دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- مهندسی محیط زیست
عنوان :
بررسی پسابهای صنایع پتروشیمی و امکان تصفیه آن به روش استخراج مایع- مایع در ستون RDC

چکیده

لزوم تصفیه پساب های صنایع مختلف از جمله صنعت پتروشیمی به خاطر اثرات نامطلوب مستقیم و غیر مستقیم آن بر محیط زیست و زندگی مردم ، بر همگان آشکار است. بنابراین باید روش تصفیه مناسبی برای آن به کاربرد. پساب های واحد های مختلف پتروشیمی شامل ترکیبات آلی یا غیر آلی جامد یا مایع است که بصورت معلق ، قابل انحلال یا ته نشین شونده مشاهده میشود. فرایندهایی که برای تصفیه این ناخالصی ها مشاهده میشود شامل فرایند های شیمیایی، حرارتی، بیولوژیکی و مکانیکی هستند که قادر به حذف و پاکسازی پساب تا حد استاندارد و منطبق بر قوانین زیست محیطی می باشند. مسائل و مشکلات در این تحقیق دو نمونه از آلاینده های موجود در پساب پتروشیمی که عبارتند ازمتیل اتیل کتون و استون مورد بررسی قرار گرفت و برای استخراج آنها از ستونهای استخراج دارای صفحات چرخان موسوم به RDC استفاده شد. در ابتدا به کمک آرایه متعامد L9 در روش تاگوچی تعداد آزمایشات کاهش یافت. آزمایشات روی این دو نمونه پساب مجازی، به کمک حلالهای n- بوتیل استات و بنزن در محدوده دبی حلال 25.49 – 13.79 ml/min سرعت دوران روتور rpm 300-500، هلدآپ فاز پراکنده بین 0.08 – 0.05، قطر نازل پخش کننده بین mm 3-2 انجام شد و شرایط عملیاتی بهینه برای به دست آوردن حداکثر بازده استخراج آلاینده ها در برج تعیین گردید. در نهایت شرایط بهینه برای دبی حلال 29.45ml/min، سرعت دوران روتور برج 480rpm، هلدآپ فاز پراکنده 0.07 و قطر نازل پخش کننده فاز پراکنده 2mm حاصل شد. با انتخاب حلال n- بوتیل استات تحت شرایط عملیاتی مطلوب امکان استخراج آلاینده ها از جریان خوراک به میزان 50 درصد به دست آمد. ضمنا با افزایش دبی حلال n- بوتیل استات، میزان استخراج تا 41.36 درصد افزایش یافته و با ازدیاد سرعت دوران نیز درصد استخراج تا 42 درصد افزایش یافت.

در بررسی اندازه قطر نازل در سیستم بنزن – آب – MEK نیز، میزان استخراج برای نازل با قطر ثابت 2mm، با ثابت نگه داشتن سایر شرایط عملیاتی بیشترین میزان استخراج به مقدار 2.91 درصد به دست آمد.

مقدمه

آلاینده های موجود در صنایع پتروشیمی حدود 10 مرتبه بیشتر از پساب صنایع نفت می باشد که این مطلب توسط BOD بیان میشود. پساب صنعت نفت شامل 100ppm تا 200 از BOD می باشد، در حالی که پسابهای پتروشیمی شامل 1000ppm تا 3000 یا بیشتر از BOD می باشد.

پارامتری که اکثرا برای بیان آلودگی کلی به خصوص در تصفیه بیولوژیکی به کار می رود، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی یا BOD می باشد. اما BOD اثر کلی را نشان نمی دهد، زیرا ترکیبات غیرقابل تجزیه زیستی وجود دارند که شامل BOD نمی شوند و مواد سمی نیز در آزمایش BOD جواب صحیحی نشان نمی دهند. به خاطر این دلایل تمایل به استفاده از اکسیژن خواهی شیمیایی یا COD وجود دارد.

فرایندهای مورد استفاده در تصفیه پسابهای شامل ذرات جامد و مایع با قطر فقط چند میکرون که اختلاف دانسیته زیادی با آب ندارند ، شامل فرایند های جداسازی مانند فیلتراسیون و سانتریفوژ میباشند. برای ذرات کوچکتر از فرایند های ته نشینی استفاده میکنند، اما قبل از آن باید از ماده ای مناسب جهت تجمع و توده کردن ذرات کوچک استفاده کرد. این مواد شامل FeCl3 و Al2(SO4)3 در حضور Ca(HCO3)2 می باشد.

فرایند های حرارتی که برای جداسازی مواد محلول در پساب به کار می روند بر پایه اختلاف در فراریت، حلالیت یا رفتار جذب سطحی بر روی جاذبها عمل کرده و شامل تبخیر، تقطیر، دفع، استخراج مایع- مایع، جذب سطحی و تبلور میباشد.

فرایندهای بیولوژیکی شامل دو فرایند عمده تجزیه هوازی و بی هوازی ترکیبات آلی می باشند که هریک از آنها نسبت به یکدیگر معایب و مزایایی دارند و عمده ترین روش تصفیه پسابهای پتروشیمی نیز همین روش می باشد.

فرایندهای شیمیایی در مورد پسابها با حجم بسیار بالا از مخلوط ترکیبات آلی به کار میرود که ابتدا در یک محفظه احتراق برده میشود و بعد از یک زمان کوتاه به آب و دی اکسید کربن اکسید میشود و باقیمانده احتراق وارد واحد های خاکستر سوز میشود.

در این گزارش به شرح بعضی از روشهای ذکر شده می پردازیم. مسلما در انتخاب روشی مناسب، بازده فرایند و هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری موثر میباشد. چه بسا بعضی از روشها مانند جذب سطحی در مقایسه با تصفیه بیولوژیکی دارای مزایایی مثل بازده عملیاتی بالا و حجم کم میباشد ولی هزینه عملیاتی زیادی را به همراه دارد.

فصل اول

مروری بر پسابهای پتروشیمی و روشهای تصفیه آن

1-1- اهداف و اهمیت تصفیه پسابهای پتروشیمی

کشور ما از متنوع ترین اکوسیستمهای جهان برخوردار است به طوریکه شامل نادرترین و حساسترین گونه های دریایی و جوامع گیاهی از جمله سنگ های مرجانی، جنگل های گرمسیری مانگرو، زیستگاه هایی نظیر هورها و خورها و ماهیان زینتی و تجاری و رویشگاه گرمسیری میباشد.

احداث مجتمع های نفت، گاز و پتروشیمی در کنار این مناطق و پیامدهای حاصل از آن مانند ایجاد پساب های شیمیایی، آلودگی صوتی، دفع زباله ومواردی از این دست چالش بزرگ زیست محیطی را در این مناطق ایجاد کرده است. در صنایع پتروشیمی بر اساس نوع مواد مصرفی و تولیدی و فرایندها، نوع و میزان آلایندگی این صنایع متفاوت است.بدین معنا که در فرایندهای مختلف امکان آلودگی در سه مرحله جمع آوری مواد اولیه ، تولید و تبدیل مواد واسطه ای و جمع آوری و انبار مواد تولید شده وجود دارد.

نمونه هایی از این آلودگی بدین صورت میباشد: نشت فرمالدئید ناشی از تهیه و انتقال متانول موردنیاز برای واحدهای تولید اسید استیک و MTBE ورود پسابهای مجتمع های پتروشیمی بندر امام، رازی و خارک در خور موسی و خلیج فارس، نشت مواد آروماتیکی نظیر بنزن از پتروشیمی اصفهان و پراکنده شدن گوگرد در فضای اطراف مجتمع هایی نظیر پتروشیمی رازی به دلیل انبار شدن در فضای باز نمونه هایی از آلایندگی محیط زیست در هر سه مرحله میباشد که به طور مستقیم و غیر مستقیم در محیط زیست و زندگی مردم دور و نزدیک اثرات نامطلوبی به جای میگذارد. مشکلات عدیده ای نظیر تخریب مرجانهای طبیعی در عسلویه و خلیج نایبند به منظور احداث واحدهای جدید، تخریب اکوسیستم خلیج فارس و تبدیل شدن خورموسی به مرداب به دلیل رعایت نکردن اصول صحیح جایگیری مجتمع های پتروشیمی، از بین رفتن صدف های مروارید ساز خلیج فارس نمونه هایی از اثرات مختلف زیانبار این صنایع بر محیط زیست میباشد.

بنابر این اهداف تصفیه پساب را به طور خلاصه میتوان به صورت زیر بیان کرد:

1- تامین شرایط بهداشتی مردم

2- پاک نگهداشتن محیط زیست

3- بازیابی فاضلاب جهت مصارف بهینه مانند کشاورزی

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.