پتروشيمي اصفهان

دیباچه پتروشیمی اصفهان

---

شركت سهامي پتروشيمي اصفهان ، اولين توليد كننده محصولات آروماتيكي در ايران يكي از طرحهاي ملي و مهم دهه انقلاب مي باشد كه در سال 1371 با هدف توليد بيش از 200000 تن مواد در سال شامل بنزن ، تولوئن ، ارتوزايلين ، پارازايلين و مخلوط زايلين به جمع واحدهاي توليدي كشور پيوست.
اين مجتمع از واحدهاي زيربنايي كشور بوده و محصولات آن به عنوان خوراك صنايع پايين دستي نظير شوينده ها ، پلاستيكها ، الياف پلي استر ، نرم كننده هاي پلاستيكي ، رنگسازي و صنايع نظامي بكار برده مي شود.
طراحي واحدهاي مهم بر اساس پيشرفته ترين تكنولوژي جهان صورت گرفته و اولين مجتمع بزرگ كشور است كه براي كنترل مراحل توليد آن از سيستم پيشرفته كامپيوتري D.C.S استفاده شده است.
شركت پتروشيمي اصفهان از آغاز بهره برداري از واحدهاي توليدي خويش كيفيت را در تمامي زمينه هاي كاري بعنوان نخستين هدف به منظور جلب رضايت مصرف كنندگان خود برگزيده است. اين شركت مفتخر است كه به همت و تلاش همه جانبه كاركنان سخت كوش و متعهد خود در هر پنج سال عمر توليد خويش بعنوان مجتمع نمونه شركت ملي صنايع پتروشيمي برگزيده شده است ، در سال 1375 نيز پس از استقرار نظام تضمين كيفيت ايزو 9002 بعنوان اولين شركت در صنايع پيچيده موفق به اخذ گواهينامه استاندارد بين المللي ايزو 9002 از شركت S.G.S انگلستان گرديد.
شركت سهامي پتروشيمي اصفهان با توجه به تاثير بالقوه صنعت پتروشيمي بر محيط زست به اهميت حفاظت از محيط زيست توجه خاص داشته است و متعهد گرديده است تا با رعايت قوانين و مقررات زيست محيطي در جهت كنترل و كاهش آلودگي محيط زيست اقدامات موثري را انجام دهد و اين امر باعث گرديد كه اين شركت در سال 1376 بعنوان يكي از هشت شركت برگزيده در كشور به عنوان صنعت سبز و لوح افتخار دريافت نمايد ، در ادامه اين تلاشها و براساس اين ديدگاه حفاظت از محيط زيست يك وظيفه همگاني است شركت اقدام به استقرار سيستم مديريت زيست محيطي نموده و در سال 1377 بعنوان اولين شركت در مجموعه وزارت نفت و چهارمين شركت در كشور موفق به اخذ گواهينامه استاندارد بين المللي ايزو 14001 از شركت S.G.S سوئيس گرديد.

خوراك :
خوراك اصلي مجتمع شامل پلاتفرميت و هيدروژن كه به مقدار 363200 تن در سال از پالايشگاه اصفهان تأمين و از طريق دو خط لوله 10 و 3 اينچي بطول تقريبي هركدام 3 كيلومتر وارد مجتمع مي گردد. ( هيدروژن 2700 تن در سال )
گاز مورد نياز مجتمع بميزان تقريبي 9 هزار مترمكعب در ساعت كه فقط بعنوان سوخت مورد استفاده قرار مي گيرد از طريق خط لوله اصلي گاز پس از عبور از سيستم توزيع كننده به محلهاي مصرف هدايت مي شود.
آب خام مصرفي به ميزان تقريبي 100 مترمكعب در ساعت از طريق يك خط لوله اختصاصي بطول تقريبي 4 كيلومتر از شبكه آبرساني سازمان آب منطقه اي اصفهان به مخازن ذخيره آب پتروشيمي انتقال مي يابد.

محصولات مجتمع و موارد مصرف:
مجتمع پتروشيمي اصفهان جهت توليد سالانه 55650 تن بنزن ، 71580 تن تولوئن ، 44000 تن پارازايلين و 22000 تن ارتوزايلين طاراحي گرديده است.

بنزن :
بنزن با فرمول ساختماني C6H6 اولين بار از تقطير زغال سنگ در قرن هجدهم ميلادي بدست آمد و در سال 1941 ميلادي از برشهاي نفت خام بدست آمد. در شرايط عادي مايع و داراي بوي آروماتيك است از حلالهاي بسيار خوب شناخته شده ، در آ' نامحلول و در الكل كم محلول و در اتر كاملاً محلول مي باشد ، اين ماده يكي از پرمصرف ترين آروماتيكها در صنايع پتروشيمي محسوب مي شود كه از آن در تهيه اتيل بنزن ، كومن ( فنل و رزين هاي فنلي ) ، الكيل بنزن ها ( مواد پاك كننده ) نيتروبنزن ( آنيلين ، مواد رنگي ) كلر و بنزن و بسياري مواد ديگر استفاده مي شود . بنزن توليدي در پتروشيمي اصفهان قسمتي از آن بعنوان خوراك شركت L.A.B يا شركت توليد كننده الكيل بنزن خطي فرستاده مي شود و بخشي از آن در صنايع رنگسازي و مازاد آن به خارج از كشور صادر مي گردد.

تولوئن :
فرمول ساختماني اين ماده CH3 مي باشد كه متيل بنزن ناميده مي شود. از اين ماده در صنايع رنگ سازي و پاك كننده گي و همچنين در صنايع پلاستيك و صنايع نظامي جهت توليد تري نيترو تولوئن استفاده مي گردد.
محصول اول منو نيترو تولوئن ( ارتو )
محصول دوم دي نيترو تولوئن
محصول سوم تري نيترو تولوئن مي باشد.
تري نيترو تولوئن ماده انفجاري قوي است كه به آن T.N.T مي گويند. از الكيلاسيون تولوئن مي تاون بنزن بدست آورد كه در مجتمع پتروشيمي اصفهان از همين روش قسمتي از تولوئن ( تولوئن مازاد ) را به بنزن تبديل مي كنند.

ارتوزايلين :
اين ماده با فرمول ساختماني C6H10 مايعي است بي رنگ با بوي آروماتيك ( معطر ) كه خوراك مجتمع پتروشيمي فارابي مي گردد ، در مجتمع پتروشيمي فارابي از اين محصول انيدريدفتاليك تهيه مي گردد كه ماده اصلي نرم كننده هاي پلاستيكي مي باشد.

پارازايلين :
پارازايلين نيز مايعي است بي رنگ و با بوي معطر و با فرمول ساختماني C6H10 از اين ماده در شركت D.M.T محصولي بنام دي متيل ترفتالات تهيه مي گردد كه ماده اصلي الياف مصنوعي مي باشد ، همچنين در صنايع رنگ سازي نيز كاربرد دارد.

مراحل اجراء و راه اندازي مجتمع :
مراحل اجرايي نصب مكانيكي طرح از اسفندماه 1368 شروع و در اواسط سال 1371 به بهره برداري رسيد . نحوه قرارداد مهندسي ، ساخت و نصب واحد هاي مجتمع بنحوي بوده كه حداكثر مشاركت مستقيم كارشناسان شركت ملي صنايع پتروشيمي در اجراي طرح گرفته شده است.
طراحي و مهندسي اصولي توسط شركت U.O.P و امور طراحي و مهندسي تفصيلي در تيرماه سال 1366 توسط شركت لاماس با مشاركت طراحي و مهندسي صنايع پتروشيمي آغاز گرديد.
طراحي واحدهاي مجتمع براساس پيشرفته ترين تكنولوژي توليد مواد آروماتيك موجود در جهان انجام شده كه داراي راندمان بالا حداقل مصرف انرژي و كمترين ضايعات زيست محيطي است.

