گیر و با بوی شیرین بوده و دارای نقطه جوش -103.71 درجه سانتیگراد و دانسیته 0.34 g/cm3 در دمای صفر درجه می باشد. خواص شیمیایی این ماده ناشی از باند دوگانه کربن-کربن با طول باند 0.134 nm می باشد که باعث واکنش و تبدیل این ماده به مواد اشباع و یا پلیمرها می گردد[2,22] .
مصرف جهانی این محصول عمدتا به سبب تولید مشتقات آن یعنی محصولاتی چون پلیاتیلنها (LLDPE, HDPE, LDPE) و پلیاتیلن ترفتالات (PET) میباشد. این محصولات مجموعا 58% مصرف اتیلن را شامل میشوند و نرخ افزایش تقاضای این محصولات 6-3% در سال میباشد. اتیلن اکساید/ اتیلن گلایکول (14% مصرف کل اتیلن) با نرخ افزایش تقاضای 8-4% در سال، اتیلن دی کلراید/ PVC (11% مصرف کل اتیلن) با نرخ افزایش تقاضای 4.7% در سال، اتیل بنزن /PS (7% کل مصرف اتیلن) با نرخ رشد 3.6% در سال و دیگر مشتقات اتیلن از جمله آلفا الفین ها، وینیل استات، استالدئید، لاستیک EPDM و اتانول سنتز شده مصارف دیگر اتیلن را تشکیل میدهند. پلیاتیلن خطی سبک (LLDPE) و آلفا الفینهای خطی در چند سال آینده با نرخ رشد 6% در سال بزرگترین بازارها را به خود اختصاص خواهند داد. با در نظر گرفتن حجم تولید و نرخ افزایش تقاضای سالیانه، چهار گروه محصول زیر از مهمترین مشتقات اتیلن میباشند.
شایان ذکر است این محصولات نقش اساسی در بازارهای جهانی بر عهده دارند.
- پلیاتیلنهای سبک (LLDPE و LDPE) با نرخ رشد 4.7 % در سال.
- پلیاتیلن سنگین ( HDPE ) با نرخ رشد 4.0% در سال.
- اتیلن اکساید 4.8% در سال.
- آلفا الفینها با نرخ رشد 5.7% درسال.
اتیلن حتی در بازارهای آسیا نیز که بزرگترین بازار این محصول است به پایان چرخه ارزش خود نزدیک شده است. مصرف اتیلن در آسیا حدود 30% کل مصرف جهانی 100 میلیون تنی این محصول بوده است. درصد افزایش تقاضای این محصول در 5 سال آینده در آسیا 4.7% در سال خواهد بود. این مقدار تنها حدود 10% از میانگین جهانی آن بیشتر میباشد. کشور چین با مصرف سرانه 6 میلیون تن در سال و با نرخ افزایش تقاضای سالانه 15% در سال بزرگترین مصرف کننده این محصول در آسیا است. با در نظر گرفتن این ارقام تا سال 2014 میزان تقاضای محصول اتیلن در چین به 18 میلیون تن خواهد رسید. پس از سال 2014 میزان افزایش تقاضای این محصول به 7% در سال کاهش خواهد یافت. در بازه زمانی مشابه در کشور ایالات متحده آمریکا با نرخ افزایش تقاضای سالانه 2-1.5% در سال میزان تقاضا به 30 میلیون تن خواهد رسید. در پایان بازه زمانی مذکور چین با مصرف 18 % کل اتیلن در جهان دارای مقام دوم و آمریکا با 30% کل مصرف جهانی اتیلن رتبه اول را دارا خواهند بود.
این بررسی نشان میدهد که جهت توازن بازار عرضه و تقاضا در پایان دوره زمانی سال 2014 به حدود 50 میلیون تن منابع جدید تولید این محصول نیاز میباشد. دسترسی به منابع فراوان و ارزان گاز طبیعی که پیش نیاز تولید اتیلن و مشتقات آن میباشد خاورمیانه را به عنوان مکانی جذاب جهت تولید اتیلن و مشتقات آن و در نتیجه صادرات مازاد آن به دیگر مناطق جهان معرفی نموده است. تحلیل بازار جهانی مواد پتروشیمیایی نشان میدهد از حدود 50 میلیون تن ظرفیت مورد نیاز جهت تولید اتیلن 33% توسط تولید کنندگان در خاورمیانه تولید خواهد شد. حدود 36% این ظرفیت در کشورهایی چون ونزوئلا ، کشورهای مشترک المنافع و کانادا تأمین خواهد شد.
اتیلن را میتوان به عنوان ماده پایه و اساسی در صنایع پتروشیمی در نظر گرفت. زیرا این ماده از نظر حجم تولید، تعداد مشتقات و ارزش، مهمترین خوراک صنایع پتروشیمیایی میباشد. این محصول به عنوان ماده خام در تولید گونههای مختلف پلاستیکها، الیاف و الاستومرها به کار میرود. خوراکهایی که جهت تولید محصول اتیلن به کار میروند یا محصولات جانبی پالایشگاهی در تولید بنزین( مانند نفتا و گازوئیل) و یا محصولات تولیدی در پالایش گاز طبیعی نظیر اتان و پروپان میباشند. البته استفاده از خوراکهای گوناگون در نقاط مختلف جهان متفاوت میباشد. در کانادا، خاورمیانه و ونزوئلا گاز طبیعی فراوان و ارزان قیمت است، بنابراین در این نقاط تمایل جهت عملیات کراکینگ اتان و میعانات گازی