شبیه‌سازی و بهینه سازی واحد جداسازی گوگرد پالایشگاه ایلام به روش پاسخ سطح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان،ایران

2 هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان

چکیده

هدف از این پژوهش بهینه‌سازی واحد جداسازی گوگرد به منظور افزایش تولید گوگرد و کاهش همزمان تولید دی‌اکسید کربن، بر مبنای اطلاعات واحد جداسازی گوگرد پالایشگاه ایلام می باشد. متغیرهای ورودی واحد جداسازی گوگرد شامل: دبی جریان خوراک، دبی هوا، دمای کوره، فشار کوره، درجه حرارت راکتور کاتالیستی اول و فشار راکتور کاتالیستی اول می‌باشند. مدل ریاضی فرآیند با استفاده از روش پاسخ سطح به دست آمده است و دقت و صحت مدل با تحلیل واریانس بررسی گردید. در انتها شرایط عملیاتی فرآیند جداسازی گوگرد با روش بهینه‌سازی عددی انجام و ارائه گردید. نتایج نشان داد که مؤثرترین این پارامترها، دمای کوره، دبی هوا، و دبی خوراک می‌باشند. نقاط بهینه برای دمای کوره 1039، نرخ دبی هوا kmol/h 33/469 و نرخ دبی خوراک kmol/h 38/1110 بدست آمد که در این نقاط بهینه، باعث افزایش تولید گوگرد از 30% به 89% و کاهش تولید دی‌اکسید کربن از 55% به 8% شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


]1[- ح.کریم، الف. عامری (1394) "بررسی اثرات تغلیظ گاز اسیدی در واحد بازیافت گوگرد با رویکرد کاهش مصرف انرژی"، پنجمین کنفرانس بین­المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی، تهران، ایران.
 ##
]2[- ع.گرمرودی اصیل، ش.میرزایی (1383) "تعدیل ساختار واحد تصفیه گاز جهت غنی­سازی جریان گاز اسیدی ورودی به واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه خانگیران"، اولین کنفرانس ملی فرآیندهای گاز و پتروشیمی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.
 ##
]3[- ر. حجازی (1396) "جستاری دینی بر پیمان­های محیط زیستی بین­المللی مطالعه موردی: پیمان کیوتو"، فصلنامه حقوقی محیط زیست، سال دوم، شماره یک، 30-37.
 ##
 [4]- G.P. Rangaiah. (Editor). (2009) "Multi-objective optimization: techniques and applications in chemical engineering", World Scientific Inc, 1.
 ##
[5]- W.D.Monnery, W.Y.Svrcek., L.ABehie (1993) "Modeling the modified Claus process re- action furnace and the implications on plant design and recovery", Can. J. Chem. Eng., 71(5), 711–724.
 ##
[6]- F.Manenti, D.Papasidero,  A.Frassoldati  , G.Bozzano, S. Pierucci, E. Ranzi (2013) "Multi-scale modeling of Claus thermal furnace and waste heat boiler using detailed kinetics", Comp. Chem. Eng., 59, 219–225.
 ##
[7]- F.Manenti, D.Papasidero, G.Bozzano, E.Ranzi (2014) "Model-based optimization of sulfur recovery units", Comp. Chem. Eng., 66, 244–51.
 ##
[8]- L.V.Nasato, K Karan, A.K Mehrotra, L.A.Behie. (2016) "Modeling reaction quench times in the waste heat boiler of a Claus plant", Ind Eng Chem Res, 33(1), 7–13.
 ##
[9]-. J.De Deken, E. Devos, G. Froment (1982) "Steam Reforming of Natural Gas: Intrinsic Kinetics, Diffusional Influences, and Reactor Design", 181-197.
 ##
[10] - J.Pooralhossini, M.Ghaedi, M.A. Zanjanchi, A. Asfaram (2017) "The choice of ultrasound assisted extraction coupled with spectro-photometric for rapid determination of gallic acid in water samples: central composite design for optimization of process variables", Ultrason. Sonochemistry, 34, 692-699.
##
[11] - I. Salisu, R. Abhijeet (2016)."Kinetic Simulation of Acid Gas (H2S and CO2) Destruction for Simultaneous Syngas and Sulfur Recovery", Ind. Eng. Chem. Res., 55 (24), 6743–6752.
 ##
 [12]- H.Kazempour, F. Pourfayaz, M.Mehrpooya (2017) "Modeling and multi-optimization of thermal section of Claus process based on kinetic model", Journal of Natural Gas Science and Engineering, 38, 235-244.
 ##
]13[- ف. شکوه علایی، ع. حقیقی اصل (1397) ، "مدلسازی سینتیکی راکتورهای کاتالیستی فرآیند کلاوس واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز ایلام ، کنگره ایده­های نوین پژوهشی در علوم مهندسی و تکنولوژی، برق و کامپیوتر ، ساری، ایران.
 ##
]14[- م.ح شفیعی، الف. اکبری داهویی، م. صفا میرزایی  (1397)، "مدلسازی سینتیکی راکتورهای کاتالیستی فرآیند کلاوس واحد بازیافت گوگرد پالایشگاه گاز ایلام" ، کنفرانس بین­المللی نوآوری و تحقیق در علوم مهندسی ، گرجستان- تفلیس
 ##
]15[- الف. کوهستانیان، ج.صادقی ، د. محبی­کلهری (1396) "شبیه­سازی و طراحی فرآیندهای نفت، گاز و شیمیایی با Aspen Plus"، چاپ اول، سازمان انتشارات جهاد دانشگاهی تهران.
 ##
]16[- س.زارعی محمودآبادی ، ح.گنجی ، م.سعدی ، م.رشیدزاده (1396) ، "مروری بر مدلسازی سینتکی و بهینه­سازی کوره واکنش واحد بازیافت گوگرد"، پژوهش نفت، پژوهشگاه نفت تهران، ایران، 94، 204-213.
 ##
[17]- M.Pahlavan, M.A. Fanaei (2015) "Modeling and Simulation of Claus of Mashhad Unit Reaction Furnace", Chemical Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University, Mashhad, Iran, August 19, 5( 1), 42-52.
 ##
[18]- W.D.Monnery, K.A.Hawboldt, A.Pollock, W.Y.Svrcek (2000) "New experimental data and kinetic rate expression for Claus reaction", Chem. Eng. Sci., 55, 5141-5148. 
 ##
[19]- K.Karan, and L.A Behie (2004) "CS2 Formation in the Claus Reaction Furnace Kinetic Study of Methane-Sulfur and Methane-Hydrogen Sulfide Reactions", Ind. Eng. Chem. 43, 13, 3304-3313.
 ##
[20]-  Sh.Tong, I. G. Dalla Lana., K. T.Chuang   (1997) "Effect of Catalyst Shape on the Hydrolysis of COS and CS2 in a Simulated Claus Convertor", Ind. Eng. Chem Res, 36, 4087-4093.
 ##
 [21]- E.M.Besher, A.Meisen (1990) "Low-temperature Fluidized-bed Claus reactor performance", Chem.  Eng. Sci., 45, 10, 3035-3045.
 ##
[22]- B.Manohar (2014) "Optimization of supercritical carbon dioxide extraction of phenolic compounds from mango ginger rhizome (Curcuma Amada Roxb.) Using response surface methodology", Biomed. Biotechnol. 2, 14-19.
 ##
[23]- D. Krishnaiah, A.Bono, R. Sarbatly, R.Nithyanandam, S. Anisuzzaman (2015) "Optimization of spray drying operating conditions of Morinda citrifolia L. fruit extract using response surface methodology", J. King Saud Univ. Eng. Sci., 27, 26-36.
 ##
[24]- D.O.Aksoy, E. Sagol (2016) "Application of central composite design method to coal flotation: modeling, optimization and verification", Fuel 183, 609-616.
 ##
[25]- P.Naik, P.S.R.Reddy, V. Misra (2005) "Interpretation of interaction effects and optimization of reagent dosage for fine coal flotation", Int. J. Mineral Processing, 75, 83-90.
 ##
[26]- S.L.C. Ferreira, R.E. Bruns, E.G.P.da Silva  , W.N.L. dos Santos, C.M. Quintella., J.M.David, J.B.de Andrade  , M.C.Breitkreitz, , I.C.S.F.Jardim., B.B. Neto (2007)" Statistical designs and response surface techniques for the optimization of chromatographic systems", J. Chromatography A., 1158,.2-14,.
 ##
[27]- M.Khayet, C.Cojocaru (2012) "Air gap membrane distillation: desalination, modeling and optimization", Desalination, 138-145.
 ##
[28]- C.P.Papaneophytou, D.A.Kyriakidis (2012) "Optimization of polyhydroxyalkanoates production from thermusthermophilus HB8 using response surface methodology", J. Poly. Environ. 20, 760-773.
## 
[29]- G.G Vining, R.H Myers (1991) "A graphical approach for evaluating response surface designs in terms of the mean squared error of prediction", Technometrics, 33, 315–326.
 ##
 [30]- N. Gunantara, (2018), "A review of multi-objective optimization: Methods and its applications", This open access article is distributed under a Creative Commons Attribution (CC-BY) 4.0 license. Cogent Engineering, 5, 1-16.