فهرست مطالب

چكيده………………………………………………………………………………………………………………………1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………..3

فصل اول: مروري بر پسابهاي صنعت پتروشيمي و روشهاي تصفيه آن

1- 1- اهداف و اهميت تصفيه پسابهاي پتروشيمي……………………………………………………………………..5
1- 2- مروري بر واحد هاي توليد كننده پساب در پتروشيمي……………………………………………………………6
1- 3- برخي از اصطلاحات مطرح در تصفيه و آلاينده هاي مهمتر………………………………………………………10
1- 4- روشهاي تصفيه پسابها……………………………………………………………………………………………..15
1- 1- 4- جداكننده API….ا………………………………………………………………………………………………..15
1- 2- 4- تصفيه بيولوژيكي………………………………………………………………………………………………..21
1- 3- 4-روش لجن فعال…………………………………………………………………………………………………..23
1- 4- 4-بررسي شيميايي فرايند هاي بيولوژيكي……………………………………………………………………..28
1- 5- 4- لجن فعال با اكسيژن خالص……………………………………………………………………………………34
1- 6-4- حوضچه هوادهي و گودالها……………………………………………………………………………………..35
1- 7- 4- فيلترهاي نشت كننده…………………………………………………………………………………………..35
1- 8- 4- سايرروش هاي تصفيه بيولوژيكي………………………………………………………………………………37
1- 9- 4- تصفيه شيمي فيزيكي……………………………………………………………………………………………38
1- 10- 4- تصفيه دمش آب خنك كننده…………………………………………………………………………………….42
1- 11- 4- روش تصفيه تبادل يوني………………………………………………………………………………………….42
1- 12- 4- روش شناور سازي……………………………………………………………………………………………….45
1- 13- 4- تصفيه با استفاده از غشا………………………………………………………………………………………..47
1- 14- 4- روشRBC.ا…………………………………………………………………………………………………………49

 فصل دوم: مشخصات هندسي و پارامتر هاي هيدروديناميكي برج RDC

1-2- مقدمه اي بر RDC….ا…………………………………………………………………………………………………….51
2-.2- متغير هاي طراحي و مباني هيدروديناميكي ستون…………………………………………………………………..54
2- 1- 2- سرعت حد نشت قطره ها…………………………………………………………………………………………..56
2- 2- 2- سرعت لغزش…………………………………………………………………………………………………………57
2- 3- 2- هلدآپ…………………………………………………………………………………………………………………..58

– 4- 2- سرعت مشخصه…………………………………………………………………………………………………………60
1-2-4-2- سرعت مشخصه و هلدآپ در شرايط عدم انتقال جزء حل شونده………………………………………………61
2-2- 4-2-سرعت مشخصه و سرعت روتور……………………………………………………………………………………61
3-2- 4-2- هلدآپ وسرعت مشخصه در شرايط انتقال جزء حل شونده……………………………………………………65
2- 5- 2- توزيع اندازه قطره و عوامل موثر برآن……………………………………………………………………………….67
1-2- 5-2- اندازه گيري قطرمتوسط قطره……………………………………………………………………………………69
2-2- 5-2- پديده پيوند قطرات………………………………………………………………………………………………..72
3-2- 5-2- عوامل موثر بر پديده پيوند……………………………………………………………………………………….73
4-2- 5-2- پديده پيوند بين دو قطره…………………………………………………………………………………………75
5-2- 5-2- شكست قطرات…………………………………………………………………………………………………76
6-2-5-2- اثر سرعت روتور بر احتمال شكست……………………………………………………………………………76
7-2- 5-2- توزيع اندازه قطره دختر………………………………………………………………………………………….81
8-2- 5-2- اثر موقعيت انتهايي لوله مويينه…………………………………………………………………………………82
9-2- 5-2- اثر توزيع اندازه قطره بر بازده انتقال جرم……………………………………………………………………..83
2- 6-2- محدوده عملياتي در RDC.ا…………………………………………………………………………………………89
1-2- 6-2- سرعت طغيان و هلدآپ در آن نقطه…………………………………………………………………………..89
2-2- 6-2- اختلاط محوري…………………………………………………………………………………………………….91
1-2- 2-6- 2- اختلاط برگشتي در فاز پيوسته…………………………………………………………………………….92
2-2- 2-6- 2- كشيدگي فازپيوسته به وسيله قطرات…………………………………………………………………….92
3-2- 2-6- 2- كشيدگي فاز پخش شده توسط فاز پيوسته……………………………………………………………..93
4-2- 2- 6-2- اختلاط پيشرو در فاز پراكنده…………………………………………………………………………………93
2- 3- 6-2- وارونگي فاز………………………………………………………………………………………………………94
2- 4- 6-2- شرايط عملياتي در ستون استخراج كننده……………………………………………………………………95
2- 7- 2- انتقال جرم در RDC….ا……………………………………………………………………………………………..96
1-2- 7-2- ضرايب انتقال جرم…………………………………………………………………………………………………99
2-2- 7-2- مكانيزم هاي موجود در انتقال جرم قطره………………………………………………………………………99
3-2- 7-2- مكانيزم انتقال جرم درون فازپيوسته………………………………………………………………………….102
4-2- 7-2- اثر سرعت دوران بر روي انتقال جرم………………………………………………………………………..103
5-2- 7-2- اثرتوزيع اندازه قطره بر ضريب انتقال جرم………………………………………………………………….104
2- 8- 2- طراحي RDC………ا……………………………………………………………………………………………106

