متیل‌مرکاپتان

۳۴۰

هپتان

۳۶۰

دی‌سولفیدکربن

۳۶۰

دی‌اکسید‌گوگرد

۱۴۰۰

بنزن

۳۸۰۰

آب

۱۱۰۰۰

با توجه به جدول (۱-۴) حلالیت زیاد مرکاپتان‌ها، سولفیدهیدروژن، سولفیدکربنیل و دیگر ترکیبات گوگردی در حلال نسبت به حلالیت کم اتان، متان، پروپان و تا حدی بوتان (حلالیت متیل‌مرکاپتان تقریباً ۱۰ برابر بوتان است)، این حلال را برای شیرین‌سازی گاز طبیعی و برش پروپان مایع مناسب می‌سازد.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

هم‌جذبی هیدروکربن‌های سنگین‌تر از پروپان نیاز به ملاحظات بیشتر در ارزیابی بازده حلال سلکسول و طراحی فرایند دارد. این حلال قادر است که ناخالصی‌های گوگرد موجود در گاز طبیعی را به مقادیری کمتر از ppm 16 و مقدار دی‌اکسیدکربن موجود را به مقادیر کمتر از ppm 2000 برساند و گاز طبیعی شیرینی با نقطه شبنم گاز و نقطه شبنم آب مطلوب تولید نماید [۱۵].
۱-۳-۲-۲-۲- محلول‌های سودسوزآور
مدت زیادی است که در صنعت پالایش فرآورده‌های هیدروکربنی مایع، از محلول‌های سودسوزآور برای استخراج ناخالصی‌های اسیدی مانند سولفیدهیدروژن، مرکاپتان‌ها و سایر ترکیبات گوگرددار آلی استفاده می‌شود. هنوز هم فرآیندهای شیرین‌سازی با بهره گرفتن از حلال سودسوزآور پرطرفدارترین بین فرآیندهای مرطوب می‌باشند. حلال فیزیکی سودسوزآور درصورتی‌که به‌درستی بازیافت و تصفیه شود، هیچ‌گونه پسماند مضر و خطرناکی را به وجود نیاورده و مورد تأیید قوانین زیست‌محیطی نیز می‌باشد. گازهای پالایشگاهی، گاز مایع و نفتای سبک اغلب در سراسر جهان توسط حلال فیزیکی سود تصفیه می‌شوند. اگرچه پیش از فرایند شستشو با سود ناخالصی‌های سولفیدهیدروژن و دی‌اکسیدکربن باید توسط حلال‌های آمینی یا جاذب‌های خشک جداسازی شده باشند.
سود استفاده‌شده در فرآیندهای شیرین‌سازی گاز مایع که غنی از مرکاپتان است، در یک سیستم تصفیه کاتالیستی بازیافت می‌شود [۱۴].
متأسفانه، ترکیبات گوگردی موجود در برش‌های هیدروکربنی سنگین مانند نفتای سنگین، سوخت جت و دیزل نمی‌توانند با سود استخراج شوند و محلول‌های سود در این زمینه‌ تنها برای تبدیل مرکاپتان‌های بدبو و خورنده به روغن‌های دی‌سولفید مجاز بکار می‌روند.
با توجه به مطالب ذکرشده، حلال سود در صنایع پالایش برای حذف ترکیبات گوگردی از برش‌های هیدروکربنی سبک و یا اکسایش مرکاپتان‌های موجود در برش‌های سنگین‌تر به کار می‌رود.
در خلال فرآیندهای شیرین‌سازی برش‌های سنگین با سود محصولات جانبی آلی‌ای نظیر سود فنولی و محلول‌های سود نفتنی تولید می‌شوند که بایستی هنگام طراحی واحد تصفیه در نظر گرفته شوند. بخشی از فنول‌ها موجود در بنزین‌های حاصل از شکست به‌طور اتفاقی با حلال فیزیکی سود استخراج می‌شوند. محلول‌های سود فنولی و نفتنی ممکن است فروخته شوند یا به‌گونه‌ای مناسب در واحد به کار روند [۱۴].
مزایای حلال فیزیکی سود‌سوزآور به شرح زیر است:
در میان حلال‌های فیزیکی، سود یکی از ارزان‌ترین بازهای غیرآلی موجود در صنایع پالایش هیدروکربن‌ها می‌باشد. در طولانی‌مدت قیمت سود با سرعت اندکی کمتر از تورم افزایش‌یافته است.
در واحدهای فرآیندی، پمپ کردن و کنترل سود آسان است. در دماهای عملیاتی زیر ۹۳ درجه سانتی‌گراد، لازمه متالوژی معمولاً کربن استیلی است که هزینه پایینی می‌برد.
در مقایسه با فرآیندهای خشک احیاپذیری که در آن‌ها از غربال‌های مولکولی استفاده می‌شود، هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی فرآیندهای مرطوب استفاده‌کننده از سودسوزآور ۸۰ الی ۹۰ درصد پایین‌تر است. فرآیندهای شیرین‌سازی گاز مایع با سود در مقایسه با غربال‌های مولکولی نه‌تنها ارزان‌تر هستند بلکه اطمینان از حصول محصولی با مشخصات موردنظر در صورت استفاده از سود بیشتر است.
سود مصرف‌شده برای شیرین‌سازی برش هیدروکربنی سبک گاز مایع به‌راحتی توسط یک فرایند اکسیداسیون کاتالیستی احیاشده و به برج استخراج مرکاپتان‌ها برگردانده می‌شود. ازآنجاکه سود در هیدروکربن‌ها محلول نیست، جداسازی کامل فازها می‌تواند در واحدی که به‌خوبی طراحی ‌شده است، به دست آید.
در مقایسه با دیگر مواد شیمیایی مورداستفاده در صنایع پالایش و پتروشیمی، سود حین ذخیره، انتقال و در ارتباط با پرسنلی که با آن سروکار دارند، ایمنی بیشتری دارد و مقررات ایمنی مرتبط با سودسوزآور به‌سختی مقررات وضع‌شده برای مواد شیمیایی دیگر موجود در پالایشگاه‌ها مانند سولفیدهیدروژن، آمین‌ها، آمونیاک گازی، اسیدسولفوریک و اسیدهیدروفلوریک و غیره نمی‌باشد [۱۴].
۱-۳-۲-۳- سولفورزدایی با حلال‌های هیبریدی
حلال‌هایی که به‌عنوان حلال «هیبریدی» دسته‌بندی می‌شوند، ترکیبی از حلال‌های شیمیایی و فیزیکی می‌باشند. این حلال‌ها معمولاً شامل (۳۰- ۲۰) درصد وزنی آب، (۶۰- ۴۰) درصد وزنی آمین و (۴۰- ۱۰) درصد وزنی حلال فیزیکی می‌باشند [۱۴]. ترکیب آمینی مورداستفاده در حلال‌های هیبریدی معمولاً متیل‌دی‌اتانول‌آمین (MDEA) یا دی‌ایزو‌پروپانول‌آمین (DIPA) می‌باشد.
حلال‌های هیبریدی عملکردی مابین عملکرد حلال‌های شیمیایی (آمین‌ها) و حلال‌های فیزیکی دارند. اگرچه حلال‌های فیزیکی مقادیر بسیار زیاد مرکاپتان را از جریان گاز مایع جداسازی می‌کنند و از این نظر از حلال‌های شیمیایی (آمین‌ها) قوی‌تر هستند اما در عوض حلالیت فاز هیدروکربنی در حلال‌های فیزیکی بیشتر از حلالیت آن در حلال‌‌های شیمیایی است. حلال‌های هیبریدی این توانایی را دارند که در عین جداسازی مرکاپتان‌ها و برخی دیگر از ترکیبات آلی، مقادیر کمتری از برش هیدروکربنی را در مقایسه با حلال‌های فیزیکی در خود جذب می‌کنند. البته نباید فراموش کرد که ازلحاظ جداسازی مرکاپتان‌ها حلال‌های هیبریدی بازده حلال‌های فیزیکی را ندارند اما از حلال‌های آمینی قوی‌تر هستند.
از انواع مختلف حلال‌های هیبریدی می‌توان از سولفینول^[۱۶] حلال‌های اختصاصی ارائه‌شده توسط شرکت داو^[۱۷] و حلال‌های هیبریدی فلکسورب^[۱۸] نام برد.
به‌هرحال باوجود توانایی این حلال‌ها در جداسازی مرکاپتان‌ها، درصورتی‌که مقدار مجاز سولفور در محصول گاز مایع کمتر از ۳۰ میلی‌گرم بر مترمکعب در محل دریافت محصول باشد. مقدار سولفور قبل از عملیات انتقال باید کمتر از ۲۰ الی ۲۵ میلی‌گرم بر مترمکعب باشد. در این صورت پس از بازیابی ترکیبات اسیدی توسط حلال‌های هیبریدی باید عملیات شیرین‌سازی تکمیلی نیز صورت گیرد تا مرکاپتان‌ها و سایر ترکیبات در صورت حضور در گاز مایع جداسازی شوند [۱۱ و ۹].
۱-۳-۳- جمع‌بندی فرآیندهای شیرین‌سازی گاز مایع
حلال‌های آمینی مدت‌هاست که به‌عنوان حلال‌های شیمیایی مؤثر در جداسازی سولفیدهیدروژن و دی‌اکسیدکربن به‌کاررفته‌اند اما این حلال‌ها برای جداسازی مرکاپتان‌ها چندان مؤثر نیستند.
آمین‌های ترکیبی علاوه بر جداسازی سولفیدهیدروژن و دی‌اکسیدکربن قادر به جداسازی ترکیبات سولفور آلی نظیر سولفیدکربنیل و دی‌سولفیدکربن نیز می‌باشند. حلال‌های آمینی معمولی سولفیدکربنیل را به میزان کافی جذب نمی‌کنند یا جذب سولفیدکربنیل به قیمت جذب همزمان هیدروکربن‌ها توسط آمین انجام می‌شود. حلال‌های ترکیبی مانند a MDEA متعلق به شرکت BASF می‌توانند مقدار سولفیدکربنیل زیادی را، تقریباً ۹۹ درصد، جذب کنند درحالی‌که حلالیت کمی برای هیدروکربن‌ها دارند و این در‌حالیست که دبی حلال موردنیاز زیاد نیست. مطالعه بر روی این آمین‌ها برای افزایش قدرت آن‌ها در جداسازی مرکاپتان‌های موجود در گاز مایع (شامل متیل و اتیل مرکاپتان‌ها) و سایر ترکیبات آلی در حال انجام است.
مرکاپتان‌ها در مقایسه با سولفیدهیدروژن و دی‌اکسیدکربن اسیدهای بسیار ضعیف‌تری هستند واکنش آن‌ها با آمین‌ها بسیار کم انجام می‌شود. درنتیجه بازهای قوی‌تری مانند محلول‌های سود برای جداسازی مؤثر مرکاپتان‌ها به کار می‌روند.
حلال‌های هیبریدی در جذب مرکاپتان‌ها موفق‌تر از حلال‌های آمینی هستند اما درصورتی‌که محصولی با مشخصات سولفور زیر ppm 30 جرمی مدنظر باشد این حلال‌ها هم برای جداسازی مرکاپتان‌ها پاسخگو نیستند، اگرچه در جداسازی سولفیدهیدروژن، دی‌اکسیدکربن و ترکیبات گوگردی آلی نظیر دی‌سولفیدکربن و سولفیدکربنیل بازده بالایی دارند.
طراحی فرآیندهایی که از حلال‌های هیبریدی استفاده می‌کنند مانند فرآیندهای آمینی است؛ اما هزینه‌های سرمایه‌گذاری و نیازمندی‌های انرژی برای حلال‌های هیبریدی کمتر است و علت اصلی آن بازده بالای حلال هیبریدی در دبی‌های کمتر می‌باشد. در مقایسه با حلال‌های آمینی دبی حلال هیبریدی در حال چرخش ۳۰ الی ۵۰ درصد کمتر است.
غربال‌های مولکولی که احیاپذیر هم هستند، نیز قادر به جداسازی ترکیبات سولفور آلی و مرکاپتان‌ها هستند و البته این جاذب‌ها سولفیدهیدروژن و دی‌اکسیدکربن را نیز با بازده بالا جداسازی می‌کنند. غربال‌های مولکولی این مزیت را نیز دارا هستند که همزمان با فرایند شیرین‌سازی، عمل رطوبت‌زدایی را نیز از جریان هیدروکربنی انجام می‌دهند.
از میان فرآیندهای خشک، ازلحاظ توانایی جداسازی ناخالصی‌ها، تنها فرآیندهای شیرین‌سازی توسط غربال‌های مولکولی قادر به رقابت با حلال‌های فیزیکی مثل سود هستند.
در مقایسه با فرآیندهای شیرین‌سازی مرطوب که در آن‌ها از حلال‌های فیزیکی نظیر سود استفاده می‌شود، استفاده از غربال‌های مولکولی نیازمند صرف هزینه‌های سرمایه‌گذاری بالایی بوده و هزینه‌های عملیاتی مربوط به احیاء بستر آن‌ها نیز زیاد می‌باشد.
در جدول (۱-۵) هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌گذاری به‌منظور شیرین‌سازی bpsd 10000 سوخت جت، برای فرایند مرطوب سود و فرایند خشک غربال‌های مولکولی باهم مقایسه شده است در مقایسه با فرایند تصفیه توسط غربال‌های مولکولی، فرایند شیرین‌سازی با سود نه‌تنها ارزان‌تر است بلکه امکان دستیابی به محصولاتی باکیفیت مطمئن‌تر ازلحاظ ناخالصی‌های گوگردی، بیشتر است.
جدول ۱-۵- هزینه‌های عملیاتی و سرمایه‌گذاری موردنیاز برای شیرین‌سازی pbsd 10000 سوخت جت توسط دو فرایند شیرین‌سازی با سود و شیرین‌سازی با کمک غربال‌های مولکولی [۱۴]

هزینه‌های سرمایه‌گذاری
(دلار آمریکا به ازای هر بشکه)