شیرین سازی گاز طبیعی توسط غشاء

[bahar91 939]

سلام

دوستان اگر ممکنه کمکم کنید :girl_blush2:خیلی حیاتیه. در ارتباط با شیرین سازی گاز طبیعی توسط غشاء مطلب میخوام .لاتین هم باشه مشکلی نیست

متشکرم از همگی

[mim-shimi 25,686]

فرايندهای شيرين سازی

 

بيش از 30 فرايند براي حذف گازهاي اسيدي (مانند سولفيد هيدروژن، دي اکسيد کربن و ديگر ترکيبات آلي گوگرد مثلاً سولفيد کربنيل، مرکاپتان هاي آلي و دي سولفيدها) وجود دارد. به دليل سميت سولفيد هيدروژن نياز به حذف آن شديد تر است. گاز طبيعي معمولاً براي رسيدن به غلظت کمتر از ppm 4 سولفيد هيدروژن و 3– 2 درصد دي اکسيد کربن، فرآوري مي شود. اگر محتواي CO₂ زياد شود و يا هنگامي که فرايندهاي سرمايشي (cryogenic) وجود دارد بايد غلظت دي اکسيد کربن را تا ppm 100 کم کرد.

انتخاب فرايند بسته به محدوده اجزاي مولي (composition) و حجم گاز است. فرايندهاي بسته (batch) و نيز پيوسته (continuous) هر دو مورد استفاده قرار مي گيرند. فرايندهاي بسته هنگامي مورد استفاده قرار مي گيرند که توليد روزانه گوگرد کم و در حدود 10 کيلوگرم باشد. اگر توليد روزانه گوگرد زياد و در حدود 45 کيلوگرم باشد معمولاً فرايندهاي پيوسته از لحاظ اقتصادي به صرفه تر هستند. در فرايندهاي بسته، جذب و احياي جاذب (که ممکن است مايع (absorbant) و يا جامد (adsorbant) باشد) هر دو در يک راکتور انجام مي شوند. در فرايندهاي پيوسته جذب گازهاي اسيدي و بازيافت آنها –احياي حلال- در دو راکتور جداگانه انجام مي شوند.

اسفنج آهني (iron sponge) قديمي ترين و پر استفاده ترين فرايند بسته براي حذف ترکيبات گوگرد از گاز طبيعي است. اسفنج آهني شامل دو ورقه چوبي آغشته به اکسيد آهن III (Ferric Oxide) و هيدروکسيد سديم است. ورقه ها در يک برج تماس عمودي قرار داده مي شوند که سولفيد هيدروزن در گاز طبيعي با اکسيد آهن واکنش داده و سولفيد آهن III (Ferric Sulfide) تشکيل مي شود. مرکاپتان ها نيز با اکسيد آهن واکنش داده و توليد Ferric Mercaptide مي کنند. وقتي ورقه ها اشباع مي شوند –يعني ديگر قادر به واکنش با سولفيد هيدروژن نيستند- افزودن اکسيژن به بستر، سولفيد آهن را به اکسيد آهن و گوگرد عنصري تبديل مي کند و مرکاپتايدها به اکسيد آهن و دي سولفيد تبديل مي شوند. اين بستر ها سرانجام غير قابل استفاده شده و بايد جايگزين شوند. ورقه هاي مصرف شده سمي هستند و بايد به شيوه هاي مناسب از لحاظ زيست محيطي دفع شوند. ديگر فرايندهاي ناپيوسته شامل استفاده از دوغاب اکسيد آهن و يا ذرات اکسيد روي معلق در محلول آبي استات روي و يا محلول هاي آبي نيترات سديم است.

تعداد زيادي حلال فيزيکي و شيميايي قابل استفاده در فرايندهاي پيوسته حذف گازهاي اسيدي وجود دارد. جاذب هاي شيميايي شامل محلول آبي آمين هاي آلي همانند منواتانول آمين، دي اتانول آمين، تري اتانول آمين، دي گليکول آمين و متيل دي اتانول آمين هستند. اين محلول ها، که قابل احياهستند، با گازهاي اسيدي واکنش شيميايي مي دهند و مي توان از آنها براي حذف مقادير زياد گاز اسيدي استفاده کرد. حلال هاي فيزيکي مايعات آلي هستند که دي اکسيد کربن و سولفيد هيدروژن را در فشار بالا و دماي محيط يا پايين تر جذب مي کنند. وقتي از حلال هاي فيزيکي استفاده مي شود با انجام عمل جداسازي در فشار پايين (flash) گازهاي اسيدي بازيافت شده و حلال احيا مي گردد. انرژي لازم براي احياي حلال هاي فيزيکي کمتر از انرژي لازم براي حلال هاي شيميايي است. حلال هاي فيزيکي شامل متانول، مخلوط دي متيل اتر و پلي اتيلن گليکول، کربنات پروپيلن، سولفولان (sulfolane) ، 1-استيل مورفولين و ديگر ملکول هاي آلي پيچيده است. سيستم هاي حلال ممکن است شامل محلول هاي فيزيکي و مواد شيميايي واکنش دهنده باشد. محلول هاي کربنات پتاسيم و نيز محلول هاي شامل ترکيبات آلي-فلزي در بعضي کاربردهاي کوچک استفاده مي شوند. اين حلال ها منجر به اکسيداسيون مستقيم سولفيد هيدروژن به عنصر گوگرد حين عمل احيا خواهند شد.

سيستم هاي جذب سطحي روي جامد که از غربال هاي ملکولي استفاده مي کند براي گازهايي که داراي غلظت گاز اسيدي کم باشند، مفيد هستند. انتخاب ديگر استفاده از غشاهاي پليمري نيمه تراوا است که بر اساس حلاليت بيشتر و نرخ نفوذ بالاتر دي اکسيد کربن و سولفيد هيدروژن نسبت به متان در پليمر کار مي کنند. واحدهاي غشايي طراحي شده اند که براي حذف توده گازهاي اسيدي از جريان گاز کم يا متوسط مناسب هستند.

 

شرايط فرايند شيرين سازي

 

يک فرايند اقتصادي شيرين سازي قابل اجرا در صنعت گاز طبيعي بايد موارد زير را فراهم کند :

 

• حذف کامل H₂S
  
• پذيرش حجم زياد گاز
  
• عملکرد در فشار بالا
  

در نگاه اول به نظر مي رسد فرايندهاي زيادي براي بررسي وجود دارند. در واقع قابليت کاربرد اين فرايندها در بخش هايي از صنعت شيميايي و گاز، باعث کشف و توسعه آنها شده است. فرايندهاي موجود را مي توان، بر اساس اين که آيا عامل حذف کننده گازهاي اسيدي را مي توان به حالت اصلي براي استفاده دوباره تبديل کرد، به فرايندهاي احيا کننده و غير احياکننده تقسيم بندي کرد.

فرايندهاي غير احياکننده براي حذف مقادير زياد گاز اسيدي قابل استفاده نيست. تحت شرايط ويژه از اين فرايندها، مانند دوغاب آهک (سوسپانسيون Ca(OH)₂ ) يا جذب توسط محلول سود سوز آور، پرمنگنات پتاسيم يا يک محلول بافر از بي کرومات سديم و سولفات روي، مي توان براي از بين بردن مقادير H₂S باقيمانده در گاز پس از حذف توده H₂S در فرايندهاي ديگر بکار برد. اين فرايندها غلظت سولفيد هيدروژن را به مقاديري مي رسانند که توسط فرايندهاي احياکننده قابل حصول نيست.

پر استفاده ترين فرايند احياکننده در حذف گازهاي اسيدي فرايند Girbotol است که از آمين هاي آلي آبي به عنوان جاذب استفاده مي کند. اشکال تغيير يافته فرايند Girbotol براي نم زدايي و شيرين سازي گاز طبيعي به طور هم زمان و نيز براي جذب انتخابي H₂S از گازهاي حاوي CO₂ بدست آمده است. فرايندهاي احيا کننده ديگري که شرايط ويژه اي را مي طلبد از مواد زير استفاده مي کنند :

 

1. آب
   
2. محلول کربنات سديم آبي (فرايند Seabord)
   
3. اکسيد آهن
   
4. محلول آبي تيو آرسنات سديم يا آمونيوم
   
5. محلول آبي فسفات تري پتاسيم (فرايند Shell)
   
6. محلول آبي فنولات سديم
   
7. محلول آبي اکسيد آهن-کربنات سديم
   
8. محلول آبي کربنات پتاسيم
   

اکثر اين فرايندها در مقايسه با فرايند Girbotol مگر در موارد خاص استفاده نمي شوند. محلول آبي و داغ کربنات پتاسيم براي فرآوري گاز طبيعي داراي غلظت هاي زياد گاز اسيدي داراي مزايايي است. فرايند جديدي که در آن دي اکسيد گوگرد با سولفيد هيدروژن واکنش داده و در حضور محلول گليکول توليد عنصر گوگرد مي کند، نويد اقتصادي تر شدن را مي دهد.

با وجود اين که انتخاب هاي زيادي براي شيرين سازي گاز طبيعي وجود دارد، فرايندهاي بسته و فرايندهاي آمين در بيش از 90 درصد موارد استفاده مي شوند. طي سال هاي 1991 – 1990 در حدود 700 واحد آمين در ايالات متحده فعال بود. فرايندهاي آمين در آن زمان MEA را به عنوان حلال جاذب به کار مي بردند. در بسياري از کاربردها استفاده از دي اتانول آمين غالباً ترجيح داده مي شود زيرا داراي گرماي واکنش کمتر، خورندگي کمتر و قابل استفاده با غلظت هاي بالاتر است. اين خصوصيات باعث ايجاد مزايايي در فرايند مي شود که شامل بار (loading) بالاتر گاز اسيدي در آمين، نياز به انرژي کمتر براي احياي حلال و آمين در گردش کمتر است.

به دنبال جداسازي و بازيافت گازهاي اسيدي از گاز طبيعي خام، فرايندهاي ديگري براي تبديل سولفيد هيدروژن به عنصر گوگرد انجام مي شود. چند فرايند براي اين تبديل وجود دارد که فرايند Claus در صنايع گاز طبيعي داراي بيشترين استفاده است. اين فرايند براي توليد گوگرد از جريان هاي گاز اسيدي که داراي غلظت سولفيد هيدروژن در حدود بيش از 20 درصد باشد، مناسب است. عموماً ملاحظات اقتصادي کاربرد اين فرايند را براي ظرفيت توليد بيش از t/d 30 گوگرد محدود مي کند. با وجود تغييرات شديد فرايند Claus براي خوراک هاي متفاوت، عنصر اصلي در اين فرايند يک کوره واکنش است که در دماي تقريباً 1273 کلوين کار مي کند. در اين دما حدود يک سوم از سولفيد هيدروژن با هوا سوزانده مي شود که توليد دي اکسيد گوگرد و آب مي کند. سپس يک جابجايي واکنش بين سولفيد هيدروژن باقي مانده و دي اکسيد گوگرد رخ مي دهد که منجر به تشکيل آب و عنصر گوگرد مي شود. کوره واکنش داراي نرخ بازيافت حدود 90 درصد است. تبديل سولفيد هيدروژن باقي مانده به گوگرد در راکتورهاي کاتاليستي با دماي پايين تر انجام مي شود.

[mim-shimi 25,686]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25,686]

[TABLE=width: 98%, align: center]

[TR]

[TD=class: news_title]شیرین سازی گاز طبیعی با استفاده از فرآیند غشاء[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=align: center][/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=class: news_desc]سولفید هیدروژن به دو صورت تشکیل می شود. یکی با استفاده از احیاء سولفیت و دیگری دی سولفوراسیون ترکیبات آلی محتوی سولفور .[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD] [/TD]

[/TR]

[TR]

[TD=class: news_body]

سولفید هیدروژن به دو صورت تشکیل می شود. یکی با استفاده از احیاء سولفیت و دیگری دی سولفوراسیون ترکیبات آلی محتوی سولفور .

واحدهای در تماس گاز و مایع در حذف گازهای نامطبوع و جذب آنها کاربرد خواهند داشت و این روش ها در سیستم های متداول توسط برج های پرشده، پاششی و برجهای بیولوژیکی انجام می شود.

یک روش دیگر که امروزه از آن در صنعت استفاده می شود، غشاء است. سیستم غشایی شامل آماده سازی یک سطح تماسی ثابت برای جذب تنظیم شدت جریان ها و کاهش عملیات (زمانی) و هزینه تمام شده برای این کار است.

معایب و مزایای استفاده از غشاء در جدول زیر آورده شده است که با توجه به مزایای آن از معایب آن می توان چشم پوشی کرد:

مزایا و معایب استفاده از غشاء

 

[TABLE=align: center]

[TR]

[TD]

معایب

[/TD]

[TD]

مزایا

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]

افزایش مقاومت غشاء در طول غشاء

[/TD]

[TD]

جدا بودن فازهای مایع و گاز

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]

امکان برگشت جریان گاز

[/TD]

[TD]

سطح تماس ثابت

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]

امکان رسوب غشاء

[/TD]

[TD]

طراحی بسیار ساده و آسان

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]

طول عمر محدود غشاء

[/TD]

[TD]

وزن کم و سطح انتقال جرم بالا

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD]

محدود شدن مراحل تعادل بواسطه تحمیل اختلاف فشار

[/TD]

[TD]

نبود قسمت های متحرک

[/TD]

[/TR]

[/TABLE]

 

سه روش جداسازی غشایی برای حذف H۲S عبارتند از:

۱. استفاده از غشاء توخالی پروپیلن (غشاء‌های جاذب فیبر توخالی HF)

۲. استفاده از غشاء الکتروشیمیایی

۳. استفاده از غشاء بیو*****

غشاء‌های جاذب فیبر توخالی HF، برای حذف H۲S و با بازده بیش از ۹۰% عمل می کنند و از نظر اقتصادی می توان این سیستم غشایی را برای حذف مواد نامطلوب،‌ با بیو*****های مسطح و تعیین آن در شدت جریان های بالای گاز استفاده کرد.

با استفاده از غشاء الکتروشیمیایی بازده متوسط حذف H۲S بالاتر از ۹۰% در هر مقدار ورودی خواهد بود و بازده های جریان نزدیک به ۱۰۰% در غلظت های زیاد جریان ورودی خواهد بود.

غشاء های نگهدارنده عالی الکترودهای نیکل با تخلخل زیاد به ما این اجازه را می دهند سولفید هیدروژن را در غلظت های پایین حذف کنیم، بدین صورت که ولتاژ های سلول در دانسیت های پایین جریان مورد نیاز در این مقدار کم سولفید هیدروژن کمتر از ۲۵/۰ ولت است. بیو***** می تواند هم برای غلظت های پایین و هم غلظت های بالای گاز سولفید هیدروژن مورد استفاده قرار گیرد و بازده این سیستمها حدود ۹۸% است و بطور متوسط دوره فعالیت آن ۱۷۰ روز خواهد بود.

 

مترجم: محمد رضایی/سکونیوز

 

منبع:

۱. Chemical engineering journa

[/TD]

[/TR]

[TR]

[TD] [/TD]

[/TR]

[/TABLE]

[mim-shimi 25,686]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[bahar91 939]

ممنونم میم شیمی عزیز

راستش من باید در این باب یه مقاله بنویسم

آیا مقاله ای در این باب در اختیار دارید؟

راستش اون هایی که خودم توی ساینس دایرکت پیدا میکنم خیلی تخصصی هستن!

[mim-shimi 25,686]

ممنونم میم شیمی عزیز

راستش من باید در این باب یه مقاله بنویسم

آیا مقاله ای در این باب در اختیار دارید؟

راستش اون هایی که خودم توی ساینس دایرکت پیدا میکنم خیلی تخصصی هستن!

خواهش میکنم

دنبالش هستم

حتما برات میزارم

[bahar91 939]

خواهش میکنم

دنبالش هستم

حتما برات میزارم

 

:love070:

[mim-shimi 25,686]

اینا رو دیدی؟

به دردت میخورن؟

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[bahar91 939]

اینا رو دیدی؟

به دردت میخورن؟

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

 

 

آره دیدم اما فراموششون کرده بودن.باید بخونمشون.ممنونم :hxh5v6h2nsqgyuf5c8y

[mim-shimi 25,686]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25,686]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[mim-shimi 25,686]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[bahar91 939]

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

 

دوست خوبم ممنونم از محبتت

اما متاسفانه لینکه باز نشد!

[mim-shimi 25,686]

دوست خوبم ممنونم از محبتت اما متاسفانه لینکه باز نشد!

 

 

 

خواهش گلم

 

قبلش امتحان کردما

 

اولی و سومی رو درست میکنم

 

دومی خوبه

[mim-shimi 25,686]

لینک ها اصلاح شدند

[bahar91 939]

لینک ها اصلاح شدند

 

ممنونم:w73::wavesmile::rose: