مدل سازی و بهینه سازی برج دفع دی اکسیدکربن واحد آمونیاک پتروشیمی شیراز

در این تحقیق، از یک مدل ریاضی به منظور مدل¬سازی، شبیه¬سازی و بهینه¬سازی برج دفع دی¬اکسیدکربن از محلول بنفیلد و هم¬چنین عملیات تبخیر آنی پیش از ورود مایع غنی به برج، استفاده می¬شود. در این فرآیند، فاز گاز به وسیله¬ی جوشش محلول در یک جوش¬آور که در پایین برج قرار دارد، تولید شده و فاز مایع هم جریان محلول غنی بنفیلد خروجی از برج جذب می¬باشد که پس از عبور از شیر فشارشکن و افت فشار شدید، وارد برج دفع می¬شود و به صورت ناهمسو در تماس با جریان گاز قرار می¬گیرد. برای حل مدل یادشده از روابط تعادلی بخار- مایع مربوط به محلول کربنات¬پتاسیم بدون آمین استفاده شده که استفاده از این روابط در غلظت¬های کم آمین در محلول، صحیح به نظر می¬رسد. برای توصیف پدیده¬ی انتقال جرم توام با واکنش شیمیایی از تئوری تجدید سطح دانکورتس استفاده شده¬است. در ادامه، پس از به دست آوردن داده¬ها و پارامترهای مورد نیاز، مدل ارائه شده، توسط روش¬های حل عددی به کمک نرم¬افزارهای کدنویسی حل شده و برای اطمینان از صحت مدل، نتایج حاصل با نتایج واحد صنعتی موجود در پتروشیمی شیراز مقایسه شده¬اند که نتایج حاصل از مدل، توافق نسبتا خوبی با داده¬های صنعتی دارد. پس از اطمینان از صحت مدل، به کمک مدل ارائه¬شده، عملکرد فرآیند دفع را در شرایطی غیر از شرایط موجود، مورد مطالعه قرار داده و میزان حساسیت این فرآیند به تغییر برخی پارامترها را مورد بررسی قرار دادیم. ابتدا تغییرات کسر مولی کربنات¬پتاسیم احیاشده را بر اساس تغییرات دمای جریان محلول ورودی و غلظت دی¬اتانول¬آمین مورد بررسی قرار دادیم و دریافتیم که افزایش دمای خوراک مایع و هم¬چنین درصد وزنی آمین مورد استفاده، موجب افزایش مقدار کسر مولی کربنات¬پتاسیم احیاشده در جریان مایع خروجی از برج و بازده کلی برج می¬شود. سپس اثر افزایش آمین بر روی ضرایب انتقال جرم فاز مایع مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه بدین صورت بود که مقادیر ضریب انتقال جرم در حضور آمین، بزرگ¬تر از حالت بدون آمین می¬باشد. در پایان، با در نظر گرفتن مقدار ماکزیمم کسر مولی کربنات¬پتاسیم احیاشده در جریان مایع خروجی برج به عنوان تابع هدف، فرآیند دفع را بر اساس دمای محلول غنی ورودی، دمای بخار دافع ورودی، فشار برج و غلظت دی¬اتانول¬آمین بهینه کردیم. شرایط بهینه¬ی موارد بالا به ترتیب 395 کلوین، 400 کلوین، 1/6 بار نسبی و 2/5درصد وزنی به دست آمد که مقدار کسر مولی کربنات¬پتاسیم احیاشده تحت این شرایط معادل 0/064 می¬باشد. بار دیگر توافق نسبتا خوب شرایط بهینه با شرایط عملکردی برج در واحد صنعتی، اثباتی بر ادعای صحت و کارآمدی مدل¬سازی می¬باشد.