طراحی و شبیه سازی سیستم گاززدایی گوگرد مذاب پالایشگاه گاز شهید هاشمی نژاد

با توجه به اهمیت گوگرد به عنوان یکی از مهمترین مواد خام کشاورزی و صنایع شیمیایی، توجه و رسیدگی به روش های تولید این ماده و رفع نقص ها و مشکلات احتمالی ناشی از تولید گوگرد همواره مورد توجه متخصصین بوده است. اگرچه علیرغم روش های نوین بازیافت گوگرد، پالایشگاه های نفت و گاز طبیعی کشور همچنان مبتنی بر فرآیند بسیار قدیمی کلاوس کار می کنند. بنابراین لازم است تا پارامترهای تاثیرگذار بر کیفیت گوگرد تولیدی شناسایی و نسبت به رفع کاستی های موجود اقدام گردد. از عواملی که باعث کاهش کیفیت گوگرد تولیدی شده و مخاطرات زیست محیطی را افزایش می دهد، حل شدن سولفیدهیدروژن در دمای بالای فرآیند بازیافت گوگرد (کلاوس) می باشد. لازم به ذکر است بدانیم h2s باقیمانده در گوگرد مایع، در فرآیند دانه بندی و یا قالبگیری در گوگرد جامد نیز باقی می ماند. این مسئله سبب متخلخل شدن و شکنندگی گوگرد جامد شده و ایجاد گرد و غبار در هنگام حمل و نقل می نماید که از لحاظ ایمنی خطرناک بوده و سبب آلودگی محیط زیست می گردد. بنابراین می بایست به صورت بنیادی نسبت به خروج گاز سولفیدهیدروژن حل شده در گوگرد مذاب پیش از خروج از مخزن ذخیره سازی گوگرد اقدام شود. فرآیندهای مختلفی تاکنون جهت گاززدایی ارائه شده اند که برخی در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گرفته اند و برخی به صورت انحصاری به ثبت بعضی افراد و یا شرکت ها درآمده اند. فرآیند شل (shell) به دلیل موجود بودن هوای مورد نیاز جهت گاززدایی، امکان کاهش غلظت h2s گوگرد به کمتر از ppm10، عدم نیاز به کاتالیست و نصب تاسیسات گاززدایی در مخازن موجود گوگرد ، به عنوان فرآیند قابل قبول جهت گاززدایی در پالایشگاه گاز خانگیران، انتخاب گردید. سپس طراحی این فرآیند در دمای ایده آل برای گاززدایی انجام شد و صحت آن نیز توسط میزان انتقال جرم صورت پذیرفته مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه طراحی برای دمای مخزن ذخیره گوگرد پالایشگاه نیز تکرار گردید. به دلیل مشاهده روند صعودی و نامتعارف در مقدار ویسکوزیته گوگرد با افزایش دما، به مطالعه تغییرات پارامتر های مختلفی که در طول طراحی محاسبه شدند در دماهای بین 140 تا200 درجه سانتی گراد پرداخته شد. پس از طراحی، توسط نرم افزار promax اقدام به شبیه سازی واحـد گاززدایی طراحی شده و بررسی امکان استفاده از گازهای حامل دیگر به جای هوا، گردید. بررسی انتقال جرم در ستون های حباب طراحی شده در دمای ایده آل برای گاززدایی، نشان می دهد طراحی کاملاً درست بوده، انتقال جرم مورد نیاز صورت پذیرفته و برج های حباب طراحی شده قادر به کاهش سولفیدهیدروژن موجود در گوگرد ورودی به میزان مورد نیاز می باشند. با انجام طراحی در دمای مخزن ذخیره گوگرد پالایشگاه مشاهده گردید که به علت بالا بودن دمای مخزن نگهداری، عملاً انتقال جرمی در ستون های حباب طراحی شده اتفاق نمی افتد. علت این امر نیز در افزایش غیر قابل انتظار و شدید ویسکوزیته گوگرد مذاب در دماهای بیش از 160 درجه سانتی گراد می باشد. از شبیه سازی صورت پذیرفته نیز چنین نتیجه می شود که فرآیند طراحی شده توسط هوا به عنوان گاز حامل می تواند به خوبی میزان سولفیدهیدروژن را کاهش داده و هدف مطلوب گاززدایی را ارضا کند. همچنین می توان از tail gas واحد نیز به عنوان گاز حامل که قادر است غلظت در گوگرد خروجی را به حد مجاز برساند استفاده نمود. گاززدایی ضعیف توسط گازهای نیتروژن و هلیوم که به صورت خالص به مخزن ذخیره سازی تزریق شده اند، نشان از اهمیت بالای حضور گاز اکسیژن در فرآیند گاززدایی از گوگرد مذاب می باشد