مدل سازی و شبیه سازی واحد مر کاپتان زدایی گاز با روش غربال مولکولی

در این رساله مدل سازی و شبیه سازی فرآیند جذب سطحی سیکلی مورد استفاده در مرکاپتان زدایی از گاز طبیعی با استفاده از جاذب غربال مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. این فرایند هم اکنون در واحد مرکاپتان زدایی پالایشگاه گاز فاز یک پارس جنوبی مورد استفاده قرار می گیرد. در این فرآیند شش بستر ساکن جذب سطحی حاوی جاذب غربال مولکولی از نوع زیولیت 13x برای جذب انتخابی مرکاپتان وجود دارد. در فرآیند مذکور در هر زمان سه بستر در حال جذب سه بستر دگر در حال احیا هستند. سیکل احیا شامل دو مرحه گرمایش و یک مرحله خنک کردن است. در مدل سازی این فرآیند با در نظر گرفتن مدل پراکندگی محوری باری رژیم جریان گاز در داخل بستر معادلات موازنه جرم استخراج شده است. از آنجا که جذب اجزاء در سیستم به غیر از آب و مرکاپتان ناچیز است فرآیند به صورت یک سیستم سه جزیی در نظر گرفته شده است. تقریب نیرومحرکه خطی نیز برای محاسبه سرعت جذب سطحی بین فاز سیال و فاز جامد مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به تک لایه بودن جذب بر روی زیولیتها مدل لانگمیر برای بیان رابطه تعادلی بین غلظت فازهای سیال و جذب شده مورد استفاده قرار گرفته است. معادله موازنه انرژی نیز با فرض پراکندگی حرارتی محوری و همچنین در نظر گرفتن تبادل حرارتی با محیط استخراج شده است. دستگاه معدلات دیفرانسیل جزیی حاصل از مجموعه این معادلات با استفاده از روش عددی تفاضلات محدود غیرصریح در مراحل مختلف به طور همزمان حل شده است. با توجه به اینکه در عملکرد این سیستم از محصول مراحل مختلف به عنوان خوراک مراحل دیگر استفاده می شود محاسبات به صورت سیکلی انجام گرفته و حالت یکنواخت سیکلی حاصل شده است. با استفاده از نتایج این محاسبات تغییرات غلظت و دما در طول بستر و در زمان های مختلف ارایه شده است. برای بررسی صحت شبیه سازی نتایج حاصل با داده های عملی واحد مرکاپتان زدایی پارس جنوبی مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی مشاهده گردید. در نهایت اثر پارامتر مهم عملیاتی نیز بر علمکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفته است و مقادیر بهینه آنها برای بهترین عملکرد سیستم مورد بحث قرار گرفته است.