دانشگاه شیراز

دانشکده‌ی مهندسی شیمی، نفت وگاز

 

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد در رشته‌ی مهندسی شیمی

 

 

طراحی پایه‌ی حلقه‌ی دریزو و استفاده ‌از حلال هیدروکربنی در فرایند نم‌زدایی در پالایشگاه فراشبند

 

استادان راهنما

دکتر محمدرضا رحیم پور

دکتر علیرضا شریعتی

 

بهمن ماه 1390

چکیده

بخار آب یکی از مهمترین ناخالصی­های جریان گاز طبیعی است. معمولاً خود بخار آب مساله ساز نیست ولی در عوض فاز مایع یا جامدی که هنگام فشرده شدن گاز یا سرد شدن آن تشکیل می­شود مشکل ساز می­باشد. در برخی موارد بخار آب باعث مسمومیت شدید کاتالیست­های گران قیمت شده و یا اینکه واکنش­های جانبی نامطلوبی را باعث می­گردد. آب به صورت مایع معمولاً خوردگی را سرعت می­بخشد و یخ یا هیدرات­های جامد می­توانند شیرها، اتصالات و حتی لوله­های گاز را مسدود کنند. برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی جریان گاز قبل از وارد شدن به خطوط انتقال با استفاده روشهای مختلفی آبگیری می‌شود. متداولترین روش در دنیا استفاده ‌از TEG می­باشد. جهت افزایش راندمان روش مذکور موارد مختلفی پیشنهاد شده ‌است که ‌یکی از آنها اضافه نمودن حلال هیدروکربنی به TEG می­باشد که به فراریت آب در این محلول در برج دفع کمک نموده و موجب بدست آمدن TEG خالص‌تر می‌گردد و می‌توان نقطه شبنم گاز را به مراتب پایین‌تر از روش حال حاضر مورد استفاده رساند. که ‌اکنون تکنولوژی آن در انحصار شرکت Drizo می‌باشد و به عنوان فرآیند Drizo شناخته می­شود و با استفاده ‌از روش مذکور می‌توان خلوص TEG خروجی از برج دفع را بالاتر از 99.8% رسانده و در نتیجه گاز خشک را با نقطه شبنم  73- تا 5/95- به نقاط مصرف منتقل نمود.

هدف از این تحقیق طراحی پایه‌ی تجهیزات مورد استفاده در فرآیند دریزو به منظور جلوگیری از هدر رفت تری‌اتیلن‌گلایکول و جلوگیری از انتشار ترکیبات BTEX می‌باشد.

 

کلمات کلیدی: Drizo، TEG، نم زدایی، حلال هیدروکربنی، ترکیبات BTEX

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1- نم‌زدایی از گاز طبیعی…………………………………………………………………………………………………. 2

1-1-1- روشهای نم‌زدایی از گاز طبیعی ……………………………………………………………………… 2

1-1-1-1- نم‌زدایی توسط مایعات جاذب رطوبت…………………………………………….. 4

1-1-1-2- نم‌زدایی با استفاده ‌از جاذب‌های  جامد………………………………………….. 6

1-1-1-3- نم‌زدایی توسط سرمایش گاز……………………………………………………………. 6

1-1-1-4- نم‌زدایی با استفاده‌ از نفوذ گاز در غشاء………………………………………….. 6

1-1-1-5- نم‌زدایی توسط واکنش گرهای جامد………………………………………………. 7

1-1-2- روش های افزایش بازدهی فرایند احیاء………………………………………………………… 10

1-1-2-1- استفاده ‌از گاز دفع کننده…………………………………………………………………….. 10

1-1-2-2- احیاء در خلاء………………………………………………………………………………………… 10

1-1-2-3- افزایش عمل احیاء با افزودن حلال…………………………………………………….. 11

 

فصل دوم: مروری بر پژوهش های پیشین

مروری بر پژوهش های پیشین…………………………………………………………………………………………….. 13

 

فصل سوم: افزایش عمل احیای گلایکول با افزودن حلال هیدروکربنی

3-1- مشخصات فرآیند………………………………………………………………………………………………………… 17

3-2- مزایای دریزو……………………………………………………………………………………………………………….. 20

3-2- 1- از نقطه نظر اقتصادی……………………………………………………………………………………… 21

3-3- اصلاح فرایند نم‌زدایی گاز  Drizo ………………………………………………………………………….. 21

3-3-1-  تشریح اصلاح فرایند دریزو……………………………………………………………………………. 22

3-4- پارامترهای طراحی……………………………………………………………………………………………………… 22

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

3-4-1- برج Contactor……………………………………………………………………………………………….. 23

3-4-2- دبی گاز ورودی………………………………………………………………………………………………… 23

3-4-3- دما و فشار ورودی……………………………………………………………………………………………. 23

3-4-4- دماو غلظت  TEG ورودی……………………………………………………………………………….. 23

3-4-5-  سرعت چرخش گلایکول……………………………………………………………………………….. 24

3-4-6- دمای نم‌زدایی…………………………………………………………………………………………………… 24

3-4-7- دمای ریبویلر…………………………………………………………………………………………………….. 24

3-4-8- دمای ستون دفع …………………………………………………………………………………………….. 24

 

فصل چهارم: طراحی پایه و ارائه خدمات مهندسی مقدماتی جهت اجرای طرح Drizo در پالایشگاه گاز فراشبند، واحد دالان

4-1- بر اساس شرایط تابستان و در حالت مجزا بودن واحدها………………………………………… 27

4-1-1- جدا کننده‌ی سه فازی(V-100)…………………………………………………………………….. 27

4-1-2- مبدل حرارتی E-100……………………………………………………………………………………… 30

4-1-3- مبدل حرارتی E-101……………………………………………………………………………………… 41

4-1-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد………………………………………………………………………… 57

4-1-5- پمپ P-100……………………………………………………………………………………………………… 60

4-1-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو…………………………………. 65

4-2- بر اساس شرایط زمستان و در حالت مجزا بودن واحدها………………………………………… 68

4-2-1- جدا کننده‌ی سه فازی(V-100)…………………………………………………………………….. 68

4-2-2- مبدل حرارتی E-100……………………………………………………………………………………… 68

4-2-3- مبدل حرارتی E-101……………………………………………………………………………………… 73

4-2-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد………………………………………………………………………… 78

4-2-5- پمپ P-100……………………………………………………………………………………………………… 80

4-2-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو…………………………………. 81

4-3- بر اساس شرایط تابستان و در صورت تجمیع واحدها…………………………………………….. 82

4-3-1- جدا کننده سه فازی(V-100)………………………………………………………………………… 82

4-3-2- مبدل حرارتی E-100……………………………………………………………………………………… 82

4-3-3- مبدل حرارتی E-101……………………………………………………………………………………… 87

4-3-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد………………………………………………………………………… 92

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

4-3-5- پمپ P-100……………………………………………………………………………………………………… 94

4-3-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو…………………………………. 95

4-4- بر اساس شرایط زمستان و در صورت تجمیع واحدها……………………………………………. 96

4-4-1- جدا کننده سه فازی(V-100)………………………………………………………………………… 96

4-4-2- مبدل حرارتی E-100……………………………………………………………………………………… 96

4-4-3- مبدل حرارتی E-101…………………………………………………………………………………….. 101

4-4-4- چیلر تأمین کننده‌ی آب سرد………………………………………………………………………. 106

4-4-5- پمپ P-100……………………………………………………………………………………………………. 108

4-4-6- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو………………………………… 109

4-5- جدا کننده‌ی آب از حلال((coalesce……………………………………………………………………….. 110

                                                                                                                                    

فصل پنجم: نتیجه‌گیری

5-1- مقایسه‌ی میزان هرز رفت TEG……………………………………………………………………………… 112

5-2- مقایسه‌ی میزان انتشار ترکیبات BTEX………………………………………………………………… 113

5-3- مقایسه‌ی درصد خلوص TEG احیا شده در برج دفع…………………………………………… 114

5-4- مقایسه‌ی نقطه‌ی شبنم آبی گاز خشک خروجی از برج جذب…………………………….. 115

5-5- مقایسه هزینه‌ی کل سرمایه‌گذاری (TCI) و درآمد سالیانه ناشی از

پیاده سازی فرایند دریزو در دو حالت مجزا بودن و تجمیع واحدها…………………………………….. 116

 

 

فهرست منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………………………………. 119

فهرست جدول‌ها

 

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

جدول1-1- ناخالصی‌های موجود در گاز طبیعی………………………………………………………………………. 3

جدول1-2- خصوصیات گلایکول‌های مورد استفاده در فرآیند نم‌زدایی گاز…………………………… 7

جدول1-3- تأثیر سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن بر محتوای آب

گاز طبیعی اشباع………………………………………………………………………………………………………………………… 9

جدول 3-1- مهمترین دماهای عملیاتی گلایکول در قسمت‌های مختلف …………………………….. 9

جدول 4-1- اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکننده‌ی

سه فازی استفاده شده در فرایند Drizo………………………………………………………………………………….. 23

جدول 4-2- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-100…………………………. 38

جدول 4-3- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-101…………………………. 43

جدول 4-4- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله ‌مستقیم انتخاب شده………………………………. 59

جدول 4-5- مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان و حالت

فیزیکی جریان‌ها………………………………………………………………………………………………………………………… 67

جدول 4-6- اندازه‌های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکننده‌ی

سه فازی استفاده شده در فرایند Drizo…………………………………………………………………………………… 68

جدول 4-7- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-100…………………………. 70

جدول 4-8- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-101…………………………. 75

جدول 4-9- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله ‌مستقیم انتخاب شده………………………………. 79

جدول 4-10- مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان و

حالت فیزیکی جریان‌ها……………………………………………………………………………………………………………… 81

جدول 4-11- اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکننده‌ی

سه فازی استفاده شده در فرایند Drizo…………………………………………………………………………………… 82

جدول 4-12- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-100………………………. 84

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

 

جدول 4-13- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-101………………………. 89

جدول 4-14- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله ‌مستقیم انتخاب شده…………………………… 93

جدول4-15- مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان و

حالت فیزیکی جریان‌ها……………………………………………………………………………………………………………….. 95

جدول4-16- اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکننده‌ی

سه فازی استفاده شده در فرایند Drizo…………………………………………………………………………………… 96

جدول4-17- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-100………………………… 98

جدول4-18- نتایج بدست آمده از طراحی و ارزیابی مبدل حرارتی E-101………………………. 103

جدول4-19- مدل و مشخصات چیلر جذبی شعله ‌مستقیم انتخاب شده…………………………… 107

جدول4-20 مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان و

حالت فیزیکی جریان‌ها…………………………………………………………………………………………………………….. 109

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.