Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Reza Ehsani,Masoud Haghshenas fard
محمدرضا احسانی (استاد راهنما) مسعود حق شناس فرد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Naiereh Eshaghi
نیره اسحقی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386
In natural gas refining, dehydration is one of the most important processes. Many methods exist for dehydration, at the present using adsorption as an appropriate process of dehydration of natural gas is being improved. In this thesis, modeling and simulation of adsorption bed have been done to remove moisture from natural gas using 3A and 5A molecular sieves. This process is used in dehydration unit of South Pars Gas Complex, Phases 4 5. The gas is dried in two of the three dryers operating in parallel. At any time, two beds are in adsorption phase and one in regeneration phase. In adsorption phase, as the gas passes downward through the dryers, the water is absorbed by the molecular sieves. Required maximum water concentration in the dry gas outgoing dehydration facilities is 0.1 ppm mole. In order to dehydration is used 5A molecular sieve, and its problem is simultaneous adsorption of mercaptan and water. In the modeling process of adsorption, considering plug flow with axial dispersion model for gas flow pattern in bed, the mass balance equation have been used. In this system has been supposed that there are three components (mercaptan, water and inert component) for 5A molecular sieve and there are two components (water and inert component) for 3A molecular sieve. For each component is written a partial mass transfer equation and the overall mass balance equation for the system. Adsorption rate is approximated by linear driving force. Langmuir isotherm has been used to describe adsorption equilibrium on zeolit adsorbent. Simulation has been done in form isotherm. The set of partial differential equations of dynamic model is solved using the implicit finite difference algorithm. The concentration profiles and pressure profiles are presented in bed length. For corroboration of simulation, the results are compared with dehydration unit operational data and observed 2.36% error for 5A molecular sieve which shows close corresponding of model with operational data. Comparison of two types of molecular sieve (in operating conditions) indicates that molecular sieve 5A is although somewhat better than 3A molecular sieve, but due to the simultaneous adsorption of mercaptan is not suitable for dehydration. So this is better that 3A molecular sieve is used in process. In order to compare the effects of important operational parameters on system performance were considered 9 case studies for each molecular sieve. The results show that the effect of temperature and pressure is negliable on the rate of water adsorption, but increasing of bed height with larger molecular sieve decrease adsorption. Keywords : Adsorption, Dehydration, molecular sieve.
چک ی ده در پالایش گاز طبیعی، نم زدایی یکی از فرآیندهای مهم می باشد و به همین منظور روش های بسیاری برای نم زدایی وجود دارد، اما امروزه استفاده از روش جذب سطحی به عنوان یک فرآیند مناسب در نم زدایی از گاز طبیعی رو به گسترش است. در این رساله، مدل سازی و شبیه سازی جذب سطحی بستر نم زدایی از گاز طبیعی بر روی غربال مولکولی 3A و 5A انجام شده است. این فرآیند هم اکنون در پالایشگاه سوم پارس جنوبی مورد استفاده قرار می گیرد وغربال مولکولی مورد استفاده در این واحد 5A می باشد که مشکل آن جذب همزمان مرکاپتان است. در مدل سازی فرآیند جذب سطحی در بستر ، با در نظر گرفتن مدل پراکندگی محوری برای رژیم جریان گاز در بستر، معادلات موازنه جرم استخراج شده است. در این مدل برای غربال مولکولی 5A جذب آب و مرکاپتان با هم و برای غربال مولکولی 3A فقط جذب آب در نظر گرفته شده، چون مرکاپتان جذب این نوع غربال مولکولی نمی شود. برای هریک از اجزاء قابل جذب در بستر، یک معادله انتقال جرم جزئی و معادله موازنه جرم کلی برای سیستم نوشته شده است. رابطه بین غلظت فاز جامد و سیال نیز با مدل نیرو محرکه خطی تقریب زده شده است. برای برقراری ارتباط بین داده های تعادلی گاز-جامد از مدل لانگمویر و برای محاسبه افت فشار در بستر معادله ارگان استفاده شده است. شبیه سازی به صورت همدما انجام گرفته شده است. برای به دست آوردن تغییرات غلظت هر یک از اجزاء و تغییرات فشار، معادلات فوق الذکر بایستی در هر نقطه از بستر حل شوند. برای حل از روش عددی تفاضلات محدود استفاده شده که با حل همزمان این معادلات پروفایل تغییرات غلظت وفشار حاصل شده است. برای بررسی صحت شبیه سازی، نتایج مدل با داده های عملی واحد نم زدایی مقایسه شد که برای غربال مولکولی نوع 5A خطا برابر با36/2 % بود که نشان دهنده تطابق نزدیک مدل با داده های عملیاتی است. مقایسه نتایج دو نوع غربال مولکولی در شرایط عملیاتی نشان دهنده این است که غربال مولکولی 5A اگرچه تا حدودی میزان جذب بیشتری از غربال مولکولی 3A دارد ولی به علت جذب همزمان مرکاپتان برای نم زدایی مناسب نیست و بهتر است از غربال مولکولی 3A در این فرآیند استفاده شود. سپس برای مقایسه تاثیر پارامترهای مهم عملیاتی بر عملکرد سیستم، برای هر یک از غربال مولکولی ها 9 مورد مطالعاتی در نظر گرفته شد که با مقایسه نتایج ملاحظه می شود که تاثیر دما و فشار بر میزان جذب آب ناچیز است ولی با افزایش ارتفاعی از بستر که اندازه غربال مولکولی بزرگتری دارد، مخصوصا در حالتی که کل بستر با غربال مولکولی بزرگتر پر شده است میزان جذب به شدت کاهش می یابد مثلا برای غربال مولکولی 5A وقتی کل بستر با ذرات 6/1 میلیمتری پر شده است درصد اشباع 28/75 است و وقتی که بستر با ذرات 2/3 میلیمتری پر شده است درصد اشباع به 92/12 می رسد. کلمات کلیدی: جذب سطحی، نم زدایی، غربال مولکولی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی