دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی شیمی

موضوع:

ارائه یک الگوی بهینه برای تولید حلال های ویژه و شبیه سازی واحد تولید حلال های پالایشگاه اصفهان

چکیده

در این پروژه سعی شد با جمع آوری مشخصات حلال های مورد نیاز، شناخت نسبی از حلال ها و کاربرد آنها در صنایع مختلف ایجاد گردد، استانداردهای مورد تائید صنعت نفت در خصوص حلال ها ملاک عمل بوده و سعی بر این شده تا روش های علمی در تهیه حلال ها با مشخصات استاندارد مورد توجه قرار گیرد.

در این پروژه روش های علمی تولید حلال ها مورد بررسی قرار گرفته و مباحث نظری و تئوریک در یک فصل مجزا ارائه شده است از آنجائی که تولید این حلال ها عمدتاً متکی بر استخراج جزئی از یک برش نفتی است لذا سیستم هایی که می توان برای تهیه این حلال ها معرفی نمود عمدتاً سیستم های تماس مایع – گازی می باشند که در این پروژه دو روش تقطیر و دفع به صورت جامد مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در تمامی روشهائی که برای بهینه سازی سیستم معرفی می شوند متغرهای مختلف نقش دارند که این متغیرها را می توان به دو گروه عمده: 1- متغیرهای عملیاتی 2- متغیرهای فیزیکی تقسیم نمود.

واضح است برای رسیدن به یک محصول مشخص در عمل جداسازی، بیشتر باید به متغیرهای عملیاتی مانند نسبت برگشت (Reflux) و شرایط فشار و دمای برج متوسل شده، اما از آنجائی که متغیرهای ذکر شده در محدوده خاص قابل تغییر است در نتیجه در این پروژه بهینه سازی سیستم جداسازی با استفاده از سیستم متغیرهای فیزیکی مورد بررسی قرار گرفته است.

از آنجائی که از سه متغیر فیزیکی (انواع سینی، فاصله بین سینی ها و قطر برج) برای بهینه سازی سیستم جداسازی، نوع سینی مهمترین عامل به شمار می رود چرا که در طراحی یک برج تقطیر، قطر برج معمولاً به صورت تدریجی تغییر نمی کند و فاصله بین سینی ها هم تابع برج می باشد ولی نوع سینی مورد استفاده می تواند به شدت روی شرایط عملکرد برج تاثیر بگذارد، به همین لحاظ می توان سینی بهینه را برای یک برش خاص بدین صورت تعریف کرد که در یک tray spacing خاص، قطر کمتری برای رسیدن به محصول مورد نظر در مقایسه با سینی ها دیگر داشته باشد.

در بخش دوم و سوم پروژه مطالعات خوبی برای یافتن مشخصات مناسب برج تقطیر انجام پذیرفته و یک مورد مطالعاتی (ease study) برای روشن شدن مباحث نظری و تئوریک آورده شده است. در بخش سوم پروژه، هیدرولیک برج های تقطیر انواع سینی ها، محاسبه قطر برج و راندمان سینی ها و… مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در فصل چهارم پروژه شناخت خوبی از پالایشگاه اصفهان و واحدهای عملیاتی آن ارائه شده و سپس واحد تولید حلال های ویژه آن به صورت جامع مورد بررسی قرار گرفته است. در این پروژه پس از جمع آوری اطلاعات لازم از پالایشگاه و بازدید از واحد در حال نصب تولید حلال های ویژه که خوشبختانه در پایان مراحل انجام پروژه به بهره برداری رسید با توجه به اینکه این واحد براساس خوراک قبلی پالایشگاه طراحی و خرید تجهیزات آن انجام پذیرفته بود و با عوض شدن مشخصات خوراک پالایشگاه بالنتیجه مشخصات خوراک واحد حلال های ویژه نیز تغییر یافته بود با بررسی های انجام شده و شبیه سازی کامپیوتری با نرم افزار Pro II، از آنجائی که متغیرهای فیزیکی (نوع سینی، فاصله بین سینی ها و قطر برج) قابل تغییر نبود بنابراین بهترین شرایط عملیاتی (Reflux، فشار و دمای برج) به دست آمد. ذکر این نکته اهمیت کار انجام شده را بهتر مشخص می نماید که برای تولید 5 نوع حلال مختلف با مشخصات خوراک و محصول کاملاً مختلف (AW-402, AW-403 ,AW-404, AW-406, AW-409) با تجهیزات و ادوات ثابت نصب شده بهترین شرایط عملیاتی را با شبیه سازی کامپیوتری مورد ارزیابی قرار داده شد.

در این پروژه 5 نمونه مطالعاتی (ease study) برای 5 نوع حلال به صورت مجزا انجام پذیرفته و گزارش کامل آن در ضمیمه پروژه ارائه شده است.

فصل اول: شناخت حلال ها

1-1- مقدمه

حلال های نفتی برش های سبک و میان تقطیری هستند که به طور مستقیم یا غیرمستقیم از نفت به دست می آیند دامنه برش و نوع ترکیب آنها توسط تولید کننده برحسب کاربرد نهایی آنها تعیین می شود. حلال های نفتی به طور وسیعی در صنایع مختلف شیمیایی از جمله صنایع رنگ، روغن های صنعتی و خوراکی، چاپ، لاستیک سازی، چرم سازی، گراور سازی، پارچه و صنایع فلزی مورد استفاده قرار می گیرند.

بهترین خصوصیت حلال های نفتی شفافیت، بی رنگ بودن و غیرقابل امتزاج بودن آنها با آب است، ولی در حلال های آلی مشابه حل می شوند، قدرت حلال بستگی به نوع هیدروکربن های تشکیل دهنده آن و بخصوص مقدار آروماتیک های موجود در آن دارد. حلال های آروماتیکی حلال خوبی برای بسیاری از رزین های مورد استفاده در پوشش سطوح، روغن ها و چربی ها، گریس ها و واکس ها می باشند.

گرچه برخی از هیدروکربن های خالص مانند تولوئن و سیلکوهگزان به عنوان حلال کاربرد دارند ولی اکثر حلال ها مخلوطی از هیدروکربن ها هستند، اغلب حلال ها ترکیبی از پارافین ها، نفتن ها (سیکلو پارافین ها) و آروماتیک ها می باشند.

حضور هرکدام از هیدروکربن ها روی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی حلال، مثل قدرت حلالیت، ویسکوزیته، دانسیته، بو و نوع کاربرد آن اثر دارد. همچنین مقدار کمی ترکیبات غیر هیدروکربنی مانند سولفور، مواد اکسیژن دار و نیتروژن دار در حلال ها موجود است که در فرآیند شیرین کردن باید به پایین ترین مقدار ممکن رسانده شود.

دامنه تقطیر اساس طبقه بندی اصلی حلال ها محسوب می شود، در کاربرد نهایی، وقتی که حلال بعد از استفاده باید تبخیر شود مثلاً در نقاشی، برحسب تبخیر، به سه گروه کند، متوسط و تند تقسیم بندی می شوند، به همین ترتیب قدرت حلال و بوی آن در بعضی کاربردها و میزان مواد آروماتیک به صورت بالا، متوسط و پایین دسته بندی می شود.

اهمیت حلال ها در صنایع امروزی بسیار بالاست و در مملکت ما سالانه میزان قابل توجهی از این حلال ها از خارج از کشور وارد می گردد. مطالعات و تحقیقات در زمینه ساخت و تولید حلال های نفتی مدت هاست که در کشور توسط مراکز تحقیقاتی در حال انجام است و این نشان از اهیمت کاربرد حلال های نفتی در صنایع مختلف را می دهد.

وزارت نفت جمهوری اسلامی تلاش بسیار دارد تا در زمینه تولید حلال های مورد نیاز صنایع با یک برنامه ریزی بتواند به خودکفایی برسد، بدین منظور یک واحد تولید حلال با ظرفیت تولید روزانه حداقل 2000 بشکه در پالایشگاه اصفهان مراحل طراحی، اجراء و نصب را به پایان رسانده و طبق برنامه ریزی انجام شده از 22 بهمن سال 78 به بهره برداری رسیده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.