بررسي واحد تصفيه آب پتروشيمي
آب جزء اصلي ترين مواد كليه واحدهاي صنعتي است از اين رو تأمين آب مورد نياز واحدهاي صنعتي و تصفية آنها به منظور در اختيار قرار دادن به واحدها بسيار با اهميت است در زير به شرح مختصري در مورد واحد تصفيه آب پتروشيمي اصفهان مي پردازيم .
هدف اصلي از احداث تصفية آب خام جهت تصفيه آب واحد 7500 مجتمع پتروشيمي اصفهان و نيز تهيه آب بدون يون مصرفي در بويلرهاي واحد نيروگاه مي باشد ، اين واحد همچنين مشتمل بر بخشهاي توليد آب آشاميدني وآب سرويس و آب سيستم آتش نشاني است.

تئوري فرآيند :
ناخالصيهاي موجود در آب به گروههاي زير تقسيم مي شوند ، مواد معلق مثل باكتريها ، گل و لاي كلوئيدي ، ميكرو ارگانيزم ها و همچنين روغن ها و جلبكها و املاح كه به دو گروه كاتيوني و آنيوني تقسيم مي شوند . كاتيوني مثل كلسيم ، منيزيم ، آهن ، منگنز و پتاسيم و آنيوني مثل بي كربنات هيدروكسيد سولفات ، كلرايد فسفات و نيترات گازهاي محلول مثل اكسيژن ، دي اكسيد كربن ، سولفيد هيدروژن ، نيتروژن و آمونياك و مواد آلي .
انتخاب روش مناسب براي جداسازي ناخالصيهاي موجود در آب به نوع و ميزان ناخالصيها و كيفيت آب مطلوب دارد.

روش جداسازي جامدات :
ته نشيني ، زلال سازي و فيلترآسيون سه روش موجود هستند كه بستگي به طبيعت و غلظت جامدات معلق و ميزان موردنياز جداسازي دارد.
ته نشيني : هنگامي بكار مي رود كه آب مورد نياز از رودخانه تأمين شود آب خروجي از اين مرحله داراي ذرات بسيار ريزي است. در مرحله زلال سازي مواد شيميايي مختلفي مثل سولفات آلومينيوم و نمكهاي آهن براي انعقاد ذرات معلق موجود در آب بكار مي روند كه در نهايت بوسيله ته نشيني از آب جدا مي شوند.
مواد منعقد كننده نمكهاي محلولي هستند كه پس از حل شدن يونهاي مثبت و منفي ايجاد كرده و در اثر نيروهاي جاذبه و دافعه الكترواستاتيكي باعث پيوستن ذرات معلق به يكديگر مي شوند اين مواد با قليائيت آب تركيب شده و رسوب چسبناكي به نام FLOC توليد مي كنند كه مي توانند ذرات ريز را در خود حبس كرده و به صورت رسوب از محيط خارج كنند.

فيلتراسيون :
دو گروه فيلتر شني و كربن فعال در اين قسمت بكار مي روند.
فيلتر شني :
آب با گذشتن از بستر اين فيلترها ذرات جامد خود را از دست مي دهد ، انتخاب تركيب بستر و ارتفاع آن بستگي به نوع ذرات معلق موجود در آب و كيفيت آب موردنياز دربستر فيلتر در اثر نيروي وزن gravity و يا فشار سيستم از بالا به پائين جريان دارد در زمانهايي نيز بايد شستشوي معكوس به منظور تميز كردن بستر صورت گيرد. ( baek washing )
در زمان شستشوي بستر از جريان هوا براي بهتر تميز كردن استفاده مي شود ، زمان شستشوي فيلتر از سه طريق مشخص مي شود.
1ـ افت فشار را زياد كرده و ميزان جريان آب را كاهش مي دهيم .
2ـ پائين بودن آب فيلتر شده.
3ـ حداكثر ميزان آب دهي يك ستون در يك دوره سرويس دهي .
فيلترهاي كربن فعال زغال فعال)
هدف از استفاده از اين فيلترها جذب مواد آلي احتمالي در آب و جلوگيري از ورود اين مواد به واحد توليد آب بدون يون مي باشد ، زيرا اين مواد بر روي رزين هاي تبادل يوني تجمع پيدا كرده و باعث تماس آب با سطح رزين شده و عمل تبادل يوني را مختل مي سازد.
تفاوت اين روش با روش فيلترآسيون شني پسيو جذب سطحي adsorption است.
در اين حالت مواد آلي از آب استخراج شده روي سطوح كربن فعال تجمع مي نمايد. قابليت جذب كربن بسيار بالاست كه بخاطر ساختمان متخلخل اين ماده مي باشد.
در اين روش افت فشار در دو بستر افزايش يافته و ذرات بر روي سطح آن جمع مي شوند در اين صورت با شستشوي معكوس توسط آب فيلتر شده سطح بستر تميز مي شوند.

نرم كردن آب :
سختي آب ناشي از وجود يونهاي كلسيم و منيـزيم است بر دو قسمت موقت و دائم تقسيم مي شوند. سختي موقت ناشي از بي كربنات سديم است كه در اثر حرارت دادن از حالت محلول به صورت غيرمحلول در مي آيند ، سختي دائم ناشي از وجود سولفات ، كلرايد و نيترات است كه در اثر حرارت دادن رسوب نمي كنند.

فرآيند تبادل يوني :
كشف رزينهاي تبادل يوني گامي در تصفيه آب است كه بر حسب اينكه يون متحرك اين رزينها سديم باشد يا هيدروژن تبادل كننده هاي كاتيوني سذيمي و يا هيدروژني خواهيم داشت.
عامل فعال كننده اين تبادل كننده يك اسيد قوي است. ( HSO3 )
كاتيونهاي محلول در آب جذب رزين شده و يون هيدروژن آزاد مي شود ، در زمان شستشوي اين رزينها نيز از اسيدهاي قوي مانند HCL و H2SO4 استفاده مي شود شستشو با اسيد را احياكردن رزين مي گويند كه فقط با اسيد قوي اين كار را مي كنند.
عامل فعال كننده اين تبادل كننده ها ( رزينهاي كاتيوني ضعيف ) اسيدهاي ضعيفي مثل اسيد كربوكلسيليك مي باشند.
اين رزينها فقط كاتيونهايي كه به صورت بي كربنات هستند را مي توانند جذب كنند و نرم كردن آب و قليائيت زدايي نيز مي توانند از اين رزينها استفاده كند.

رزينهاي آنيوني قوي :
دو نوع اسن نوع Ι كه عامل فعال كننده آنها آمونيوم چهار ظرفيتي است و نوع Π كه عامل فعال كننده آنها نيز آمونيم چهارظرفيتي است با اين تفاوت كه يكي از گروههاي متيل جاي خود را به اتانل داده است ، تفاوت اصلي تبادل كننده هاي نوع Ιو Π در تمايل به جذب آنها براي آنيون كلرايد و هيدروكسيد و نيز پايداري شيميايي آنهاست.
اين نوع رزينها را فقط با بازهاي قوي مي توان احيا كرد.

