منابع پایان نامه ارشد درمورد محیط زیست، ارزش افزوده، اکسیداسیون، منابع نفتی

ایزومراسیون هپتان به وسیله کاتالیزور [۹]
کاتالیزورهای مناسب برای فرآیند ایزومری به دو دسته تقسیم می شوند:
اولین دسته کاتالیزورهای فریدل- کرافتس۵۳ که از نوع کلرید آلومینیوم بدون آب بوده و بعدها کاتالیزورهای جدیدتری مانند AlCl3 – Br و … نیز ساخته شدند.
این کاتالیست ها فعالیتشان بسیار زیاد بود اما نسبت به خوراک حساس بودند. در نتیجه دومین دسته از کاتالیزورها که کاتالیزورهای دو عاملی۵۴ نامیده می شوند و از نوع پلاتین بر پایه سیلیس ویا آلومینا هستند، اغلب مورد استفاده قرار می گیرند. [۵]
درشکل زیر مقایسه ی موردی از کاربرد انواع کاتالیزورها در افزایش عدد اکتان بنزین نمایش داده شده است:
شکل۲-۴ کاربرد کاتالیزور در افزایش عدد اکتان در فرآیند ایزومراسیون[۱۰]
۲-۳- افزودنی های بنزین
با وجود اینکه فرآیندهای زیادی برای دستیابی به سوخت مرغوب مورد استفاده قرار گرفت اما رسیدن به استانداردهای کیفیت سوخت در عین حفاظت از محیط زیست، مهندسان پالایش وشیمی را بر آن داشت تا از افزودنی هایی استفاده کنند که به اختصار به آن اشاره ای می شود:
اولین بار سال ۱۹۲۲ مهندسان شرکت جنرال موتور۵۵ دریافتند افزایش مقدار اندکی  ترکیبات آلی-فلزی به بنزین موجب ممانعت در تشکیل پراکسیدها و در نتیجه جلوگیری از حالت انفجاری سوخت در سیلندر می شود و در این میان تترا اتیل سرب۵۶، که مایعی سمی و نامحلول در آب بود بیشتر مورد توجه قرار گرفت به طوری که برای سال ها در سراسر دنیا به عنوان افزاینده عدد اکتان بدون رقیب به کار می رفت. مشکل این مایع به جا گذاشتن رسوب جامد در سیلندر خودروها بود که با افزودن مخلوطی که اصطلاحاً رفتگر۵۷ نامیده می شد و شامل دی برمواتان و دی کلرواتان بود و می توانست رسوب های جامد سرب را به اکسید سرب فرار تبدیل کند، مشکل برای مدتی حل شد اما پس از مدتی مشاهده مقادیر سرب در هوای شهری کارشناسان حفاظت از محیط زیست را برآن داشت تامانع از استفاده بیشتر  تترا اتیل سرب در بنزین شوند. چرا که اکسیدهای فرار سرب که راهی به جزء اگزوز اتومبیل ها برای خروج از محفظه احتراق نداشتند باعث افزایش آمار سرطان، بیماری های شدید ریوی و عقب ماندگی ذهنی نوزادان تازه متولد شده بودند. بدین ترتیب زمینه های تحقیقاتی جهت یافتن جایگزین مناسب برای تترا اتیل سرب فراهم گشت. بررسی ها نشان می دهد که برخی ترکیبات آلی اکسیژن دار نظیر الکل و اترها به علت دارا بودن عدد اکتان بالا، در صورت افزایش به بنزین ها قادرند عدد اکتان بنزین را به طور قابل توجهی بالا ببرند. مخلوط‌های از بنزین شامل متانول و اتانول نیز به‌عنوان سوخت مصرف می‌شوند. سازمان حفاظت محیط زیست امریکا و تمام کارخانه‌های اتومبیل سازی آمریکا ، مصرف مخلوط‌های بنزین-اتانول را که تا۱۰% اتانول داشته باشند، پذیرفته‌اند. ولی متانول بیشتر مورد توجه است، زیرا به‌عنوان افزاینده اکتان چند مزیت دارد. متانول وقتی بطور مناسبی با بنزین مخلوط شده باشد، اقتصادی‌تر است، درجه اکتان بالاتری دارد و صدور میزان ذرات، هیدروکربن ها، منوکسید کربن و اکسید‌های نیتروژن را می‌کاهد. ولی بزرگترین عیب متانول به رطوبت مربوط می‌شود. مقدار کمی رطوبت، مخلوط متانول-بنزین را ناپایدار می‌کند و خوردگی فلز موتور مسئله‌ای جدی می‌شود.
