مهندسی گاز ایران

شبیه‌سازی دینامیکی و بررسی تغییرات پارامترهای عملیاتی بر میزان گوگرد تولیدی در واحد SRU- مطالعه موردی پالایشگاه یکم مجتمع گاز پارس جنوبی

نوع مقاله : مقاله کاربردی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

4 استاد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

5 دانشیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

گوگرد یکی از مهم‌ترین محصولات جانبی فرآوری نفت و گاز است که در صنایع مهمی همچون تولید اسیدسولفوریک و صنایع کشاورزی کاربرد دارد. از این رو بهبود راندمان فرآیندهای تولید گوگرد در مقیاس صنعتی توجه فراوانی را به خود اختصاص داده است. به دلیل وجود برخی از مشکلات فرآیندی ازجمله وجود ترکیبات سنگین آروماتیک و دمای نامناسب فرآیند و وجود CO2، راندمان این واحد کاهش می‌یابد. بنابراین در این مقاله به شبیه‌سازی پایای فرایند کلاوس اصلاح‌شده واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه یکم مجتمع گاز پارس جنوبی با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus پرداخته‌شده است. همچنین به بررسی دینامیکی پارامترهای غلظت CO2 و دمای کوره بر میزان گوگرد تولیدی فرایند پرداخته می‌شود. نتایج نشان می‌دهد دقت شبیه‌سازی در حالت‌پایا و دینامیک مطلوب بوده به‌طوری‌که میانگین خطا برای اطلاعات جریان‌های شبیه‌سازی در مقایسه با داده‌های صنعتی، برای حالت‌پایا و دینامیک به ترتیب ۲/۵۵ درصد و ۲/۱۱ درصد است. همچنین نتایج نشان می‌دهد که افزایش ۵۰ درصدی دمای کوره باعث افزایش دو برابری میزان گوگرد تولیدی و افزایش ۵۰ درصدی غلظتCO2  باعث کاهش ۴ درصدی میزان گوگرد تولیدی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Dynamic Simulation and Investigation of Changes in Operating Parameters on the Amount of Sulfur Produced in the SRU Unit - a Case Study of the No 1 Refinery of South Pars Gas Complex

نویسندگان [English]

  • Alireza Shahsavari 1
  • Alireza Binaee 2
  • Mohammad Reza Sardashti Birjandi 3
  • Farhad Shahraki 4
  • Jafar Sadeghi 5

1 M.Sc. student, Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

2 M.Sc., Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

3 Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

4 Professor, Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

5 Associate Professor, Department of Chemical Engineering, Shahid Nikbakht Faculty of Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

چکیده [English]

Sulfur is one of the most important products in the processing of oil and gas, which is used in important industries such as sulfuric acid production and agriculture. Hence, the improvement of the efficiency of sulfur production processes at the industrial scale has paid a lot of attention. Due to some process problems such as the presence of heavy aromatic compounds and inappropriate temperature, the efficiency of this unit decreasesTherefore, in this paper, the steady state simulation of the modified Claus process of the Sulphur Recovery unit of the first refinery of the South Pars Gas Complex using Aspen Plus software has been done. The dynamics of CO2 concentration and furnace temperature were also studied. The simulation accuracy is desirable in the stable and dynamic state, so that the average error for the simulation flow data compared to the industrial data is 2.52% and 2.11% for the dynamic and dynamic mode, respectively. In addition, the results indicate an increase for sulfur produced by increasing the furnace temperature and reducing the concentration of CO2.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sulfur Recovery
  • Modified Claus Process
  • Steady state and Dynamic Simulation
  • Aspen
  • Change operational parameters
  1. رضا زاده فیض آبادی ر.، روش‌های مختلف بازیافت گوگرد از گازهای اسیدی و تشریح فرآیند تولید گوگرد در پالایشگاه گاز خانگیران، سمینار کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود، زمستان 1386.
  2. جوادی نسب ب.، بازیافت گوگرد فرآیند کلاوس اصلاح شده سینتیک شبیه‌سازی بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک، صنعتی شریف، 1385.
  3. زارعی نژاد ب.، تحقیق درباره پارامترهای تأثیر گذار در مورد انتخاب کاتالیزورهای مناسب برای مبدل‌های کلاوس واحد SRU،1386.
  4. پهلوان م.، فنایی م. ع.، مدل‌سازی و شبیه‌سازی کوره واکنش کلاوس،1393.
  5. زارعی س.، گنجی ح.، سعدی م.، رشیدزاده م.، مدل‌سازی و بهینه‌سازی کوره واکنش کلاوس،1394.
  6. قهر آلود ه.، فارسی م.، رحیم پور م. ر.، مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرآیند صنعتی کلاوس: بخش حرارتی وکاتالیزوری،1390.
  7. ایرانمش ه.، مجیدیان ن.، بررسی دمای کوره واکنش و تاثیرآن برمیزان بازیافت گوگرد در واحدهای بازیافت گوگرد، دومین کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین پژوهشی در شیمی و مهندسی شیمی.
  8. عبدلی پ.، حزباوی ع.، بررسی اثر غلظت هیدروژن سولفید بر میزان بازیافت گوگرد و دمای احتراق کوره واحد بازیافت گوگرد، اولین مسابقه کنفرانس بین‌المللی جامع در علوم مهندسی درایران،1394.
  9. سعید م.، زیاری ا.، خراشه ف.، مدل‌سازی سینتیکی تبدیل کننده‌های کاتالیستی واحد  کلاوس، دوازدهمین کنگره مهندسی شیمی ایران دانشگاه صنعتی سهند،1389.
  10. کاظم پور ه.، پورفارسی ف.، مهرپویا م.، مدل‌سازی و بهینه‌سازی چند بخش حرارتی فرآیند کلاوس براساس مدل سینتیکی،1395.
  11. ادیمی م.، غریبی ا.، کنترل فازی فرآیند کلاوس در واحد بازیابی گوگرد،1395.
  12. پهلوان م.، شبیه‌سازی دینامیکی و بررسی سیستم کنترل واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گازی،1393.
  13. جعفری نژادش.، کنترل ترکیبات گوگرد به ویژه انتشار اکسید گوگرد SOx از صنعت نفت: یک مرور،1394.
  14. حجازی م.، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه آبادان، 1395.
  15. احمدی ا.، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی مصرف انرژی واحد بازیابی گوگرد، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه باهنر کرمان، 1388.
  16. لآلی ع.، شبیه سازی دینامیکی و بررسی تغییرات غلظت CO2 و H2S بر میزان کیفیت گوگرد تولیدی واحد SRU پالایشگاه پنجم مجتمع گاز پارس جنوبی، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه سیستان و بلوچستان، 1393.
  17. Mohammad Hosein Eghbal Ahmadi, Amirhosein Rad, Plant-Wide Simulation Model for Modified Claus Process Based on Simultaneous Data Reconciliation and Parameter Estimation, CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS, VOL. 57, 2017.
  18. Shimin Tong, Ivo G. Dalla Lana, and Karl T. Chuang,Effect of Catalyst Shape on the Hydrolysis of COS and CS2 in a Simulated Claus Converter, Ind. Eng. Chem. Res. 1997, 36, 4087-4093.
  19. Karan, K. Mehrotra, A. K. and Behie, L. A..,” "COS-Forming Reaction between CO and Sulfur: A High-Temperature Intrinsic Kinetics Study", Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 37, No. 12, 1998, pp. 4609-4616.
  20. کورش اسفندیاری، محمدرضا مرادی، اکبر شاهسوند، ارائه روشی جهت بهبود شبیهسازی واحدهای بازیافت گوگرد.توسط نرم افزار پروماکس در حضور ترکیبات سنگین آروماتیک، فصلنامه تخصصی علمی ترویجی فرآیند نو/ بهار 1392 / شماره 41
  21. حامد مولوی.، حسن پورحسن.، طراحی و شبیه‌سازی فرآیندهای شیمیایی با نرم افزار Aspen، انتشارای طرح ویرایش دوم، ۱۳۸۲.
  22. اسماعیل کوهستانیان، جعفر صادقی، داود محبی کلهری، شبیه سازی و طراحی فرآیندهای نفت، گاز و شیمیایی با Aspen Plus. سازمان انتشارات جهاد دانشگاهی، چاپ اول، ۱۳۹۶.
  23. Carlson. E. C., "Don't Gamble with Physical Properties for Simulations", Chemical Engineering Process, October 1996, pp. 35-45.
  24. Karan, K, and. Behie, L. A, "CS2 Formation in the Claus Reaction Furnace: A Kinetic Study of Methane-Sulfur and Methane-Hydrogen Sulfide Reactions", Ind. Eng. Chem. Res., Vol. 43, No. 13, 2004, pp. 3304-3313.
  25. Meyer,B., "Preparation and properties of Sulfur Allotropes", Elemental Sulfur, Chapter 4, John Wiley & Sons, London, 1965, pp. 71-93.
مهندسی گاز ایران
دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 15
شهریور 1401
صفحه 57-75
  • تاریخ دریافت: 10 خرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 05 مرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 16 شهریور 1401