از مهمترین واحدهای موجود در صنایع نفت و گاز که ارتباط لاینفکی با محیط زیست وجلوگیری از آلودگی آن دارند، واحدهای بازیافت گوگرد میباشند. بدلیل تشدید قوانین زیست محیطی طی دهه های اخیر طراحی این واحدها بجهت افزایش راندمان و کاهش آلودگی محیط پیشرفتهای چشمگیری داشته است. این پیشرفتها هم در زمینه نحوه فرآیند وهم در زمینه بهینه سازی فرآیندهای موجود و حتی ابزار وتجهیزات آنها از قبیل آنالایزرهای گوناگون، نوع کاتالیستها و ... بوده است .
واحدهای بازیافت گوگرد خانگیران نیز بدلیل طراحی قدیمی و ضعیف از ابتدای راه اندازی دارای مشکلات عدیده ای بوده اند که افت سریع فعالیت کاتالیستها و رنگ تیره گوگرد تولیدی از آنجمله می باشند .
در سالهای گذشته بدلیل حفظ کیفیت و رنگ گوگرد تولیدی، شرایط واحد از حالت رعایت نسبت H2S/SO2 = 2/1 به حالت H2S/SO2 < 2/1 یا باصطلاح تمایل بسمت ALL SO2 تغییر پیدا نمود (بدلیل اطمینان از سوختن کامل هیدروکربورها) که این حالت، احتمال فرار اکسیژن از کوره و سولفاته نمودن کاتالیستهای بستر کاتالیستی مرحله اول را افزایش می داد. با اینحال بهنگام تعمیرات اساسی همواره مشاهده می گردید که بیش از نیمی از کاتالیستهای بستر کاتالیستی مرحله اول تا مغز دانه سیاه می باشند .
موارد فوق عملاً نشان دهنده محدودیت سینتیکی در کوره واکنش می باشد، بدینصورت که حتی با رعایت میزان هوای مورد نیاز جهت انجام واکنشهای مطلوب، بدلیل کند بودن سرعت واکنشها ، در خروجی کوره واکنش ، هم اکسیژن و هم هیدروکربورهای نسوخته و دوده مشاهده می گردد.
هدف این مقاله بازنگری در طراحی کوره واکنش بجهت رفع محدودیت سینتیکی در آن میباشد. مهمترین عامل در جهت رفع محدودیت سینتیکی در کوره واکنش ، افزایش دمای آن
است. همچنین تجربیات نشان می دهد که میزان نابودی هیدروکربورها تا حد زیادی به دمای کوره واکنش بستگی دارد . بسیاری از واحدهای بازیافت گوگرد بروش کلاوس بدلیل پایین بودن دمای کوره واکنش دچار مشکل ناقص سوزی هیدروکربورها می باشند . این حالت معمولاً برای گازهای اسیدی با مقدار کم H2S بوجود می آید .
هیدروکربورهای اشباع ( C1-C6 ) در دماهای بالای 950 C بطور کامل نابود می گردند اما این دما برای ترکیبات آروماتیکی ( بخصوص بنزن و تولوئن ) 1050 C می باشد .
روشهای مختلفی برای افزایش دمای کوره واکنش وجود دارد که عبارتند از :
- تزریق گاز سوخت به خوراک ورودی .
- پیش گرم کردن هوا وگاز اسیدی بروش غیر مستقیم .
- پیش گرم کردن هوا بروش مستقیم .
- بالا بردن درصد اکسیژن در هوای ورودی . (OXYGEN ENRICHMENT )
- افزایش میزان H2S گاز اسیدی . ( ACID GAS ENRICHMENT )
- BY PASS نمودن بخشی از گاز اسیدی .
لازم بذکر است که درشبیه سازی واحدهای بازیافت گوگرد از نرم افزارهای تخصصی مانند SULSIM استفاده می گردد و نرم افزارهای عمومی تری همچون HYSYS , PRO II و... جهت شبیه سازی واحدهای گوگرد سازی با مشکلاتی مواجه می باشند. با توجه به عدم دسترسی به نرم افزار SULSIM جهت شبیه سازی کوره واکنش واحدهای گوگرد پالایشگاه خانگیران ، از نرم افزار HYSYS با بکاربردن تمهیداتی خاص استفاده شده است و همانگونه که در ادامه ملاحظه خواهید نمود درهر بررسی ابتدا شبیه سازی بکارگرفته شده با شبیه سازیهای حاصل از نرم افزار SULSIM که در مراجع مختلف موجود بوده مورد مقایسه قرار گرفته و سپس کوره واکنش واحدهای بازیافت گوگرد پالایشگاه خانگیران شبیه سازی گردیده است .
تأثیر دما بر سوختن هیدروکربورهای اشباع :
اغلب گازهای اسیدی در بردارنده هیدروکربورهای اشباع از C1 تا C6 هستند . معمولاً این هیدروکربورها براحتی سوخته و از بین میروند . تجربیات نشان داده که متان در دمای بالاتر از 900 C و هگزان در دمای بالاتر از 927 C (1700 F ) بطور کامل میسوزند .
رفتار هیدروکربورهای آروماتیکی در کوره واکنش ، بسیار جالب و حائز اهمیت میباشد. زیرا این ترکیبات حتی در مقادیر کم در صورت نسوختن کامل و فرار بسمت بسترها، باعث کاهش سریع فعالیت کاتالیستها میگردند . از مهمترین این ترکیبات میتوان به BENZENE , TOLUENE , ETHYL BENZENE , XYLENE اشاره نمود .
همچنین مشاهده گردیده حضور BTEX با مقادیر 20 PPM)–(10 باعث کاهش سریع فعالیت کاتالیستها در کوتاه مدت شده است . بنابراین ، چنانچه مواد فوق در خوراک گاز اسیدی موجود باشد، بایستی بطور کامل در کوره واکنش نابود گردند . دمای لازم برای شکستن این مواد، بالاتر از دمای لازم برای از بین بردن هیدروکربورهای اشباع میباشد .
شامل 21 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود تحقیق طرح افزایش دمای کوره های واکنش واحدهای بازیافت گوگرد شرکت پالایش گاز شهید هاشمی نژاد