۲-۴- کروماتوگرافی۵۸
جدا سازی اجزاء موجود درهیدروکربن های نفتی جهت تعیین نوع و میزان آنها ضروری می باشد. چنانچه ارزیابی کیفیت یک فرآورده نفتی مورد نظر باشد، پارامترهای گوناگونی از آن محصول باید مورد تجزیه و تحلیل واقع گردد که این اقدام با جداسازی اجزاء موجود در آن فرآورده نفتی امکان پذیر می باشد. کروماتوگرافی یک روش آنالیز دستگاهی برای جدا سازی و شناسائی مواد شیمیائی می باشد و گاز کروماتوگراف دستگاهی است که در این روش استفاده می گردد.
اساس کروماتوگرافی استفاده از دو فاز برای جدا سازی می باشد، اول فاز متحرک۵۹ و دوم فاز ساکن.۶۰ روش های مختلفی برای کروماتوگرافی وجود دارد. عواملی که این روش ها را از یکدیگر متمایز می نماید نوع فاز های متحرک و ساکن می باشد. میزان و نوع برهم کنش هر جزء با فاز ساکن و در نتیجه، سرعت حرکت آن، علاوه بر ماهیت ذاتی و ساختار شیمیائی گونه، به نوع فاز ساکن، سرعت جریان گاز حامل و دمای آون نیز بستگی دارد. پس از خارج شدن هر جزء و رسیدن آن به آشکار ساز، یک سیگنال الکتریکی تولید شده که شدت آن با مقدار کمی آن جزء متناسب می باشد. سیگنال الکتریکی تولید شده به دستگاه رسم کروماتوگرام (رایانه) ارسال شده و در آخر نتیجه نهائی در قالب یک کروماتوگرام به دست می آید.
کروماتوگرام بعنوان خروجی دستگاه GC می باشد که عبارت است از یک منحنی که محور X آن زمان و محور Y آن شدت به میکرو ولت بوده ودر آن علاوه بر گراف یک سری اطلاعات مربوط به شرایط آنالیز و محاسبات مربوط به کروماتوگرام نیز می باشد.
فصل سوم
شبیه سازی
همانطور که در فصل اول نیز ذکر شد، در این پروژه هدف تبدیل میعانات گازی حاصله از واحد ۱۱۲ پارس جنوبی به محصولات با ارزش افزوده و سوخت های مصرفی از قبیل بنزین می باشد.
واحد ۱۱۲ پارس جنوبی جهت تصفیه میعانات گازی در ساحل خلیج فارس بنا گردیده است. این واحد وظیفه ی تبدیل و استخراج مرکاپتانها و ترکیبات گوگردی و در صورت لزوم تثبیت میعانات گازی از جریانات موجود بالادستی واحد ۱۰۳ و همچنین واحد ۱۱۰ را به عهده دارد. خروجی این واحد دارای حداکثر ppm8/10 از H2S خواهد بود. میعانات گازی حاصله از دو واحد ۱۰۳ و ۱۱۰ پس از انتقال به واحد ۱۱۲ تحت عمل مرکاپتان زدایی قرار می گیرند.
تولید نفت خام و میعانات گازی حاوی مرکاپتانها در جهان در حال افزایش است. بخش عظیمی از منابع نفتی با محتوی بالای گوگرد در روسیه، امریکا، دریای شمال، ایران و قطر وجود دارند. ویژگی اصلی برش های حاوی مرکاپتان وجود گوگرد در زنجیره هیدروکربنی می باشد. گروه های مختلف مرکاپتان ها از سمی ترین و فرارترین آنها (متیل و اتیل مرکاپتان با وزن مولکولی کم ) تا مرکاپتانهای سنگین ( با زنجیره هیدروکربنی شاخه دار ) می باشند. سولفید هیدروژن و مرکاپتانهای سبک C1-C3 سمی و فرار، بودار و بشدت خورنده می باشند.
در طی فرایندهای پالایش برشهای حاوی مرکاپتان، پساب های قلیایی–گوگردی سمی تولید می شوند. لذا تولید، انتقال، ذخیره سازی و پالایش این برش ها دارای مسایل و مشکلات تکنولوژی و زیست محیطی جدی می باشد. به منظور حل این معضل، صنایع نفتی اقدام به توسعه تکنولوژی مرکاپتان زدایی از برش های نفتی توسط فرایندهای DMD و DMC نموده اند.
۳-۱- تکنولوژی DMD / DMC (مرکاپتان زدایی از محصولات پالایشی)
با استفاده از این فرایند می‌توان CS2, D2S, COS و مرکاپتان های موجود در محصولات میان تقطیر از قبیل نفتا، بنزین و LPG و همچنین نفت خام و میعانات گازی را حذف نمود. این تکنولوژی بسته به میزان و نوع مرکاپتانهای موجود در خوراک انواع متفاوتی دارد. بنابراین، با توجه به کاهش گوگرد و مرکاپتان در مشخصات محصولات نفتی و نفت خام و میعانات گازی مورد نیاز در بازارهای داخلی (جهت مصرف) و بازارهای خارجی (جهت صادرات) نیاز به این چنین فرایندهایی در صنعت نفت و صنایع مرتبط را اجتناب‌ناپذیر می‌نماید. این فرایند شامل مراحل زیر می‌باشد:
۳-۱-۱- استخراج CS2 , D2S , COS و مرکاپتانهای سبک
در این مرحله، CS2, D2S, COS موجود در خوراک، در یک برج شستشوی اولیه۶۱ و توسط محلول کاستیک از خوراک جدا می‌شوند و مرکاپتان های سبک نیز در یک برج استخراج۶۲ با استفاده از محلول کاستیک استخراج می‌شوند.
