تازه یک مقاله دریافت کردم، لطفاً همگی آن را بررسی کنید

Thread Content

چکیده: تولید آمونیا مصنوعی بر اساس استفاده از روش جذب تحت فشار برای استخراج هیدروژن؛ بهینه‌سازی روش بازیابی گازهای ناشی از این فرآیند؛ تولید گاز از طریق ترکیب گاز حاصل از فرآیند جذب و گاز کوره‌های کوک؛ همچنین تأمین گاز از طریق سیستم‌های PSA موازی، به منظور تولید آمونیا مایع از دو منبع گازی مختلف. مزایا و معایب کل فرآیند مورد تحلیل قرار گرفت. کلمات کلیدی: گاز کوره فولادسازی، گاز حاصل از فرآیند PSA، بازیابی، آمونیاک مایع، مقدمه؛ دستگاه استخراج هیدروژن از گازهای ناشی از تولید متان، در حین تولید هیدروژن با خلوص بالا، مقدار زیادی گاز را نیز تولید می‌کند؛ این گاز حاصل از فرآیند PSA، حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد از گازهای ناشی از تولید متان را تشکیل می‌دهد. ترکیبات این گاز عبارتند از: CH4 (۱۱.۰۹٪)، H2 (۲۴.۱۱٪)، CO (۸.۹۳٪)، N2 (۴۰.۹۸٪)، CO2 (۱۴.۸۹٪). اگر مستقیماً وارد جو شود، علاوه بر هدررفت انرژی، باعث آلودگی محیط زیست نیز می‌شود؛ بنابراین بازیابی آن ضروری است. ۱. تحلیل تجهیزات موجود ۱.۱ تحلیل ظرفیت تولید تجهیزات: ظرفیت طراحی تجهیزات تولید آمونیا، ۱۰۰ کیلوتن در سال است؛ گاز ورودی این تجهیزات از دو واحد تولید متانول با ظرفیت ۱۰۰ کیلوتن در سال در همان منطقه تأمین می‌شود، در حالی که نیتروژن نیز از واحدهای تولید متانول تأمین می‌گردد. هر دستگاه تولید متان، ساعتی ۱۲۰۰۰ تا ۱۴۰۰۰ Nm3/h گاز ناشی از تولید متان را تأمین می‌کند؛ بنابراین دو دستگاه می‌توانند ساعتی ۲۴۰۰۰ تا ۲۸۰۰۰ Nm3/h گاز ناشی از تولید متان را تأمین کنند. همچنین، ساعتی می‌توان ۱۵۶۰۰ تا ۱۸۲۰۰ Nm3/h هیدروژن خالص به دست آورد. به دلیل ساخت یک واحد تولید هکزانامید جدید در این پارک، PSA مسئولیت تأمین هیدروژن را بر عهده خواهد داشت؛ این هیدروژن برای فرآوری بنزن خام، تبدیل بنزن به سیکلوهگزان و تولید هیدروژن از آب اکسیژنه مورد استفاده قرار می‌گیرد و نیاز به میزان ۱۴۰۰۰ Nm3 در ساعت وجود دارد. پس از تعادل‌بخشی، تنها ۱۶۰۰ تا ۴۲۰۰ Nm3/sاز هیدروژن برای سنتز آمونیا در دسترس خواهد بود؛ بنابراین تجهیزات مربوط به سنتز آمونیا قادر به پاسخگویی به نیازهای تولید لاکتام هکزاخلوئیک نخواهند بود. لذا نیاز به ساخت تجهیزات جدیدی وجود دارد تا بتوان از مخلوط گازهای کوره‌های فولادسازی و گازهای حاصل از فرآیند PSA برای تولید هیدروژن و نیتروژن استفاده کرد. ۱.۲ معرفی فرآیند اصلی: گازهای ناخالص متان که از واحد تولید متان به دست می‌آیند، پس از تصفیه در فرآیند PSA، هیدروژن با خلوص بالا تولید می‌شود. این هیدروژن، همراه با نیتروژن فشرده‌شده‌ای که از واحد جداسازی گازها به دست می‌آید، وارد واحد متان‌سازی می‌شود؛ در آنجا CO و CO2 به CH4 تبدیل می‌گردند. سپس، پس از افزایش فشار، این گازها به فرآیند سنتز ارسال می‌شوند. به شکل ۱ مراجعه کنید. شکل ۱: نمودار ساده فرآیند تولید اصلی آمونیا. علاوه بر این، روش بازیابی گازهای حاصل از دستگاه PSA، استفاده از آن‌ها برای سوختن در محفظه کربنیزاسیون کوره بود؛ اما به دلیل نوسانات شدید فشار، این گازها به جای سوختن، مستقیماً به برج سوزاندن ارسال می‌شدند و در نتیجه منابع هدر می‌رفتند. ۲. تحلیل دستگاه پس از بازسازی
۲.۱ تحلیل ظرفیت تولید پس از بازسازی
دستگاه تولید گاز جدید در حال حاضر به خوبی کار می‌کند؛ میزان گاز تولید شده از کوره‌های فولادسازی، ۱۷٬۵۰۰ Nm3/ساعت است. گاز تصفیه‌شده نیز به مقدار حدود ۲۶٬۰۰۰ Nm3/ساعت به واحدهای سنتز ارسال می‌شود؛ این مقدار معادل حدود ۹ تن آمونیاک در ساعت است. با استفاده از این دستگاه در کنار فرآیندهای موجود، هدف تولید کامل محقق می‌شود. ۲.۲ معرفی فرآیند: گاز کوره کوک و گازهای باقی‌مانده از فرآیند PSA وارد مخزن گاز می‌شوند؛ سپس توسط کمپرسورهای مشترک برای کوره کوک/گاز تصفیه‌شده، تحت فشار قرار گرفته و وارد فرآیند حذف گوگرد می‌شوند. در این فرآیند، گوگرد موجود در گاز کوره کوک از طریق هیدروژناسیون با استفاده از آهن و مولیبدن و همچنین با استفاده از ماده حذف‌کننده گوگرد روی اکسید، حذف می‌شود. به میزان مورد نیاز از نسبت آب به کربن، بخار فرآیندی وارد کوره تبدیل حرارتی می‌شود؛ سپس، طبق الزامات فرآیند، هوای غنی از اکسیژن وارد کوره تبدیل مرحله دوم شده تا واکنش تبدیل انجام شود. گاز تبدیل‌شده با دمای بالا، پس از بازیابی گرما و پیش‌گرم کردن گاز خام و مایعات فرآیندی، تحت واکنش تبدیل میان‌دمایی کربن مونوکسید قرار می‌گیرد؛ سپس کربن مونوکسید تا سطح مشخص شده کنترل شده و به مرحله حذف کربن در روش MEDA فرستاده می‌شود. پس از فشرده‌سازی گاز تصفیه‌شده توسط کمپرسورهای مشترک گاز کوره‌های کوک/گاز تصفیه‌شده، این گاز وارد مرحله تولید متان شده و پس از ترکیب با هیدروژن حاصل از روش PSA، توسط کمپرسورهای مشترک متان‌سازی و گاز سنتزی فشرده شده و وارد مرحله سنتز می‌گردد. به شکل ۲ مراجعه کنید. شکل ۲: فرآیند فعلی تولید آمونیا سنتزی؛ ۲.۳ مشکلاتی که در حین راه‌اندازی فرآیند اصلاحی مشاهده شد؛ ۱. دی‌اکسید کربن تولید شده به عنوان محصول جانبی (حدود ۴۰۰۰ Nm3/sاعت) مستقیماً دفع می‌شود که منجر به هدررفت منابع می‌گردد؛ اکنون قصد وجود دارد تجهیزات فشاردهی اضافه شود تا این گاز برای تأمین کربن در تولید متانول استفاده شود، و دی‌اکسید کربن باقی‌مانده نیز برای تولید یخ خشک به کار رود. ۲. با توجه به کنترل شاخص‌های فنی فعلی راندمان خودرو و تعادل حرارتی، افزودن اکسیژن به سیستم هنوز نیاز به بررسی دارد؛ در مرحله فعلی، اکسیژن خالص تنها زمانی اضافه می‌شود که مقدار هیدروژن تأمین شده توسط PSA کم باشد، که این امر تفاوت قابل توجهی با طراحی اولیه دارد ； در طراحی پمپ اکسیژن مایع، قابلیت تغییر فرکانس اضافه نشده است؛ بنابراین هنگام استفاده از اکسیژن مایع، مقدار اضافی آن مستقیماً دور ریخته می‌شود که منجر به هدررفت زیاد می‌گردد. ۳. سیستم دکاربونیزاسیون به دلیل عدم فعالیت طولانی‌مدت پس از شستشو، اگرچه قبل از راه‌اندازی چندین بار شسته شده است، اما پس از وارد کردن مواد، هنوز ناخالصی‌های جامدی در محلول سیستم وجود دارد؛ بنابراین لازم است پمپ محلول به طور دوره‌ای تمیز شود ； در برخی از خنک‌کن‌های سیستم کاهش کربن، از اختلاط‌کن‌های صفحه‌ای استفاده می‌شود که به راحتی مسدود می‌شوند و نیاز به تمیزکاری مداوم دارند. ۴. کوره‌های گرمایشی سیستم جدید، سه کوره هستند که از یک دودکش مشترک استفاده می‌کنند؛ این وضعیت در زمان راه‌اندازی، نه ایمن است و نه برای عملیات مناسب است. ۵. ترکیب فرآیند استیکینگ مایعات غلیظ‌شده با فرآیند، منجر به افزایش بار کاری در حین گرم‌کردن اولیه دستگاه و عملکرد در جهت مخالف می‌شود. ۶. طراحی به سمت محافظه‌کارانه است؛ ابعاد برخی از تجهیزات کوچکتر بوده و مقدار کاتالیست مورد استفاده نیز کمتر است. ۷. طراحی دستگاه مناسب نیست و بر تعمیر و تعویض کاتالیزور مانع ایجاد می‌کند. ۸. استفاده از یک خنک‌کن نمونه‌برداری در برخی از محل‌های نمونه‌برداری، منجر به خطاهای قابل توجهی در نتایج تحلیل می‌شود. ۹. در فرآیند دیساسیون MEDA در فشار اتمسفری، باید از سیل آبی استفاده شود و نباید از پمپ محلول بهره گرفت. ۱۰. سیل‌های ورودی و خروجی مخزن گاز در زیر سطح زمین قرار دارند که این امر باعث مشکل در تخلیه آب متراکم می‌شود؛ بنابراین باید این سیل‌ها در سطح زمین قرار گیرند و سیستم تخلیه خودکار نیز فراهم شود. ۳. مزایا و معایب تولید آمونیاک سنتتیک با دو منبع گازی
۳.۱ مزایا
۱. گازهای آزادشده از فرآیند PSA در مخازن گاز جمع‌آوری می‌شوند؛ این کار مشکلات زیست‌محیطی ناشی از تخلیه مستقیم این گازها به جو را برطرف کرده و در عین حال، گازهای CH4، H2، CO، N2 که برای تولید آمونیاک مفید هستند، بازیابی می‌شوند؛ این امر باعث افزایش تولید واحدهای تولید آمونیاک می‌گردد. ۲. تبدیل گاز کوره‌های کوک از طریق دو مرحله انجام می‌شود؛ این روش مصرف اکسیژن خالص را کاهش داده و باعث بهبود نرخ تبدیل گاز متان می‌گردد. ۳. ترکیب دستگاه استیلای مایعات غلیظ‌شده فرآیندی با دستگاه تولید هیدروژن، بهره‌برداری کامل از گرمای این دستگاه‌ها را فراهم می‌کند؛ در نتیجه هم بخار تولید می‌شود و هم مایعات غلیظ‌شده فرآیندی استیله می‌گردند که منجر به کاهش تخلیه فاضلاب حاوی آمونیاک می‌شود. ۳.۲ نواقص: ۱. فشار و ترکیب گاز استخراج‌شده نوسانات زیادی دارد و در مخزن گاز، نمی‌تواند به خوبی با گاز کوره کوک ترکیب شود؛ این امر بر تولید پایدار در مراحل بعدی تأثیر منفی می‌گذارد. علاوه بر این، هنگامی که میزان گاز کوره کوک کم باشد (کمتر از ۶۰۰۰ Nm³/ساعت)، اضافه شدن گاز استخراج‌شده باعث نوسانات زیادی در سیستم می‌شود. ۲. به دلیل بازیابی گاز‌های خنک‌کننده، میزان نیتروژن در مخازن گاز افزایش یافت؛ همچنین توان خروجی هر یک از کمپرسورهای گاز کوره‌های فولادسازی کافی نبود، که منجر به افزایش مصرف انرژی تجهیزات شد. ۳. روش کنترل ورود گازهای آزادشده در فرآیند PSA به مخزن گاز، مناسب نیست؛ باید از دریچه‌های کنترل‌شونده توسط کامپیوتر بر اساس توالی زمانی فرآیند PSA استفاده شود تا کنترل پایدار نسبت هیدروژن به نیتروژن تضمین گردد. ۴. خلاصه: این مجموعه تجهیزات تولید آمونیا سنتزی، اولین مجموعه در کشور است که از گازهای باقی‌مانده متان برای تولید هیدروژن استفاده می‌کند؛ گازهای حاصل از فرآیند تجزیه و گازهای حاصل از کوره‌های فحمی، پس از ترکیب، برای تولید هیدروژن به کار می‌روند؛ بنابراین، آمونیا سنتزی از دو منبع گازی تولید می‌شود. بر اساس وضعیت فعلی عملکرد تجهیزات، تجهیزات جدید تولید هیدروژن با تجهیزات موجود برای تولید آمونیا به خوبی سازگار شده‌اند؛ پس از تأمین پایدار گاز حاصل از کوره‌های فولادسازی و گازهای ناشی از تولید متانول، می‌توان به هدف تولید روزانه ۳۰۰ تن آمونیا مایع دست یافت و به این ترتیب اهداف مربوط به تولید حداکثری و کاهش آلاینده‌ها محقق خواهد شد. همچنین، مشکلات موجود در دستگاه ساماندهی شده تا زمینه‌ای برای تعمیرات و بهسازی‌های گسترده‌تر دستگاه در آینده فراهم گردد.