فصل سوم: امكان سنجي تصفيه با برج RDC

.1- 3- انتخاب روش مناسب تصفيه…………………………………………………………………………………….109
2- 3- عوامل مؤثر در انتخاب حلال مناسب……………………………………………………………………………111

فصل چهارم: شرح آزمايش و بحث

1-4- انتخاب مواد و نوع سيستم شيميايي…………………………………………………………………………….118
2-4- شرح دستگاه و ابزارهاي به كاررفته………………………………………………………………………………120
3-4- روش انجام آزمايش………………………………………………………………………………………………..122
4-4- بحث…………………………………………………………………………………………………………………125
فصل پنجم: نتيجه گيري كلي و پيشنهادات…………………………………………………………………………..139
فهرست منابع فارسي……………………………………………………….………..…………………………..…..……141
فهرست منابع لاتين……………………………………………………………………………………………………..142

فهرست علايم……………………………………………………………………………………………………………..146
الف – محاسبه اندازه قطره از روش عكسبرداري…………………………………………………………………………148

كاليبراسيون روتامتر حلال…………………………………………………………………………………………………148

ج – روش موازنه جرمي و محاسبه درصد استخراج………………………………………………………………………149

چكيده انگليسي……………………………………………………………………………………………………………..151

فهرست جداول

1- 1:فرايندهاي پتروشيمي توليد كننده پساب………………………………………………………………………………….8

2 : مقادير مشخصه مورد استفاده در معادله چرخشي قطره…………………………………………………………..102
11-3:حلاليت حلال در آب در دماي 20 درجه سانتيگراد………………………………………………………………….112
2- 3 : مقادير توزيع تعادلي حل شونده هادرسيستم آبي بارقت بالادردماي сº 25-20……ا………………………..113
1-4: خصوصيات فيزيكي و غلظت اوليه آلاينده ها……………………………………………………………………….118
2-4: خصوصيات فيزيكي حلال………………………………………………………………………………………………119
3-4: ضريب توزيع تعادلي برخي حل شونده ها…………………………………………………………………………..120
4-4: مشخصات هندسي ستون…………………………………………………………………………………………….120
5-4 : آرايه متعامد تاگوچي براي پارامتر هاي فرايند……………………………………………………………………..123
6-4:مقادير بهينه پارامتر هاي فرايند به كمك روش تاگوچي……………………………………………………………..124
7-4: اثر سرعت دوران محور مركزي بر بازده استخراج ………………………………………………………………….128
6-4 : اثر اندازه قطره بر بازده استخراج…………………………………………………………………………………..129
7-4: اثر دبي حلال بر بازده استخراج ……………………………………………………………………………………130
8-4 : اثر نوع حلال بر بازده استخراج…………………………………………………………………………………….131

فهرست شكلها

1-1 : رنگ و مشخصات ظاهري پساب………………………………………………………………………………………10
2-1: مرحله اي از تصفيه API ….ا……………………………………………………………………………………………21
3-1 : عمليات انجام شده در حوضچه هوادهي……………………………………………………………………………24
4-1 : نمونه اي از كلاريفاير…………………………………………………………………………………………………..26
5-1 : نمودار شماتيك از روش لجن فعال……………………………………………………………………………………33
6-1 : نمودار شماتيك از روش فيلتر پلاستيكي……………………………………………………………………………..37
7-1: نمودار شماتيك از روش جذب سطحي………………………………………………………………………………..42
8-1: نمودار شماتيك از روش تبادل يوني…………………………………………………………………………………..45
9-1: نمونه اي از RBC…………ا……………………………………………………………………………………………….50
1-2 : مدلهاي مختلفي از ستونهاي چرخان………………………………………………………………………………….52
2-2: طرح شماتيك از RDC….ا…………………………………………………………/……………………………………..53
3-2 : جزئيات RDC……..ا………………………………………………………………………………………………………53
4-2 : اثر سرعت روتور برسرعت مشخصه……………………………………………………………………………………62
5-2 : نمودار مربوط به معادله فراگير oVتحت شرايط عدم انتقال جز حل شونده………………………………………..63
6-2 : نمودار مربوط به معادله فراگير سرعت مشخصه در سرعت صفر روتور…………………………………………..64
7-2 : داده هاي ازمايشگاهي منطبق بر معادله (16- 2)………………………………………………………………….66
8-2 : توابع توزيع اندازه قطره………………………………………………………………………………………………….68
9-2 : اثر جهت انتقال جرم بر كشش سطحي بين دو قطره……………………………………………………………..75
10-2 : سرعت بحراني روتور و اندازه قطره………………………………………………………………………………….77
11-2 : داده هاي آزمايشگاهي منطبق بر معادله (35- 2)………………………………………………………………….79
12-2 : نمودار تطابقي تعداد متوسط دخترها………………………………………………………………………………..80
13-2 : توزيع قطرات دختر با اندازه قطر اوليه معين ودور روتورمعين……………………………………………………….81
14-2 : اثر سرعت روتور بر اندازه قطره تشكيل شده در لوله مويينه………………………………………………………83
15-2 : (a)لوله مويينه معمولي (b) لوله مويينه اصلاح شده……………………………………………………………….83
16-2 : اثر سرعت روتور و موقعيت لوله مويينه براندازه قطره………………………………………………………………84
17-2 : شرايط بحراني در حالتي كه آب به صورت فاز پيوسته باشد……………………………………………………….86
18-2: منحني شكست آب به صورت فاز پيوسته و اسيد استيك بعنوان جز منتقل شونده…………………………….87
19-2 : منحني شكست آب به صورت فاز پيوسته و اسيد بوتريك بعنوان جز منتقل شونده……………………………88
20-2 : منحني شكست cumene به صورت فاز پيوسته و اسيد استيك بعنوان جز منتقل
شونده…………………………………………………………………………………………………………………………. 88

21-2 : نمودار طغيان………………………………………………………………………………………………………….89
22-2 : محدوده عملياتي در استخراج كننده ها با جريان مختلف الجهت…………………………………………………96
23-2 : نمودار عملياتي انتقال جرم در دو برش از اندازه قطره……………………………………………………………..98
24-2 : اثر هلد آپ بر ضريب انتقال جرم در سرعت هاي دوران متفاوت…………………………………………………104
1-3 : فرايند دو حلالي با سيكل حلال پيوسته………………………………………………………………………………116
2-3 : فرايند دو حلالي با سيكل حلال نا پيوسته……………………………………………………………………………116
1-4 : نماي روبرو از RDC..ا…………………………………………………………………………………………………….121
2-4 : اندازه قطرات خارج شده از نازل mm3 در زمان خاموشي دستگاه………………………………………………..126
3-4: قطرات حاصل از شكست در نزديكي فصل مشترك دو فاز………………………………………………………….127

پسابهاي صنعت پتروشيمي و روشهاي تصفيه آن و مشخصات هندسي و پارامتر هاي هيدروديناميكي برج RDC و بررسی عملی امکان سنجی تصفیه با برج RDC

پسابهاي صنعت پتروشيمي و روشهاي تصفيه آن و مشخصات هندسي و پارامتر هاي هيدروديناميكي برج RDC و بررسی عملی امکان سنجی تصفیه با برج RDC

فصل اول
1-1- اهداف و اهميت تصفيه پسابهاي پتروشيمي
كشور ما از متنوع ترين اكوسيستمهاي جهان برخوردار است به طوريكه شامل نادرترين و حساسترين گونه هاي دريايي و جوامع گياهي از جمله سنگ هاي مرجاني ، جنگل هاي گرمسيري مانگرو، زيستگاههايي نظير هورها و خورها و ماهيان زينتي و تجاري و رويشگاه گرمسيري ميباشد.
احداث مجتمع هاي نفت ، گاز و پتروشيمي در كنار اين مناطق و پيامدهاي حاصل از آن مانند ايجاد پساب هاي شيميايي ، آلودگي صوتي، دفع زباله ومواردي از اين دست چالش بزرگ زيست محيطي را در اين مناطق ايجاد كرده است. در صنايع پتروشيمي بر اساس نوع مواد مصرفي و توليدي و فرايندها، نوع و ميزان آلايندگي اين صنايع متفاوت است.بدين معنا كه در فرايندهاي مختلف امكان آلودگي در سه مرحله جمع آوري مواد اوليه ، توليد و تبديل مواد واسطه اي و جمع آوري و انبار مواد توليد شده وجود دارد.
نمونه هايي از اين آلودگي بدين صورت ميباشد: نشت فرمالدئيد ناشي از تهيه و انتقال متانول موردنياز براي واحدهاي توليد اسيد استيك و MTBE، ورود پسابهاي مجتمع هاي پتروشيمي بندر امام ، رازي و خارك در خور موسي و خليج فارس، نشت مواد آروماتيكي نظير بنزن از پتروشيمي اصفهان و پراكنده شدن گوگرد در فضاي اطراف مجتمع هايي نظير پتروشيمي رازي به دليل انبار شدن در فضاي باز نمونه هايي از آلايندگي محيط زيست در هر سه مرحله ميباشد كه به طور مستقيم و غير مستقيم در محيط زيست و زندگي مردم دور و نزديك اثرات نامطلوبي به جاي ميگذارد. مشكلات عديده اي نظير تخريب مرجانهاي طبيعي در عسلويه و خليج نايبند به منظور احداث واحدهاي جديد ، تخريب اكوسيستم خليج فارس و تبديل شدن خورموسي به مرداب به دليل رعايت نكردن اصول صحيح جايگيري مجتمع هاي پتروشيمي، از بين رفتن صدف هاي مرواريد ساز خليج فارس نمونه هايي از اثرات مختلف زيانبار اين صنايع بر محيط زيست ميباشد .
۵
بنابر اين اهداف تصفيه پساب را به طور خلاصه ميتوان به صورت زير بيان كرد [2و1]:
1. تامين شرايط بهداشتي مردم
2. پاك نگهداشتن محيط زيست
3. بازيابي فاضلاب جهت مصارف بهينه مانند كشاورزي
1-2- مروري بر واحد هاي توليد كننده پساب در پتروشيمي
در واحد هاي پتروشيمي مانند اتيل الكل سنتزي ، فنل ، استن، اسيد چرب سنتزي، اسيد استيك و غيره مكانهاي اصلي كه در آن آلودگي با پساب وجوددارد، محلهايي است كه عمدتا عمل تجزيه شيميايي هيدرو كربن ها در آنها رخ ميدهد و اين پساب شامل اتيلن ، پرپيلن، بوتان، ايزو بوتان، بنزن ، تولوئن ، زايلن و نفتالن ميباشد. پسابهاي واحدهاي هيدراته كربن و تقطير الكل شامل الكلها، استالدئيد و محصولات پليمري ميباشد.[ 3]. وقتيكه روشهاي بيولوژيكي تصفيه استفاده ميشوند، ميزان مواد آلي ( بنزنها، تولوئن ها، زايلن ها ، نفتالن وغيره ) در پساب به ميزان قابل توجهي كاهش مييابد . در واحد هاي لاستيك سنتزي پساب شامل پليمرها ، روغن، وينيل استات، استالدئيد،اكريلونيتريل وبوتادي ان ميباشد. روشهاي تصفيه بيولوژيكي ميتواند الكلها ، اسيد هاي كربوكسيليك را به ميزان زيادي اكسيد كند ، اما اين روشهاروي هيدرو كربن ها خيلي موثر واقع نميشوند. دي متيل فرمالدئيد و تري متيل- فرمالدئيد نسبت به اكسيداسيون خيلي مقاومند. در اين مورد از روشهاي تصفيه پيچيده استفاده ميشود كه شامل استخراج مواد باارزش به وسيله مخلوطي از روشهاي بيولوژيكي و شيمي فيزيكي مانند جذب ، تقطير، تبادل يوني

