مدل سازی ریاضی و شبیه سازی رایانه ای برج های جذب با استفاده از مدل انتقال جرم

در این تحقیق ، شبیه سازی برج های جذب گاز co2 و h2s همراه گاز طبیعی توسط محلول های آمین به روش انتقال جرم و بر اساس مدل rate-based ارایه و مورد بررسی قرار گرفته است. در این مدل از تئوری دو فیلمی در انتقال جرم استفاده و تعادل فیزیکی –شیمیایی فقط برای جزء h2s در فاز مایع در نظر گرفته شده است. در حل ریاضی مدل، مشکل ترین و زمانبرترین قسمت مربوط به تعیین پروفیل غلظت h2s و co2 در فیلم مایع است که اکثرا برنامه شبیه ساز را با مشکل مواجه و خروجی برنامه را مختل (عدم همگرایی خروجی) و یا با خطای بالا ارایه می نماید. در این کار با استفاده از معادلات خطی و روش حل ماتریسی آنها، بر این مشکل فایق و نتایج مطلوب ومعتبری به دست آمده است. در این مدل سعی شده از هر گونه فرضیات که موجب کاهش دقت و توانایی مدل می شود خودداری گردد و حتی الامکان شرایط مدل با واقعیت موجود تطابق و تشابه کامل داشته باشد. در فیلم و فاز مایع h2s به دلیل آنی بودن واکنش آن با آمین، در هر نقطه، در تعادل ترمودینامیکی قرار دارد. جهت به دست آوردن داده های دقیق عملیاتی، یک سیستم جذب و دفع که شامل دو دستگاه برج با قطر 20 اینچ و تعداد 7 سینی روزنه ای به انضمام دستگاه ها و تاسیسات فرآیندی مربوطه طراحی، ساخت و در آزمایشگاه نصب شده است. این برنامه جهت شبیه سازی برج های جذب h2s و co2 پالایشگاه های خانگیران و اهواز-یک و برج جذب نیمه صنعتی استفاده شده و نتایج خروجی آنها با داده های صنعتی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نزدیکی و مطابقت بسیار بالایی بین خروجی مدل و داده های صنعتی مشخص شده است. در ضمن تاثیر جریان فرعی آمین بر مدل ارایه شده و همچنین عملکرد برج جذب و محل بهینه تزریق جریان فرعی آمین به برج و عوامل موثر بر آن بررسی گردیده است. در این بررسی جریان فرعی آمین تاثیر پارامترهایی از جمله، مقدار جریان گاز ورودی، مقدار کل جریان آمین، مقدار جریان آمین فرعی، غلظت h2s در گاز ورودی ، درصد وزنی آمین در محلول و فشار برج بر روی عملکرد برج جذب و نیز سینی بهینه محل تزریق آمین فرعی مورد بررسی قرار گرفته است. برای نتیجه گیری بهتر از مدل ارایه شده و نتایج به دست آمده از برج جذب نیمه صنعتی از نرم افزار hysis در خاتمه استفاده شده است.