شبیه سازی واحد بازیافت گوگرد مربوط به پالایشگاه
آموزش شبیه سازی واحد بازیافت گوگرد مربوط به پالایشگاه با نرم افزار اسپن هایسیس
امروز در وبسایت دایا تیم میخواهیم یک شبیه سازی توسط نرم افزار اسپن هایسیس داشته باشیم که به دست مهندس سینا فرجی (از مدرسین تیم دایا) تهیه و آماده شده و به حضور شما عزیزان تقدیم میشود . امید است این آموزش و شبیه سازی بتواند شمارا یک قدم برای رسیدن به اهدافتان نزدیک تر کند .
فرایند Cluas :
این فرایند به منظور بازیابی ترکیبات گوگردی از جریان های گازی ترش پالایشگاه های گاز و نفت خام به منظور جلوگیری از نشر گازهای آلاینده و همچنین تولید گوگرد مورد استفاده قرار می گیرد.
به طور معمول پالایشگاه های نفت خام به منظور تولید فراورده های هیدروکربوری منطبق با استانداردهای کیفی و زیست محیطی ملزم به کاهش میزان ترکیبات موجود در محصولات خود هستند. فرایندهای تصفیه هیدروژنی به همین منظور در پالایشگاه ها طراحی و احداث می شوند. در این فرایندها ترکیبات گوگردی موجود در برش های نفت خام به گاز سولفید هیدروژن (H2S) تبدیل می شود. جهت بازیابی گوگرد موجود در این جریان گازی، از فرایند بازیابی گوگرد (SRU) استفاده می شود. در پالایشگاه های گاز نیز جهت حذف ترکیبات گوگردی از گازهای تولیدی و شیرین سازی گاز به طور معمول از برج های آمین استفاده می شود که در انتهای این فرایند نیز ترکیبات گوگردی به شکل سولفید هیدروژن تولید می گردند که نیاز است به کمک فرایند Cluas گوگرد آن مورد بازیابی قرار گیرد.
بازده فرایند کلاوس پایین است برای همین این فرایند در دو بخش انجام میشود :
- بخش اول که به شدت گرما زاست و در آن یک سوم H2S ورودی را میسوزانند تا تبدیل به SO2 شود.
- و در بخش بعدی که گرمای کمتری هم تولید میکند و کاتالیستی هم هست SO2 تولید شده با H2S واکنش میدهد تا گوگرد تولید شود.
تجهیزات درگیر در این شبیه سازی به شرح زیر است :
| نام تجهیز | تعداد |
| کنترل ولو | 1 |
| تی | 1 |
| میکسر | 2 |
| کوره واکنشی (Reaction Furnace) | 1 |
| راکتور کاتالیستی (Catalystic Convertor) | 3 |
| ابزار منطقی Adjust | 1 |
| چگالنده (Condenser) | 3 |
| ابزار Sulfur Coalescer | 1 |
| ابزار Air Demand Analyzer | 1 |
اطلاعات مربوط به جریان گاز اسیدی (Sour Gas ) :
| مواد موجود در جریان | Mole Fraction |
| CO2 | 3411/0 |
| H2S | 6024/0 |
| H2O | 0565/0 |
| شرایط عملیاتی | مقدار |
| دما بر حسب درجه سلسیوس | 44 |
| فشار بر حسب kpa | 3/181 |
| دبی جرمی بر حسب kg/hr | 12500 |
اطلاعات مربوط به جریان Fuel Gas :
| مواد موجود در جریان | Mole Fraction |
| N2 | 03/0 |
| Methane | 9/0 |
| Ethane | 053/0 |
| Propane | 007/0 |
| i-butane | 005/0 |
| n-butane | 005/0 |
| شرایط عملیاتی | مقدار |
| دما بر حسب درجه سلسیوس | 40 |
| فشار بر حسب kpa | 651 |
| دبی جرمی بر حسب kg/hr | 4 |
اطلاعات مربوط به جریان Air :
| مواد موجود در جریان | Mole Fraction |
| H2O | 078/0 |
| O2 | 22/0 |
| N2 | 7/0 |
| شرایط عملیاتی | مقدار |
| دما بر حسب درجه سلسیوس | 100 |
| فشار بر حسب kpa | 3/171 |
| دبی جرمی بر حسب kg/hr | 16900 |
مراحل انجام شبیه سازی :
ابتدا در قسمت Fluid Package معادلات مربوط به واحد تصفیه گوگرد (sulsim (sulfur recovery) را انتخاب میکنیم.