۳-۱-۲- اکسیداسیون مرکاپتانهای سنگین
مرکاپتانهای سنگین موجود در خوراک توسط کاستیک استخراج نمی‌شوند، ولی به راحتی اکسید شده و به دی‌سولفید تبدیل می‌شوند. بنابراین خوراک حاوی مرکاپتانهای سنگین پس از مرحله استخراج، وارد یک راکتور اکسیداسیون شده و در این راکتور، مرکاپتانهای سنگین خوراک، در حضور هوای غنی از اکسیژن (هوای ۶۰ درصد وزنی اکسیژن) و محلول کاستیک و کاتالیست IVKAZ، تبدیل به دی‌سولفید می‌شوند.
۳-۱-۳- بازیابی۶۳ کاستیک مصرفی در مرحله استخراج
در این فرایند، کاستیک مصرفی در مرحله استخراج مرکاپتانهای سبک نیز در مرحله بازیابی در حضور هوا و محلول کاتالیست، اکسید شده و مرکاپتانهای موجود در کاستیک به دی سولفید تبدیل و از محلول کاستیک جدا می‌شود. کاستیک بازیابی شده در این مرحله جهت استخراج مرکاپتان ها بازگردانده می‌شود.
۳-۲- فرآیند DMD
فرآیند DMD، مرکاپتان زدایی از برشهای نفتی می باشد. در این فرایند با استفاده از محلول کاستیک، مرکاپتان های سبک به همراه H2S، COS و CS2 از برش نفتی حذف و مرکاپتان های سنگین خورنده و فعال به دی سولفیدها تبدیل می شوند.
فرایندهای متفاوت DMD، بر حسب نوع برش نفتی، در صد مرکاپتان موجود در خوراک و محصولات توسعه یافته اند که عبارتند از:
۱) DMD-1 به منظور مرکاپتان زدایی از نفت سفید۶۴ استفاده می شود.
۲) DMD-2 به منظور تولید مرکاپتان خالص از LPG و نفتای سبک استفاده می شود.
۳) DMD-2K برای مرکاپتان زدایی از پروپان، بوتان توصیه می شود.
۴) DMD-3 جهت مرکاپتان زدایی از برشهای نفتای سنگین و بنزین کاربرد دارد.
۳-۳- فرآیند DMC
فرایند DMC، مرکاپتان زدایی از نفت خام و میعانات گازی می باشد. طی این فرایند با استفاده از محلول کاستیک با غلظت حدود ۵ تا ۱۵ درصد مرکاپتانها و H2S و CS2 حذف و مرکاپتان های سنگین فعال به ترکیبات آلی پایدار و غیر سمی تبدیل می شوند. هزینه های ساخت این فرایند بسیار پایین بوده و بنابراین نصب این واحدها با توجه به ارزش افزوده بالای آنها بسیار اقتصادی می باشد.
۳-۳-۱- معرفی فرایندهای DMC
۱- DMC-1: این فرایند برای کاهش مرکاپتان ها و اسیدیته نفت خام و میعانات گازی استفاده می شود.
۲-DMC-1M : در این فرایند میزان H2S موجود در نفت خام سنگین از ppm100 به ppm 5 و نیز مرکاپتان های سبک (C1-C2) از ppm300 به ppm20 کاهش می یابد.
۳-DMC-2 : در این فرایند مرکاپتانهای سبک C1-C2 در نفت خام از ppm2000 به ppm20 کاهش داده می شود.
۴-DMC-3 : در این فرایند علاوه بر کاهش H2S تا ppm5، مرکاپتانهای C1-C4 از ppm4000 به حداکثر ppm50 در نفت خام و به کمتر از آن در میعانات گازی کاهش داده می شود.
۳-۴- آنالیز ترکیبات میعانات گازی
نمونه حاصل از دو واحد ۱۱۰ و ۱۰۳ جهت آنالیز ترکیبات موجود در آن، به مرکز پژوهشکده شرکت نفت فرستاده شد. نتایج حاصله از کروماتوگرافی ، برای اجزای تشکیل دهنده به صورت جداولی مجزا در زیر نشان داده شده است:
جدول ۳- ۱ ترکیب درصد اجزای میعانات گازی واحد ۱۰۳ و ۱۱۰ پارس

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *