مقاله بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی

مقدمه:
بازیافت دی اتانول آمین از پساب های صنعتی یکی از حوزه های حیاتی در صنایع شیمیایی و پالایشی به شمار می آید، چرا که این ترکیب به عنوان حلال جاذب در فرآیند تصفیه گازهای ترش و حذف ناخالصی های اسیدی از اهمیت بالایی برخوردار است. دی اتانول آمین، به دلیل قابلیت واکنش با گازهای اسیدی مانند دی اکسید کربن و هیدروژن سولفوره، در صنایع نفت و گاز و پالایشگاه ها نقش کلیدی ایفا می کند و استفاده گسترده از آن باعث تولید حجم بالایی از محلول های آلوده یا نیمه فاسد شده می شود که مدیریت و بازیافت آنها به منظور جلوگیری از آلایندگی محیط زیست و حفظ منابع اقتصادی ضروری است. این محلول ها، به دلیل ترکیب پیچیده شیمیایی و حضور اجزاء فرار و غیرفرار، جداسازی و بازگردانی دی اتانول آمین را به چالشی فنی و عملیاتی تبدیل کرده اند.

در این مقاله، ابتدا به فرآیند شیرین کردن گازها و نقش حلال های آمینی پرداخته شده است. گازهای طبیعی، در ترکیب خود دارای ناخالصی های متنوعی هستند که شامل ترکیبات سولفوره و دی اکسید کربن می شوند و این ناخالصی ها نیازمند پالایش پیشرفته هستند. روش آمین، یکی از متداول ترین و موثرترین راهکارها برای حذف این گازهای اسیدی است که در آن دی اتانول آمین به عنوان جاذب شیمیایی عمل می کند. انتخاب نوع آمین و طراحی تجهیزات فرآیندی، شامل ستون های جذب و برج های تقطیر، بر اساس خصوصیات شیمیایی و فیزیکی دی اتانول آمین، میزان ناخالصی های موجود و شرایط عملیاتی انجام می گیرد. در این بخش، خصوصیات شیمیایی و فیزیکی دی اتانول آمین، ظرفیت جذب و کاربردهای صنعتی آن مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت آن در کاهش آلودگی گازهای صنعتی و حفظ ایمنی محیط زیست روشن شده است.

فصل دوم مقاله به فرآیند نوین بازیافت دی اتانول آمین از محلول های نیمه فاسد شده اختصاص یافته است. در این بخش، سیستم های چندجزئی شامل دی اتانول آمین، بی(هیدروکسی اتیل) پیپرازین، تری(هیدروکسی اتیل) اتیلن دی آمین و هگزادکان به عنوان مایع حامل بی اثر مورد بررسی قرار گرفته اند. استفاده از هگزادکان امکان توزیع یکنواخت مایع در ستون های تقطیر و جلوگیری از آلودگی اجزاء غیر فرار را فراهم می کند. داده های تعادل فازی بخار-مایع، خصوصیات ترمودینامیکی و مدل های ضریب فعالیت دو مایع غیر تصادفی برای تحلیل رفتار ترکیب های چندجزئی به کار گرفته شده اند تا فرآیند بازیافت با دقت بالا طراحی و شبیه سازی شود. نتایج اولیه نشان می دهد که این روش، حتی برای محلول های آلوده به ترکیبات فرار، امکان خالص سازی موفقیت آمیز دی اتانول آمین را فراهم می آورد و شرایط عملیاتی مانند فشار خلاء و جریان برگشتی ستون، تاثیر مستقیم بر راندمان تقطیر دارد.

فصل سوم به آنالیز فرآیند پیشنهادی و شبیه سازی عملکرد آن می پردازد. شبیه سازی با نرم افزار ASPEN و بررسی ستون های تقطیر چند مرحله ای، اثر پارامترهای عملیاتی شامل دما، فشار، نسبت جریان برگشتی و ارتفاع ستون بر کیفیت بازیافت دی اتانول آمین را نشان می دهد. تقطیر جزئی و تقطیر ناگهانی، علاوه بر تقطیر جریان برگشتی کامل، امکان استخراج ترکیبات فرار و غیر فرار را به شیوه ای کنترل شده فراهم می آورد. این فرآیند، با استفاده از مایع حامل بی اثر و ستون های با قطر داخلی مشخص، امکان تفکیک دقیق اجزاء را فراهم کرده و بهره برداری از آن در مقیاس صنعتی، راهکارهای موثری برای کاهش آلودگی و بازگرداندن دی اتانول آمین فراهم می آورد.

تحلیل داده های تعادل فازی، مشخصات فیزیکی مایع حامل و نتایج شبیه سازی، پایه ای برای طراحی عملیاتی و تعیین شرایط بهینه در فرآیند بازیافت فراهم می آورد و درک رفتار ترکیبات پیچیده در محلول های نیمه فاسد شده و مدیریت موثر آنها را تسهیل می کند.

فهرست مطالب
مقدمه  ۳
چکیده  ۴
فصل اول
شیرین کردن گازها با اتانول آمین ها
تعریف عمومی گازها  ۶
انواع گاز طبیعی  ۶
ناخالصی های موجود در گازها  ۷
پالایش گازها  ۷
روش آمین  ۹
انتخاب نوع فرآیند  ۱۰
تجهیزات لازم فرایند تصفیه گاز ترش با آمین ها  ۱۱
فرآیند تصفیه گاز ترش با دی اتانول آمین (DEA)  ۱۲
اثر گازهای اسیدی جذب شده روی خواص فیزیکی آلکانول آمین  ۱۶
واکنش های شیمیایی فرآیند شرین کردن گاز طبیعی  ۱۷
حلالهای جاذب  ۱۹
ویژگیهای زداینده گازها و حلالهای جاذب  ۲۰
معرفی آمین ها و معیار انتخاب آنها  ۲۱
تولیداتانول آمین ها  ۲۲
خصوصیات اتانول آمین ها  ۲۵
کاربرد اتانول آمین ها  ۲۸
مزایای دی اتانول آمین نسبت به موتور اتانول آمین  ۲۹
ظرفیت، تقاضا و قیمت اتانول آمین در سطح جهان  ۳۰
فصل دوم
فرایند نوینی برای بازیافت DEA از محلولهای نیمه فاسد شده:
تشریح فرایند وتعادل فازی سیستم دی اتانول آمین – بی (هیدروکسی اتیل) پیپرازین
تری (هیدروکسی اتیل) اتیلن دی آمین – هگزادکان  ۳۴
فرایند نوین  ۳۶
مشخصات مایع بی اثر  ۳۸
بررسی تعادل بخار مایع(VLE)  ۳۹
ترمودینامیک تعادل بخار – مایع  ۳۹
مخلوط های دوتایی   ۴۵
مخلوط های چند جزیی  ۴۸
آنالیز رگرسیون داده های تعادلی بخار – مایع  ۴۹
مواد، تجهیزات و روش های آ زمایشگاهی  ۵۳
فصل سوم
فرایند نوینی برای بازیافت DEA از محلولهای نیمه فاسد شده:
آنالیز فرایند  ۵۶
تقطیر تحت شرایط جریان برگشتی کامل  ۵۶
آنالیز فرایند با شبیه ساز ASPEN   ۶۵
تقطیر ناگهانی  ۶۶
تقطیر جزئی و ناگهانی  ۶۸
اثر شرایط عملیاتی بر اجرای فرایند  ۷۲
شبیه سازی فرایند پیشنهادی با دو ستون تقطیر  ۸۰
نتیجه   ۸۴
ضمیمه  ۸۶
معادله NRTL و پارامترهای آن   ۸۸
مراجع   ۸۹