بعد از آن وارد محیط شبیه سازی می شویم همانطور که میبینید قسمت مربوط به Sulfur Recovery در محیط شبه سازی قابل مشاهده است :
در مرحله بعدی Start with blank flowsheet را انتخاب کرده و وارد Sub flowsheet مربوط به واحد تصفیه گوگرد می شویم .
مرحله بعدی ایجاد 3 جریان برای sour gas و fuel gas و جریان Air با توجه به اطلاعاتی که در جداول بالا آمده است ، می باشد .
ابتدا با استفاده از یک کنترل ولوم فشار جریان گاز اسیدی را باید کاهش دهیم (میزان افت فشار در ابزار کنترل ولوم 20 کیلو پاسکال است)
بعد از این مرحله جریان های گاز اسیدی و fuel gas با استفاده از یک میکسر با هم ترکیب می شوند :
جریان خروجی از میکسر وارد یک کوره واکنشی می شود تا سوختن ترکیبات گوگردی را داشته باشیم.(جریان هوا و جریان خروجی میکسر وارد کوره می شوند) افت فشار در کوره 3 کیلوپاسکال است.
جریان خروجی از کوره وارد یک تی می شود و 10 درصد این جریان وارد جریان Hot Gas و 90درصد دیگر آن وارد جریان C1 می شود :
در ادامه چگالنده اول را تعریف می کنیم و جریان C1 را وارد چگالنده اول می کنیم و جریان 5 را از قسمت خروجی گاز چگالنده خارج می کنیم و جریان مایع خروجی را P1 نامگذاری می کنیم .
برای این چگالنده دمای 210درجه سلسیوس و افت فشار 4 کیلو پاسکال را در نظر میگیریم .
در مرحله بعدی جریان های 5 و Hot Gas را باهم ترکیب می کنیم جریان خروجی از میکسر دوم باید دارای دمای 250 درجه سلسیوس باشد به همین منظور از یک ابزار منطقی Adjust استفاده خواهیم کرد در این ابزار Adjust variable ما Flow Ratio یکی از جریان های خروجی از ابزار تی است و همچنین Target Variable هم دمای جریان خروجی از ابزار میکسر دوم است و Target Value هم برابر با 250 درجه سلسیوس است .
در ادامه جریان خروجی از میکسر دوم وارد راکتور کاتالیستی اول خواهد شد (افت فشار در راکتور 4 کیلوپاسکال است) جریان خروجی از راکتور وارد چگالنده دوم خواهد شد دمای خروجی از چگالنده 175 درجه سلسیوس است و افت فشار را هم 4 کیلوپاسکال در نظر می گیریم.
این بار برای گرم کردن جریان گاز از روش غیر مستقیم استفاده خواهیم کرد به همین منظور از یک ابزار هیتر استفاده میکنیم افت فشار را 2 کیلوپاسکال و تغییرات دما را 20 درجه سلسیوس در نظر می گیریم .
بعد از آن راکتور کاتالیستی بعدی را تعریف خواهیم کرد و باز هم افت فشار در راکتور 4 کیلو پاسکال است .
برای جداسازی گوگرد مایع تولیدی هم سومین چگالنده را تعریف میکنیم دمای خروجی را 130 درجه سلسیوس و افت فشار را 4 کبلو پاسکال در نظر می گیریم .
و در آخر برای جداسازی بهتر و بیشتر گوگرد مایع از یک تجهیز Sulfur Coalescer استفاده میکنیم تغییرات دما را 0 و افت فشار را 4 کیلوپاسکال در نظر می گیریم .
نکته پایانی این هست که در کوره واکنش مقدار هوا باید طوری تنظیم شود که فقط یک سوم H2S بسوزد به همین منظور از یک ابزار Air Demand Analyzer استفاده میکنیم جریان 12 را به عنوان Sample Stream در نظر می گیریم و Target Variable هم H2S/SO2 Ratio هست و Target Value را هم 2 در نظر میگیریم تا هم ابزار ADA و هم کل مجموعه RUN شود .
کل مجموعه شبیه سازی شده به شکل زیر است :
در صورت بروز هرگونه مشکل خوشحال میشوم از طریق صفحه مدرسین کمکتان کنم .
امیدوارم این آموزش ، برای مخاطبین عزیز مفید و قابل استفاده باشد .
دوره آموزش نرم افزار اسپن هایسیس در وبسایت تیم دایا قرار گرفته است،
آموزش کامل نرم افزار اسپن هایسیس در 10 قسمت توسط مهندس سینا فرجی ( از مدرسین سایت دایا )
آماده شده که شما عزیزان میتوانید به صورت کاملا رایگان تهیه نمایید(کلیک کنید).
کانال اطلاع رسانی تیم علمی و آموزشی دایا (کلیک کنید)
دیدگاهتان را بنویسید