پسابهاي صنعت پتروشيمي و روشهاي تصفيه آن و مشخصات هندسي و پارامتر هاي هيدروديناميكي برج RDC و بررسی عملی امکان سنجی تصفیه با برج RDC

پسابهاي صنعت پتروشيمي و روشهاي تصفيه آن و مشخصات هندسي و پارامتر هاي هيدروديناميكي برج RDC و بررسی عملی امکان سنجی تصفیه با برج RDC

فصل دوم
-1- مقدمه اي بر RDC :
RDCتوسط Reman در فاصله سالهاي 1952 تا 1948 مورد بررسي قرار گرفته است.اين دستگاهمتشكل از يك ستون استوانه اي طويل ميباشد كه توسط حلقه هاي دايره اي شكل ثابتي به قسمتهاي مجزا تقسيم ميشود. يك شفت درقسمت مركزي ستون قرار دارد كه بوسيله موتور ميچرخد و مجموعه اي از صفحه ها را كه در وسط ستون قرار دارند، به چرخش در مي آورد. البته بخش ثابت حلقوي به ديواره ستون توسط چندين نگهدارنده متصل ميباشد[29].
اين ستون به طور گسترده به منظور عمليات استخراج مايع- مايع براي جداسازي اجزا حل شونده در مايع توسط حلال غير قابل امتزاج در محلول مذكور صورت ميپذيرد. در اتر تماس دو فاز انتقال ماده مورد نظر صورت ميگيرد. كارآئي چنين تماس دهنده هاي ستوني نشان ميدهد كه آنها از صفحات سوراخدار متداول مثل ستونهاي پاششي و ستونهاي پرشده داراي بازدهي بهتري بوده و انعطاف پذيري كاربردي بيشتري دارند.از جمله كاربردهاي مهم اين تماس دهنده ها در صنعت براي استخراج دي اكسيد سولفور و فورفورال، آسفالت زدائي پروپان، استخراج سولفولان ، بازيابي فنل از آب مصرف شده، گوگرد زدايي بنزن[36] و خالص سازي كاپرولاكتام ميباشد[29].
روشهاي استخراج در مقايسه با ميزان انرژي مصرفي درفرايند هاي تقطيرو تبخير بسيارارزانتر ميباشد و جايگزين عمليات تقطير در خلا گرديده و از تخريب دمائي اجزاء حساس به تغيير درجه حرارت ، ممانعت به عمل مي آورد. به عنوان مثال جداسازي اسيدهاي چرب داراي زنجير كربن طولاني از روغن نباتي را ميتوان توسط استخراج با حلال پروپان مايع انجام داد[35].

دانشمندان زيادي مفاهيم ساختاري و هندسي RDC را مورد بررسي قرار دادند و مدل هاي اصلاح شده اي براي افزايش انتقال جرم و بازده ارائه نمودند. مدلRDC با صفحات چرخان سوراخدار ، تماس دهنده Old Shue – Rushton و استخراج كننده Secheibel از آن جمله اند [31].
در شكل زير مدل هاي مختلفي از RDC نشان داده شده است[38]. با وجود اين اصلاحات در زمينه ديسك هاي چرخان و بافل ها ، مدل صفحات مسطح از RDC متداولترين نوع ميباشد.

(c)ARD، (b)RDC ، (a)Scheibel :شكل (1-2): مدلهاي مختلفي از ستونهاي چرخان
(f) Reciprocating – Plate، (e)Kuhni ، (d)Old- Rushton تا 250 ميباشد و قطر100Ft3 / Ft .hr در مقياس صنعتي Reman ظرفيت پذيرش مايع در مدل .ستون حداكثر 7 فوت و ارتفاع آن حداكتر 30فوت در صنعت استفاده ميشود
يك نمونه از تماس دهنده صفحه اي در شكل (2- 2) نشان داده شده و جزئيات ستون در شكل (3- 2) بيان شده است. براي راه اندازي يك ستون RDC ابتدا ميزان جريان فاز پيوسته2 سنگين در طول ستون به مقدار مطلوبي تنظيم ميشود تا اينكه چرخش صفحات چرخان به دور پايداري برسد. فاز سبك بايد به صورت پراكنده در آيد و سپس به صورت مختلف الجهت در ستون جريان يابد و ميزان جريان براي رسيدن به حالت پايدار تا مقدار مطلوب افزايش مي يابد.
تصميم در انتخاب يكي از دو فاز مايع به عنوان فاز پراكنده بر اساس ملاحظات تجربي و نتايج آزمايشگاهي صورت ميگيرد. معمولا مايعي كه داري حجم و دانسيته بيشتري مي باشد، فاز پيوسته را تشكيل ميدهد. اين انتخاب زماني صورت ميگيرد كه محل فصل مشترك دو فاز در بالاي برج قرار گيرد. در غير اين صورت مايع سبكتر فاز پيوسته را تشكيل ميدهد[37].
دانشمندان وجود سه نوع از حركت مايع را در RDC بيان كرده اند:
1- جريان محوري دو فاز مايع كه بوسيله اختلاف دانسيته دو فاز ايجاد ميگردد.
2- جريان شعاعي مايع ها به خاطر نيروي سانتريفيوژ در نزديكي محور روتور
3- جريان مركز گرا مايع در مجاورت ديواره ستون
هيدروديناميك پيچيده منجر به توليد گردابه هاي چرخان در هر دو فاز و در هر مرحله اي از ستون ميشود. شدت آشفتگي عمدتا توسط روتوركنترل ميشودكه همچنين اندازه قطرات را كنترل ميكند. ديسك هاي چرخان موجب ايجاد تنش هاي برشي بر روي قطرات بزرگتر ميشوند و بالاتر از سرعت معين آنها را به قطرات كوچكتر مي شكند. اگر چه اختلاط دروني و تماس فازها تحت تاثير قرار ميگيرند، اختلاط برگشتي شديد فازها در سرعت هاي بالا موجب كاهش شديدي در نيروي محركه غلظتي ميشود كه بازده انتقال جرم را كاهش ميدهد[29].
2-2- متغير هاي هيدروديناميكي طراحي و مباني هيدروديناميكي ستون:
پارامتر هاي مهم ستون كه كارايي RDC رادر سيستم استخراج مشخصي تحت تاثير قرار ميدهد، عبارتند از: N, Zc, dS, dT, dR . اين پارامترها و ميزان جريان فازهاي مايع، هلد آپ فاز پراكنده ، ميزان طغيان دو فاز ، زمان اقامت مايع ها و اندازه قطره ، مقدار ضريب انتقال جرم را تحت تاثير قرار ميدهد. تخمين اوليه از قطر ستون ، با بررسي مقادير محدود كننده جريان فراهم ميشود


مقطع : کارشناسی ارشد

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان