19080

۱۹۰۸۰

بررسي تجربي و مدلسازي زمان نقطه شكست در بسترهاي چندلايه نم زدايي از گاز طبيعي

كارشناسي ارشد

طراحي فرآيند

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۲/۳

دكتر شاه حسيني

مهندسي شيمي، نفت و گاز

از جمله فرآيندهاي مهم در پالايشگاههاي گازي مي توان به فرآيند نم زدايي از گاز طبيعي با استفاده از برج هاي جذب چند لايه اشاره نمود. اين واحد با استفاده از بسترهاي ثابتي كه با جاذب پر شده است آب را از جريان گاز طبيعي جدا كرده و آن را جهت ارسال به واحد سردسازي پايين دست آماده مي كند. با توجه به عدم امكان هرگونه تغيير در يك واحد صنعتي در حال بهره برداري، اين پژوهش به بررسي اثر هريك از لايه هاي جاذب در كنار اثر متغييرهاي عملياتي با استفاده از مدل رياضي مي پردازد. پژوهش حاضر از اين حيث حائز اهميت است كه در اعتبارسنجي مدل توسعه يافته علاوه بر بررسي دقيق روابط انتقال جرم، حرارت و مومنتم، از داده هاي ميداني واحد صنعتي مورد مطالعه جهت هريك از پديده هاي انتقال استفاده گرديده است. با بررسي نتايج حاصل از مدلسازي به اين نتيجه ميرسيم كه در صورت استفاده از يك لايه آلوميناي فعال به تنهايي، كارآيي برج و زمان نقطه شكست 5/0 ساعت، در صورت استفاده از غربال مولكولي با اندازه 5-3 ميلي متر 25/14 ساعت و در صورت استفاده از غربال مولكولي با اندازه 3-2 ميلي متر تا 30 ساعت افزايش مي يابد. همچنين افزايش دما، شدت جريان گاز و ناخالصي ورودي منجر به كاهش كارآيي برج و بروز نقطه شكست و افزايش فشار گاز ورودي باعث افزايش كارآيي برج و زمان بروز نقطه شكست مي شود. با توجه به تغيير شرايط تعادلي و سينتيكي در هريك از جاذب ها، طول ناحيه انتقال جرم در هريك از لايه ها تغيير خواهد نمود كه اين امر در طراحي برج هاي جذب چند لايه مورد توجه قرار مي گيرد. تغيير در طول ناحيه انتقال جرم تاثير مستقيمي بر روي شيب نمودار نقطه شكست و ارتفاعي از جاذب كه در انتهاي هر سيكل بدون استفاده باقي مانده خواهد داشت. واژه‌هاي كليدي: جذب سطحي، آلوميناي فعال، غربال مولكولي، مدلسازي رياضي، نم زدايي از گاز طبيعي.

1397/04/03

Experimental Study and Mathematical Modeling of Breakthrough time in a Multilayer Natural Gas Dehydration Bed

6/24/2018 12:00:00 AM

One of the most important processes in gas refineries is the process of dehydration of natural gas by using multi-layer adsorption towers. This unit removes water from natural gas by using fixed bed adsorbents and prepares it to send to the downstream cryogenic separation unit. Due to the impossibility of any changes in an under operation industrial unit, this study examines the effect of each adsorbent layer along with the effect of operational variables using the mathematical model. The present study is important because the developed model validated considering real data from industrial unit. By examining the results of the modeling, it is concluded that if using an active alumina layer alone, tower efficiency and break through time will be decreased down to 0.5 hours, in case of using a molecular sieve with a size of 5-3 mm, is 25.24 hours, and if the bed fill with the molecular sieve layer with a size of 2-3 mm, breakthrough time increases up to 30 hours. Also, by increasing in temperature, gas flow rate and inlet impurity, breakthrough will be happen early and by increasing in the pressure of the inlet gas tower will be operated efficiently. Due to the changing equilibrium and kinetic conditions in each of the adsorbents, the length of the mass transfer region will change in each of the layers, which will be considered in the design of multi-layer adsorption towers. The change over the mass transfer region has a direct impact on the breakthrough curve and length of the unused bed. Keywords: Adsorption Process, Molecular Sieves, Design and mathematical Modeling, Gas processing