05 تیر 1403

سهراب فتحی

مرتبه علمی: استادیار
نشانی: کرمانشاه، بزرگراه امام خمینی (ره)، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، دانشکده انرژی، گروه مهندسی شیمی
تحصیلات: دکترای تخصصی / مهندسی شیمی
تلفن: +988338305002 (1162)
دانشکده: دانشکده مهندسی

مشخصات پژوهش

عنوان
مدل سازی و شبیه سازی فرایند واحد کلاوس با تمرکز بر اثر تغییر ترکیب خوراک ورودی بر عملکرد راکتورهای واحد
نوع پژوهش پایان نامه
کلیدواژه‌ها
فرآیند کلاوس اصلاح شده، مدل سینتیکی، کوره واکنش، راکتورهای کاتالیستی
پژوهشگران آرمین زحمتکش ارده (دانشجو)، فرزین ذکایی آشتیانی (استاد راهنمای اول)، امیر فولادی تجر (استاد راهنمای دوم)، سهراب فتحی (استاد مشاور)

چکیده

گازهای اسیدی در واحدهای بازیافت گوگرد برای به دست آوردن گوگرد و جلوگیری از خطرات زیست محیطی بایستی تصفیه شوند. تغییرات مکرر در ترکیب گازهای اسیدی که به دلایل مختلف رخ می دهد، روی حالت بهینه عملکرد واحد بازیابی گوگرد تاثیر می گذارد. در این تحقیق با استفاده از یک مکانیسم واکنش سینتیکی کاهش یافته، تاثیر خوراک ورودی در سناریوهای مختلف با شرایط و ترکیب درصدهای مختلف گازهای اسیدی بر راکتورهای فرآیند کلاوس مورد بررسی قرار گرفت. از داده های تجربی پالایشگاه گاز ایلام برای اعتبارسنجی مکانیسم استفاده شد و میانگین درصد خطا مطلق نتایج خروجی مدل سینتیکی در بخش حرارتی 15/6 و در بخش راکتورهای کاتالیستی بترتیب 1/1، 65/0 و 57/6 بدست آمد. سناریوهایی که جهت تغییر غلظت خوراک ورودی در صورت ثابت ماندن بقیه عوامل (ازجمله دبی هوای ورودی) در نظر گرفته شد، به ترتیب تغییر نسبت کسرمولی اجزای غالب گاز اسیدی، تغییر دبی گاز اسیدی و تغییر غلظت اجزای غالب گاز اسیدی بودند. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت H2S به H2O و CO2، بازیابی گوگرد و تولید فرآورده های نامطلوب گوگردی کاهش و H2 و نسبت H2S/SO2 در خروجی بخش حرارتی افزایش پیدا می کنند. تغییر نسبت کسرمولی اجزای غالب باعث تغییر مسیر واکنش اکسیداسیون گرمازای H2S می گردد که منجر به تغییر ترکیب خروجی از طریق تغییرات دما در طول راکتورهای واحد می شود. تغییر دبی گاز اسیدی شرایط خروجی را بسیار تحت تاثیر قرار داده و تغییرات را در جهت نامطلوب پیش خواهد برد. در صورت تغییر غلظت اجزای غالب گاز اسیدی، واکنش گرماگیر کلاوس پس از واکنش اکسیداسیون گرمازای H2S نقش موثری در تغییرات دما داشته و مسیرهای واکنش دچار تغییر خواهند شد. افزایش غلظت این گونه ها تولید COS و CS2 را به دلیل اثر ترکیبی کاهش تولید CO از CO2 و هیدروکربن ها از طریق تغییرات نرخ واکنش-های موثر (با کاهش دمای کوره) در کوره کلاوس کاهش داد. همچنین غلظت H2S در خوراک نسبت به H2O و CO2، تاثیر مهمی در تولید گونه های نامطلوب گوگردی خواهد داشت. مدل سینتیکی پیشنهادی، یک توافق خوب با نتایج خروجی داده های تجربی واحدهای صنعتی مورد نظر بدست آورد و از نظر محاسباتی برای طراحی دینامیک سیالات محاسباتی و مطالعات بهینه سازی و کنترل برای کوره های واکنش کلاوس کارآمد است.