رزينهاي آنيوني ضعيف :
عامل فعال اين رزينها آمينهاي نوع اول NH2 – نوع دوم RNH و نوع سوم NR2 مي باشند كه بخاطر عامل ضعيف اين مواد بنيان اسيدهاي خيلي قوي چون اسيد كلريدريك و يا اسيد سولفوريك را جذب كنند و قادر به جذب بنيان اسيدهاي ضعيف چون H2CO4 يا اسيد سيليسيك نيستند.
براي احيا آنها از سود و سود احيا آمونياك استفاده مي شود، براي حذف سيليس ترجيحاً ابتدا از محلول سود استفاده مي شود.

دستگاههاي تبادل يوني :
بدنه دستگاههاي تبادل يوني مورد مصرف در تصفيه آب شبيه فيلترهاي فشار است كه در داخل آن ذرات رزين قرار مي گيرند براي نگهداري و جلوگيري از خروجي رزينها در قسمت پائين دستگاه و در زير رزينها چند لايه شن هاي درشت و يا آنتراسيت قرار مي دهند ، در اين دستگاه ها بخاطر پائين بودن PH خطر آزاد شدن سيليس وجود ندارد ، تنها مشكل اين لايه شستشوي معكوس آنهاست كه به همين خاطر استفاده از صفحات مشبك متداولتر است ، وجود رزينهاي ضعيف در كنار قوي موجب افزايش تبادل يوني در اين دستگاهها شده اند ، در اثر اختلاط ذرات رزينهاي كاتيوني و آنيوني در كنار هم قرار گرفته و تشكيل يك سري سيستم تبادل يوني مي دهند ، آب خروجي از دستگاه كاملاً بدون يون خواهد بود.
عمل احياي رزينهاي تبادل يوني بطور همزمان و در مراحل زير اجرا مي شود:
1- bed lift 2- preinjection 3- injenection 4- isplacement 5- settle

احياي ستونهاي تبادل يوني مختلط داراي 11 مرحله است :
1-drain Ι 2-seperation 3- settle 4-drain Π 5-preinjection
6-hcl / vaoh injection 7 -displaocment
8-drain Ш 9- air / mix 10- forrced settle 11- re fill

گاز زدايي :
هدف از گاز زدايي آب بويلرها حذف اكسيژن و دي اكسيد كربن است چون به شدت خورنده هستند و همچنين مي توانند موجب كاهش سطح انتقال حرارت بويلر شوند ، گازهاي محلول به روش عريان سازي با هوا ( براي حذف H2S ) و يا متان ( براي حذف اكسيژن ) يا اعمال خلاء قابل جداسازي هستند ، هوازدايي در فشار 12 الي psi g 5 دي اكسيد كربن را نيز بطور كامل حذف مي كنند.

اساس طراحي :
مشخصات خوراك ، آب خام ورودي به واحد از شاهين شهر گرفته مي شود كه PH آن بين 6.5 تا 8.5 است ، ميزان هدايت الكتريكي آن حداكثر 800 μs/cm و حداكثر 3.5 ntu و سختي كل حداكثر 350ppm و سختي كلسيم حداكثر 250 pmm است ، قليائيت ناچيز قليائيت كل –190 ppm اسيديته ندارد . يون كلر 120 ppm و گاز كلر محلول 0.3 pmm و سيليس حداكثر 8 ppm است.

ستون تبادل يوني مختلط :
اين ستون ها شامل هر دو نوع رزينهاي كاتيوني و آنيوني قوي مي باشند كه توسط هواي فشرده با يكديگر كاملاً مخلوط شده اند.

مشخصات يك ستون تبادل يوني مختلط :
قطر خارجي 1600 mm
ارتفاع بخش استوانه اي شكل 3200 mm
ضخامت جداره بخشهاي فوقاني و تحتاني ( mm ) 8 فوقاني و 10 تحتاني
ضخامت بخش استوانه اي شكل 8
حداكثر ميزان جريان سرويس دهي ( m3/hr ) 200
مساحت ستون ( m3 ) 1.95
زمان دوره سرويس دهي ( هفته ) 5



مخزن نگهداري هوا : اين مخزن هواي لازم براي مرحله اختلاط از مراحل احياي ستونهاي رزين مختلط را فراهم مي سازد.

مجموعه آب و آشاميدني :
اين مجموعه به منظور تهيه آب آشاميدني مستقيماً از آب خام ورودي به كمك مواد شيميايي كلرورفريك و گاز كلر طراحي شده است و شامل قسمتهاي زير مي باشد:
1ـ فيلتر شني FT - 7501
2ـ مخزن ذخيره هوا D – 7401
3ـ فيلتر كربن فعال FT – 7505
4ـ لوله ها و شيرهاي موردنياز

فيلتر شني ( FT – 7501 )
آب خام ورودي به اين مجموعه بعد از تزريق كلروفريك جهت انعقاد و لخته سازي به اين فيلتر وارد شده و ذرات معلق و لخته هاي رشد كرده از آن گرفته مي شود ساختار اين فيلترها مثل فيلترهاي شني است.
فيلتر كربن فعال ( FT – 7505 )
اين فيلترها به منظور حذف مواد آلي احتمالي در آب و همچنين بو و مزه آن طراحي شده است و مشخصات آن مشابه فيلترهاي كربني مجموعه فيلترآسيون كربني است ، آب خروجي از اين فيلتر كربني بعد از تزريق كلر جهت ضدعفوني به مدارآب آشاميدني ارسال مي شود.

مخزن نگهداري هوا :
هواي لازم براي مرحله هوازي و عمليات شستشوي معكوس را فراهم مي كند.

مواد شيميايي :
شامل دو دسته هستند ، مواد تزريق شده به دستگاهها و مواد بكار رفته در دستگاهها است ، مواد بكار رفته دردستگاهها شامل : شن دانه بندي شده كربن فعال ، آلتراسيت ، رزين هاي تبادلي يوني و دانه هاي پلاستيكي خنثي مي باشند ، كه در اين واحد بكار رفته است. از مجموعه هاي فوق در حال حاضر بخش تزريق اسيد و سود جهت احياي رزين هاي فعال مي باشد.

سرويس هاي جانبي :
هواي فرآيند ، هواي ابزار دقيق
آب سرويس :
آب سرويس ، آب بدون يون ، آب آشاميدني
انرژي الكتريكي :
الف ) در شرايط عادي كه كليه دستگاهها در سرويس باشند 280kw
ب ) حداكثر توان مصرفي 550 kw

بخار با فشار پائين ( LPS ) :
كندانسه :
پساب و ضايعات فرآيندي حاوي مقادير زيادي ذرات مطلق و احتمالاً مواد آلي است.
پساب حاصل از احياي رزين هاي :
حاوي مقادير زيادي املاح و سود و اسيد بوده و در رده هاي ضايعات غيرقابل بازيابي مي باشد.
ستونهاي تبادل يوني كاتيوني :
اين ستونها با هر نوع رزين كاتيوني ضعيف و كاتيوئني قوي كه روي لايه اي از آنتراسيت قرار دارند پر شده اند.
در بخش فوقاني ستون ها لايه اي از دانه هاي پلاستيكي بي اثر بصورت شناور قرار دارد.
ستون گاز زدا :
آب خروجي از اين ستون توسط پمپ به طرف ستونهاي تبادل يوني انيوني ارسال مي شود.
ستونهاي تبادل يوني انيوني :
اين ستونها نيز از دولايه رزين قوي و ضعيف انيوني تشكيل شده است كه بر روي بستري چند لايه از دانه هاي آنتراسيت قرار دارد ، در بخش فوقاني آن لايه هايي از دانه هاي پلاستيكي قرار دارد.

واحد بازيافت (واحد 8400)
مقدمه :
واحد بازيافت وظيفه جمع آوري و تصفيه پساب هاي بهداشتي و فرآيندي ، مواد هيدروكربني و آروماتيكي مايع و آبهاي سطحي مثل آب باران را بر عهده دارد ، اين سيستم مشتمل بر تأسيسات عمومي و واحدهاي package مي باشد ، واحدهاي pachage شامل تأسيسات جداسازي آب و مواد روغني ، تصفيه بيولوژي تأسيسات متعلق به جمع آوري و تخليه لجن ، كوره و تأسيسات مربوط به تهيه مواد شيميايي مي شود.
آبهاي آلوده به مواد روغني پس از جمع اوري در سيستم جداسازي آب و روغن كه مجهز به مخزن هوادهي است تصفيه مي شوند. آب بازيابي شده به واحد تصفيه آب 7500 يا فضاي سبز ارسال مي شود ، روغن جدا شده از اين پساب پس از جمع آوري در تانك slop روغن در كوره سوزانده مي شود و فاضلاب بهداشتي نيز پس از جمع آوري در مخزن يكنواختي مورد تصفيه بيولوژي قرار مي گيرد و لجن حامل تارسين به غلظت 40 درصد تغليظ به مصارف كشاورزي مي رسد.
مايعات آبي آلوده به مواد آروماتيك در يك سيستم تخليه بسته جمع آوري مي گردند و پس از ذخيره در مخزن مربوطه ( aqueous effluent tank ) در كوره سوزانده مي شوند.
جريانهاي مايع اشباع با بنزن نيز در يك سيستم تخليه بسته جمع آوري و به تانك slop oil يا مخزن ذخيره رافينيت و آروماتيك هاي c9 ارسال مي گردند ، بخارات بنزن حاصل از بارگيري تانكها همچنين در كوره سوزانده مي شوند.

تئوري فرآيند :
هدف از تصفيه فاضلاب هاي بهداشتي و صنعتي تأمين شرايط بهداشتي ، پاك نگهداشتن محيط زيست و بازيابي آب مي باشد. پالايش يا تصفيه فاضلابهاي بهداشتي معمولاً در سـه مرحله انجام مي شود :
الف ـ مرحله مقدماتي تصفيه فاضلاب شامل تصفيه فيزيكي از قبيل آشغالگيري و ته نشيني مواد معلق در آن.
ب ـ مرحله دوم تصفيه فاضلاب و يا تصفيه ثانوي شامل تصفيه بيولوژي از قبيل هوادهي و استفاده از باكتريهاي گوناگون موجود در فاضلاب براي تصفيه آن مي باشد . راهبري تأسيسات تا تصفيه ثانوي نسبت به مرحله مقدماتي نياز به صرف انرژي و هزينه بيشتري دارد.
ج ـ مرحله سوم تصفيه فاضلاب و يا تصفيه نهايي شامل زلال سازي و تصفيه هاي تكميلي از قبيل عمل نيترات زدايي ، گذراندن فاضلاب از فيلترهاي ماسه اي ، استفاده از كربن فعال ، نمك زدايي به روش تعويض يوني و غيره مي باشد.
معمولاً ايجاد و راهبري تأسيسات تصفيه تكميلي فاضلاب بسيار پر هزينه است . در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري به ندرت از سومين مرحله تصفيه فاضلاب استفاده مي شود در صورتي كه تمام تأسيسات تصفيه خانه به درستي كار كند مي توان آلودگي فاضلاب را 90 تا 96 درصد كاهش داد و اين كاهش آلودگي براي برقراري ضوابط لازم جهت رفع فاضلاب به منابع طبيعي آب و حفظ بهداشت و پاك نگهداشتن محيط زيست كافي است.
فاضلاب بهداشتي تازه داراي رنگ خاكستري مي باشدكه پس از مدتي رنگ آن تيره و سياه مي گردد ، بوي فاضلاب كهنه بيشتر ناشي از گاز هيدروژني سولفوره مي باشد كه در اثر فعاليت باكتريهايي بي هوازي و در نتيجه احياي سولفاتها به سولفيت ها توليد مي گردد. درصورتي كه به فاضلاب هوا و اكسيژن كافي برسد باكتريهاي بي هوازي از فعاليت باز ايستاده و به جاي آن باكتريهاي هوازي مواد آلي فاضلاب را تجزيه مي كنند. CO2 مهمترين گازي است كه از كار اين باكتريها توليـد مي شود . بنابراين مي توان گفت با دميـدن اكسيژن به فاضلابها آنها را بي بو مي كنند.
در فاضلاب هميشه مقداري مواد خارجي به صورت محلول وجود دارد ، مقدار مواد خارجي فاضلاب در حدود0 1 درصد و بقيه آن را آب تشكيل مي دهد . نيمي از موادخارجي موجود در فاضلاب مواد آلي و بقيه مواد معدني مي باشند.
علاوه بر مواد خارجي هميشه فاضلاب مقدار زيادي موجودات زنده ذره بيني مانند ويروس ها و ميكروبها ( باكتريها ) به همراه دارد. دو گروه ديگر از موجودات زنده موجود در فاضلاب باكتريهاي هوازي و بي هوازي هستند كه در تصفيه فاضلاب نقش بسيار موثري ايفا مي كنند.
درجه آلودگي فاضلابهاي صنعتي مي تواند دهها برابر آلودگي فاضلابهاي شهري باشد ، لذا هدف از تصفيه فاضلاب عبارت است از :
الف ـ گرفتن مواد معلق و شناور از آب
ب ـ اكسيدآسيون مواد ناپايدار آلي موجود در فاضلاب و تبديل آنها به موادي ناپايدار مانند نيتراتها ، سولفاتها و فسفاتها و سپس ته نشين ساختن و جداسازي آن مواد .
ج ـ جداسازي مواد سمي محلول و نامحلول از فاضلاب نظير تركيابت فلزات سنگين
د ـ گند زدايي و كشتن ميكروبها در فاضلاب

تصفيه فاضلاب به سه روش ممكن است انجام شود :
- تصفيف مكانيكي يا تصفيه فيزيكي
- تصفيه زيستي يا تصفيه بيولوژي
- تصفيه شيميايي
تصفيه مكانيكي يا تصفيه فيزيكي :
تصفيه مكانيكي از يك رشته فرايندهايي تشكيل شده است كه در آنها تنها از خواص مكانيكي و فيزيكي متداول براي جداسازي مواد خارجي معلق در فاضلاب استفاده مي شود ، مهمترين روشهاي مكانيكي متداول در تصفيه خانه هاي فاضلاب عبارتند از :
الف ـ گذرانيدن فاضلاب از صافي ها و گرفتن مواد معلق موجود در آن
ب ـ ته نشين كردن مواد معلق در فاضلاب و جداسازي آنها
ج ـ شناور نمودن مواد معلق و گرفتن آنها از سطح فاضلاب

تصفيه زيستي يا تصفيه بيولوژي :
در يك تصفيه خانه فاضلاب هرگاه تصفيه مكانيكي براي كاهش آلودگي فاضلاب كافي نباشد از كار موجودات زنده اي بنام باكتريهاي هوازي و يا بي هوازي براي ادامه تصفيه فاضلاب ياري مي گيرند . كار يگانهاي تصفيه زيستي در تصفيه خانه ها تشديد عملي است كه به طور خودبخود در طبيعت انجام مي گيرد.

تصفيه شيميايي :
اساس كار در تصفيه شيميايي در كاربرد مواد شميايي در تصفيه فاضلاب بنا شده است ، در تصفيه خانه هاي فاضلاب مواد شيميايي را مي توان براي تأثير گذاردن روي مواد خارجي نامحلول و كلوئيدي و يا محلول در فاضلاب به كار برد . علاوه بر اين مي توان از مواد شيميايي براي گند زدايي و كشتن ميكروبهاي موجود در فاضلاب استفاده نمود.

مهمترين روشهاي شيميايي مورد استفاده در تصفيه پساب ها عبارتند از :
1ـ انعقاد يا لخته سازي :
هدف از انعقاد يا لخته سازي عبارت است از اينكه با كمك مواد شيميايي ، مواد معلق سبك و بويژه مواد نيمه محلول و كلوئيدي شكل را بصورت لخته ها و قطعات بزرگي درآورده تا در اثر وزن خود ته نشين شوند.
به عبارت ديگر انعقاد تشديد كننده عمل ته نشيني در تصفيه مكانيكي است ، مهمترين مواد منعقد كننده در فاضلاب عبارتند از : پلي الكتروليتها ، سولفات و هيدرات آلومينيوم ، سولفات ، كلرور و هيدرات آهن ، خاك رس و آب آهك . افزودن مواد منعقد كننده به فاضلاب مقدار لجن بدست آمده را دو تا سه برابر افزايش مي دهد و در نتيجه حجم مخازن هضم لجن را افزايش مي دهد.
در دستگاههاي اضافه كننده مواد شيميايي و فاضلاب ، ابتدا محلول رقيق شده از مواد موردنظر را با آب تهيه كرده و سپس آنرا طبق نتايج آزمايشگاهي با نسبت از پيش تعيين شده بر فاضلاب مي افزايند.

2 ـ شناورسازي flaotion :
عمل لخته سازي را مي توان براي تشديد عمل جداسازي مواد سبك در فاضلاب از مواد شيميايي استفاده نمود ، اين مواد شيميايي موجب چسبيدن ذرات هوا به مواد معلق و در نتيجه كاهش وزن مخصوص آنها مي شوند كه حاصل اين عمل افزايش سرعت بالاروندگي مواد معلق مي باشد در اين روش معمولاً مواد معلق در فاضلاب به صورت كف در سطح استخر نمودار مي گردند.

3 ـ جذب سطحي Adsorption :
برخي از مواد شيميايي مانند كربن فعال بعلت دارا بودن خاصيت جذب سطحي زياد مي توانند ذرات معلق و كلوئيدي موجود در فاضلاب را جذب كنند استفاده از اين گونه مواد در صافي هاي ماسه اي به ويژه براي رنگ زدايي پسآب برخي از كارخانه ها مفيد مي باشند.

4ـ براي ضدعفوني كردن فاضلاب :
تنها روش اقتصادي استفاده از كلر بلافاصله پس از ورود به آب تجزيه شده و اسيد هيپوكلريك و يون اكسيد كلر توليد مي نمايد.
خاصيت گندزدايي اسيد هيپوكلروس بيشتر از يون اكسيد كلر مي باشد. نسبت تبديل كلر به اسيد هيپوكلروس و اكسيد تابعي از درجه اسيدي و درجه حرارت است . پس از تجزيه مذكور و به علت وجود مواد قابل اكسيد مانند آهن ، H2S و … . قسمتي از كلر صرف اكسيداسيون اين مواد مي شود.
كلرورهاي تشكيل شده از اكسيداسيون اين مواد اثر كشنده اي بر باكتريها نداشته و كلر آنها آزاد نمي باشد.

--
Farid Bensaeed

آموزش زبان انگليسي

آموزش زبان انگليسي

يكي از مشكلات اكثر كارشناسان عدم تسلط به زبان انگليسي مي باشد كه اين سايت را براي تقويت زبن پيشنهاد مي كنم 

 http://zabanamoozan.com/index.htm

--
Farid Bensaeed

پايگاه كارآفريني وزارت نفت

پايگاه كارآفريني وزارت نفت

http://www.naftkarafarin.ir/?set=other&id=3

--
Farid Bensaeed

مروري بر فرآيندغشايي

 

 

 

مروري بر فرآيندهاي غشايي

 

2-1- مقدمه

2-1-1- تعريف غشاء

بنا به تعريف غشاء لايه اي نازک است که مي تواند اجزاي يک سيال را به طور انتخابي از آن جدا نمايد. به عبارت ديگر غشاء وسيله اي است که جداسازي مواد را عموماً براساس اندازه هاي مولکولي آنها ممکن مي سازد. در اين فرآيند علاوه بر اندازه، عوامل ديگري نيز دخالت دارند.

در يک فرآيند غشايي عموماً دو فاز وجود دارد که به وسيله فاز سوم (غشاء) به طور فيزيکي از هم جدا شده اند. غشاء انتقال جرم بين دو فاز را کنترل مي نمايد. فازها به صورت مخلوطي از اجزا مي باشند. يکي از اجزاي موجود در مخلوط بيش از سايرين انتقال مي يابد. به عبارت ديگر غشاء نسبت به يکي از اجزا انتخابگر است. در اين صورت انتقال آن جزء از يک فاز به فاز ديگر توسط غشاء انجام خواهد شد. به اين ترتيب يکي از فازها غني از آن جزء و ديگري از آن تهي مي گردد. به طور خلاصه دو عمل اصلي که توسط غشاء انجام مي شود عبارتند از: نفوذپذيري يا تراوش(permeability)  و انتخابگري يا گزينش پذيري (selectivity). فرآيندهايي که بر اساس استفاده از غشاها پايه گذاري شده اند مي توانند در کاربرد و نيز نيروي محرکه^ء لازم براي انجام جداسازي کاملاً متفاوت باشند. انتقال جرم در طول يک غشاء ممکن است بوسيله نفوذ و يا جابجايي حاصل شود. جابجايي مي تواند در اثر اختلاف پتانسيل الکتريکي، غلظت، فشار يا درجه حرارت انجام شود.

 

2-1-2- انواع فرايندهاي جداسازي غشايي

1.       اسمز معكوس:

از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود.

2.      نانوفيلتراسيون:

از اين غشاء جهت حذف مواد و ذرات بزرگتر از 10 انگستروم استفاده مي شود. در واقع از اين روش براي جدا سازي مولكولهاي آلي با وزن مولكولي متوسط و همچنين آنيونها و كاتيونهاي دو ظرفيتي و بيشتر استفاده مي شود.

3.     اولترافيلتراسيون:

يکي از فرآيند هاي مهم غشايي است که نيروي محرکه آن اختلاف فشار در طرف از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود.

 مي باشد. از اين نوع غشاء براي جداسازي ماكرو مولكولهايي با اندازه بين 20 تا 1000 انگستروم به كار مي رود. در اين روش كلوئيدها، پروتئين ها، مواد ميكروبي بيماري زا و مولكول هاي آلي بزرگ كه وزن مولكولي آن بين 1000 تا 100000 است جداسازي مي شوند. همچنين از اين فرآيند در در عمليات تصفيه، تغليظ و تفکيک مي توان استفاده کرد.

4.     ميكروفيلتراسيون:

يکي از فرآيندهاي مهم غشايي مي باشد که نيروي محرکه آن اختلاف فشار است. اين روش براي جداسازي ذرات 2/0 الي 20 ميكرون به كار مي رود.دراين روش معمولاً مواد معلق كلوئيدي جدا مي شود و مواد حل شده و ذرات ماكرو مولكول عبور مي كند. از اين روش براي جداسازي باكتريها مواد معلق و مواد پليمري استفاده مي شود.

5.     دياليز:

يک فرآيند غشايي است که در آن اجزاي کوچک به واسطه اختلاف غلظت، با شدتي بيش از اجزاء بزرگ از غشاء نيمه تراوا عبور مي کنند. اگر محلول گيرنده که دياليز کننده ناميده مي شود مرتباً تعويض نگردد، غلظت اجزاء در دو طرف غشاء مساوي شده و نيروي محرکه جداسازي از بين مي رود.

6.      الكترودياليز:

يک فرآيند جداسازي الکتروشيميايي است که يونها داراي بار مشخصي را از يونهاي داراي بار مخالف جدا مي سازد. الکترودياليز بر پايه مهاجرت يونها از درون غشاهاي تبادل يوني در اثر اعمال الکتريسيته بنا شده است. در اين فرآيند يونها در اثر پتانسيل الکتريکي از غشاء از محلول با غلظت کم به محلول با غلظت زياد منتقل مي شوند.

خالص سازي يک محلول در فرآيند الکترودياليز همانند دياليز از طريق جداسازي ماده حل شونده نامطلوب با استفاده از غشاء انجام مي شود. اين در حالي است که تصفيه محلول در بسياري از فرآيندهاي غشايي همانند اسمز معکوس و الترا فيلتراسيون از طريقانتقال حلال از درون غشاء و با عدم عبور اجزاء حل شونده صورت مي گيرد.

2-2- تاريخچه

فرآيندهاي غشايي در ميان فرآيندهاي صنعتي رشدي متأخر داشته‌اند. غشاهاي ميكروفيلتراسيون در اواخر دهة دوم قرن بيستم به صورت تجاري براي استفاده در آزمايشگاههاي باكتريولوژي توليد شدند. استفاده از اين نوع غشاها تا زمان ايجاد فيلترهاي نامتقارن، براي اسمز معكوس و اولترافيلتراسيون در مقياس وسيع ممكن نبود. دقيقاً بعد از جنگ جهاني دوم يك گروه ويژه براي مطالعه بر روي تكنولوژي غشايي آلمان تشكيل شد و در سالهاي 1947 تا 1950 ساختارهاي غشايي موفقي پرورش يافتند. در سال 1957 نتيجه گزارشها تحقيقاتي بسياري، منجر به تصميم‌گيري براي استفاده از روش فيلتر غشايي براي آب آشاميدني شد. استفاده از فيلترهاي غشايي براي آناليز بهداشتي آب بوسيله رشد باكتري بر سطح فيلترها، گونه‌اي از استعمال نوظهور غشاها در تاريخچه استفاده از آنها بود. در طول اولين قرن گسترش وتوسعه فيلترهاي غشايي محققين از غشاها براي مطالعات دياليزي و اسمزي و اولترافيلتراسيون استفاده مي‌كردند. محققين غشاهاي خود را براي اين آزمايشها از نيتروسلولز تهيه مي‌كردند. سوريجان و لئوب در دهه 1960 توانستند يك غشاي نامتقارن استات سلولز بوسيله فرآيند فاز معكوس تهيه كنند. اندكي بعد ميشل تصميم به ساخت يك غشاي نامتقارن چند يوني براي اولترافيلتراسيون گرفت كه اين تصميم در واقع يك موج توسعه در اين تكنولوژي بود. به همين ترتيب غشاهاي جداكننده گاز از فيلمهاي پليمري به دنبال يك سري تلاشهاي بي سابقه از بارر حاصل شدند[1].

تاريخچه فيلترهاي غشايي سلولزي مي‌تواند به 4 دوره تقسيم شود: كشف، آزمايش، رشد و پيشرفت.

 پس از كشف غشاء سلولزي، غشاي طبيعي كه از جانوران و گياهان گرفته مي شد در آزمايشهاي اولترافيلتراسيون و نفوذ مورد استفاده قرار مي‌گرفتند. لازم به ذكر است پژوهشگراني كه بر روي پديده نفوذ تحقيق مي‌كردند در اوايل دهه اول قرن نوزدهم براي آزمايشها دياليزي و مطالعات اسمزي و كاربردهاي اولترافيلتراسيون از غشاهاي خارجي قلب گاو، مثانه خوك و ماهي، پوست قورباغه و پوست پياز استفاده مي‌كردند. ماتيوس و سيما در سال 1845 در حالي كه از غشاهاي جانوران براي مطالعات اسمزي استفاده مي‌كردند موفق شدند براي اولين بار دربارة تفاوتهاي نفوذ پذيري وابسته به عدم تقارن منافذ غشاء گزارش دهند[3]. آنها ملاحظه كردند كه وقتي اطراف غشاء در جهت جريان آب معكوس مي‌شود، جريان آب عبوري از غشاء سرعت بيشتري مي‌يابد.

اشميت اولين نفري بود كه آنچه تاكنون اولترافيلتراسيون ناميده مي‌شود را شكل داد[4]. وي نيز مشاهدات مشابهي در سال 1865 داشته است. او دريافت كه در هنگام معكوس كردن لبه‌هاي داخلي غشا در جهت جريان آب تفاوت آشكاري در جريان آب عبوري از غشاهاي جانوري ايجاد مي‌شود. اين محققين بدون اينكه دلايل ايجاد اين تفاوت‌ها را بدانند؛ بر ساختار منافذ غشاها ملاحظات ويژه‌اي داشتند. بعدها كشف شد كه غشاهاي پنبه‌اي مصنوعي نيز اين ساختار منافذ كه قابليتهاي حفظ باكتري غشاء است، را دارا مي‌باشند. استفاده از غشاهاي ميكروفيلتراسيون در يك مدل بستة جريان براي تميز كردن انواعي از بخارهاي مايع بسيار رواج يافت و فيلتراسيون استريل به طور گسترده از اواسط دهه 60 قرن 20 مورد استفاده قرار گرفت. الكترودياليز عليرغم اينكه رشد بسيار آهسته‌تري از ساير فيلتراسيونهاي غشايي داشت اولين فرآيند مدرن براي توسعه يك پايه قابل توجه صنعتي بود.

اكثر اولترافيلتراسيونهاي اوليه كه در آزمايشگاهها و مصارف صنعتي استفاده مي‌شدند تا قبل از اواخر دهة 60 قرن 20 اهميت زيادي نداشتند.در دهة 70 اين قرن شاهد توسعة سريع به سركردگي صنايع لبني در اولترافيلتراسيون بوديم كه طرح‌هاي زيادي براي تغليظ پروتئين آب پنير و ديگر موارد كاربرد اولترافيلتراسيون مطرح گرديد. پليمرهاي جديد زيادي مورد آزمايش قرار گرفتند و كار اصولي به صورت فزاينده‌اي بر اين موضوع متمركز شد. وقتي يك افزايش و جهش كالبدي در ادبيات تحقيق در اين زمينه ظاهر شد لزوم ايجاد نشريه‌اي براي ارائه آخرين پيشرفتهاي علمي در اين زمينه آشكار شد و به اين ترتيب مجلة "دانش غشايي" از سال 1973 شروع به فعاليت و انتشار كرد.

پس از برخي مشكلات اوليه ناشي از ضعف غشاها، سازنده‌هاي معتبر دانستند كه چگونه محصولات نيرومند، قابل اعتماد و قابل دستيابي مجدد بسازند كه اين تجربه بعداً توسط صنعت اخذ شد و دورة عمر غشاها از چند ماه به چند سال و در غشاهاي RO حتي بيش از 5 سال (با گارانتي اجرايي 5 ساله) و در غشاهاي UF با بيش از دو سال (با گارانتي يك ساله) افزايش يافت.

دهة 90 قرن 20 شاهد يك تنوع كلي از فرآيندها در حوزة غشاها بوده است و غشاهاي جديد هر روزه توسعة بيشتري مي‌يابند و شركتها با سرعت زيادي خريد و فروش مي‌شوند به طوري كه شركت‌هاي كوچك معمولي غشايي در ميان غولهاي صنعت شيميايي داد و ستد مي‌شوند. و اين روند رو به رشد در تكنولوژي غشايي به كجا خواهد انجاميد چيزي است كه براي رسيدن به آن بايد در انتظار آينده ماند.

 

2-3- بررسی فيلتراسيون غشايي

در اين بخش پيرامون ماهيت فيلتراسيون غشايي، انواع آن و نحوه و اساس طبقه‌بندي گونه‌هاي فيلتراسيون غشايي و برخي كاربردهاي آنها متناسب با ويژگيهاي هر نوع و امتيازهاي هر كدام نسبت به ديگري توضيحات مختصري ارائه خواهد شد. اما فيلتراسيون غشايي چيست؟ فيلتراسيون غشايي به جداسازي تركيبات مايع تحت فشار بوسيله غشاهايي كه اندازة منافذ آنها كنترل شده است گفته مي‌شود. در جداسازي غشايي يك جريان مماسي و يا عرضي مورد برسي و عمليات واقع مي‌شود. مثلاً جريان ورودي به طور موازي از سطح غشاء عبور مي‌كند كه نحوة نفوذ به داخل غشاء جرياني عمودي دارد لذا فيلتراسيون بايد در يك سيستم بسته انجام شود.

به اين ترتيب فرآيند جداسازي غشايي برمبناي نفوذ انتخابي يك يا چند جزء از اجزاء مخلوط مايع به درون غشا و عبور از آن استوار مي‌باشد و غشاها مي‌توانند در فرآيندهاي تغليظ و يا جزء به جزء كردن براي توليد دو جريان مايع با خصوصيات متفاوت مورد استفاده قرار گيرند. از ويژگيهاي منحصر به فرد فيلتراسيون غشايي خاصيت جداسازي بدون تغيير فاز آنها مي‌باشد، گرچه ممكن است مكانيزمهاي انتقال جرم براي فرآيندهاي مختلف و يا حتي براي غشاهاي مختلف و يا شرايط هيدروليكي دستگاههاي مختلف مورد استفاده متفاوت باشد ولي اين ويژگي در همة انواع فيلتراسيون‌ها مشاهده مي‌شود.

وقتي كلمة فيلتراسيون غشايي را عنوان مي‌كنيم احتمالاً اين سئوال به ذهن مخاطبين خطور خواهد كرد كه مرز بين فيلتراسيون غشايي و فيلتراسيونهاي رايج در چيست و يا دقيق تر مرز بين هر يك از فيلتراسيونهاي غشايي در كجاست؟ در واقع اين سئوال مشابه اين است كه بپرسيم مرز بين بيابان و زمين زراعي در كجاست؟ تفاوت اين دو آشكار است، اما بيان كردن اين تفاوت تا حدودي بي قاعده و اختياري است. اگرچه جستجوي دقيق در اين حيطه ما را از منظور اصلي باز مي‌دارد ولي بياني شماتيك از آن مي‌تواند به عنوان راهنمايي سريع و مناسب براي تشخيص اينكه در هر مورد متناسب با شرايط كدام را انتخاب كنيم، مورد استفاده قرار گيرد. اصولاً خريداران علاقه‌اي به دانستن اين محدوده‌ها ندارند بلكه براي آنها كاري كه هر كدام انجام مي‌دهد مهم و مورد توجه است. بنابراين هدف از طبقه‌بندي غشاها مشخص كردن قابليت‌هاي كاربردي هر يك مي‌باشد.

تكنولوژي غشايي، عموماً به عنوان راهنمايي براي جداسازي ذرات زيرميكروني مورد توجه واقع مي‌شود. انتخابها از عكس العمل مابين غشا و محيط اطراف ناشي مي‌شود و اصولاً دو فاكتور اساسي با انتخاب در ارتباط است يكي جدا شدن مولكولها و يا ذرات در بين غشاء و فاز اطراف و ديگري ميزان انتشار مواد در غشاء و اين موضوع فرآوردة ناشي از اين دو فاكتور را غيرمنحصر به فرد مي‌كند.

يكي از روشهايي كه در بسياري از فرآيندهاي غشايي معمول است (البته نه در همه) جريان متقاطع است. كه اين نوع جريان شامل عبور دادن مماسي مايع از بين سطح غشاء مي‌باشد. فايدة اين روش اين است كه ذرات و يا مواد حل شدني در دو رويه ايجاد مي‌شوند. نتيجة روش جريان متقاطع اين است كه جريان عبوري از غشاء در عمليات متناوب به حالت پايدار برسد در حالي كه در فيلتراسيونهاي رايج جريان پيوسته كاهش مي‌يابد. لذا اگر ريت های بالاتري مورد نظر باشد جريان متقاطع بالاتري مورد نياز است.

اما در كنار اين فايدة روش جريان متقاطع، بايد تاوان انرژي لازم براي حركت دادن جريان از بين سطوح را نيز پرداخت كنيم اما اين هزينه در مقابل هزينه لازم براي هل دادن جريان به سوی فيلتر در روش بسته جريان كوچك مي‌باشد. يك فاكتور كليدي در اينجا، نسبت جريان متقاطع به جريان عبوري است. عجيب نيست اگر اين نسبت به عنوان جنبه‌اي كليدي براي كنار گذاشتن طراحي المانهاي غشايي و برگزيدن حالتهاي عملياتي سابق مورد توجه قرار گيرد. نتيجة ديگر جريان متقاطع اين است كه اين سيستم اصولاً براي عبور بخش اندكي از خوراك طراحي شده است.

بنابراين در آينده بايد در طرحهاي غشايي، طراحي سيستمي براي از بين بردن اين كاهش، مورد توجه قرار گيرد. در چند سال اخير مرز بين فيلتراسيون غشايي و فيلتراسيونهاي مرسوم با رشد فرآيندهاي هيبريد، متبلور شده است. در اين فرآيندها ابتدا برخي مواد در سطح غشا ساخته مي‌شود و سپس با عبور آب و يا هوا از پشت غشا، خارج خواهند شد. و با تكرار متناوب اين عمل ( min circulating 15 ) مي‌توان جريان معقولي از ميان غشا ايجاد كرد. به اين ترتيب از اثر مواد مزاحم بر روي سطح كاسته مي‌شود و غشاء همچنان به عنوان فاكتور كنترلي باقي مي‌ماند.. به اين دليل که گونه های مختلفي از ميان غشاء با

 

شکل (2-1) شماتيک از تفاوت بين فيتراسيون جريان متقاطع و مدل بسته جريان.

 

شكل (2-2) محدوده استفاده از فيلتراسيون

سرعتهاي مختلف عبور مي کنند غشاء براي بسياری از فرآيندهای جداسازي مورد استفاده قرار مي گيرد.اساس کار به اين صورت مي باشد که مخلوطي از اجزاي گوناگون را به عنوان خوراك واردمي‌كند و اين اجزا به دليل پتانسيل‌هاي مختلف با نرخ هاي متفاوت عبور مي‌كنند و از توده‌اي به توده ديگر مي‌روند. شار گذرنده از غشاء براي هر جزء به ازاي واحد نيروي رانشي با نفوذپذيري آن متناسب است.

2-4- طبقه‌بندي غشاء

از ديدگاههاي مختلف مي‌توان غشاء ها را تقسيم‌بندي كرد.

الف) طبيعت غشاء: از نظر طبيعت غشاها، مي‌توان آنها را به دو بخش تقسيم كرد:

1ـ غشاهاي طبيعي

2ـ غشاهاي سنتزي

 غشاهاي طبيعي غشاهايي هستند كه در طبيعت وجود دارند؛ مانند سلول بدن موجودات زنده.

غشاهاي سنتزي به روشهاي مصنوعي ساخته مي‌شوند. اين غشاها به دو گروه تقسيم مي‌شوند:

گروه اول غشاهاي آلي هستند كه معمولاً از پليمرها ساخته مي‌شوند (مثل PDMA و PVA/PAN) و به دو گروه تفكيك مي‌شوند: گروه اول را غشاهاي متخلخل و گروه دوم را غشاهاي غيرمتخلخل مي‌نامند. غشاهاي غيرمتخلخل براي جداسازي گاز ـ مايع و جداسازي گاز ـ گاز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

گروه دوم غشاهاي معدني (مثل زئوليت يا سيليكاي بي شكل) که به 4 گروه عمده تقسيم مي‌شوند:

·     1 ـ غشاهاي سراميكي

·     2 ـ غشاهاي فلزي

·     3 ـ غشاهاي زئوليت

·     4 ـ غشاهاي شيشه‌اي

ويژگي مهم غشاهاي معدني پايداري شيمايي و حرارتي بيشتر نسبت به غشاهاي آلي است. غشاهاي فلزي

از پودر فلزاتي مانند تنگستن، موليبدن، فولاد ضد زنگ و … ساخته مي‌شوند. غشاهاي سراميكي تركيبي از يك فلز با يك غيرفلز است. اين فلز مي‌تواند آلومينيوم، تيتانيوم، سيليسيوم و زيركونيوم و … باشد. غيرفلز نيز مي‌تواند اكسيژن، نيتروژن، كربن و … باشد، يعني غشاهاي سراميكي اكسيد، نيتريد يا كربيد يك فلز هستند. از ديگر مزاياي غشاهاي معدني مي‌توان به تحمل فشارهاي عملياتي بالا، طول عمر زياد، سهولت تميز كردن و مقاومت مكانيكي بالا اشاره كرد.

ب) ساختار غشاء: بر اين اساس غشاها به دو دسته متخلخل (Porous Membrane) و غشاهاي غيرمتخلخل (Nonporous Membrane) تفكيك مي‌شوند. غشاهاي سوراخدار غشاهايي هستند با سوراخ‌هاي ثابت كه براي فرآيند ميكروفيلتراسيون قطر سوراخ‌هاي آنها بين  mm 10-1/0 و براي اولترافيلتراسيون بين nm100-2 مي‌باشند.

گزينش‌پذيري اين غشاها غالباً براساس ابعاد سوراخها بيان مي‌شود؛ اما انتخاب مواد سازنده غشاء به عوامل ديگري هم بستگي دارد كه از جمله اين عوامل مي‌توان به جذب، استحكام شيميايي و سهولت تميز كردن غشاء اشاره كرد. بنابراين انتخاب مواد پليمري علاوه بر اين كه به شار عبوري از غشاء و گزينش پذيري بستگي دارد به خواص شيميايي و حرارتي ماده هم وابسته است. در برخي فرآيندهاي جداسازي مانند ميكروفيلتراسيون و اولترافيلتراسيون مشكلي كه روي مي‌دهد گرفتگي غشاء است.

كاربرد غشاهاي بدون سوراخ (Non porous) در فرآيندهاي جداسازي گازي و تراوش تبخيري (pervaporation) مي‌باشد. براي چنين فرآيندهايي از كامپوزيت‌ها و غشاهاي نامتقارن هم استفاده ميشود

ويژگي غشاهاي بدون سوراخ اين است كه نفوذپذيري و گزينش‌پذيري از خواص ذاتي آنهاست و روال كار در اين نوع غشاها بدين صورت است كه مواد در غشاء حل مي‌شوند؛ سپس نفوذ مي‌كنند. برخلاف غشاهاي سوراخدار كه مواد بدون حل شدن و براساس خواص فيزيكي و شيميايي مولكولها از يكديگر جدا مي‌شوند.  براي ساخت اين غشاها دامنه وسيعي از پليمرها وجود دارد و مي‌توان از پليمرهاي لاستيكي تا پليمرهاي شيشه‌اي گزينش كرد.

ج) ساختمان: تقسيم‌بندي ديگر غشاها براساس ساختمان غشاها صورت مي‌گيرد. اين تقسيم‌بندي از اين جهت داراي اهميت است كه ساختمان غشاء، مكانيسم جداسازي و كاربرد غشاء را تعيين مي‌كند. بر اين اساس غشاها به دو گروه متقارن (Symmetric) و غشاهاي غيرمتقارن (Asymmetric) تقسيم‌بندي مي‌كنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل(3) شماتيك لايه هاي غشاء

شکل(2-3) شماتيک ساختمان غشاء

 

ضخامت اين غشاها چه متخلخل و چه غيرمتخلخل در دامنه mm 200-10 قرار دارد. مقاومت انتقال جرم در اثر ضخامت كل غشاء به وجود مي‌آيد، هر چه ضخامت كمتر باشد نرخ نفوذپذيري بيشتر مي‌شود. غشاهاي نامتقارن دو لايه دارند: يكي فوقاني است كه ضخامتي در حدود mm 5/0-1/0 دارد و اين لايه بر

روي لايه‌اي ديگر به ضخامت mm 150-50 كه لايه تحتاني خوانده مي‌شود، نصب مي‌گردد.

دسته بندي ديگر غشاها و فيلترها، غشاهاي عمقي و سطحي مي‌باشند، در غشاهاي عمقي فيلتراسيون در عمق ماده انجام مي‌شود. غشاهاي عمقي يك رشته از فيبرها هستند كه به طور اتفاقي به هم گره خورده‌‌اند. جنس متداول آنها كتان، فايبرگلاس و آزبست مي‌باشد. ذرات حل نشدني و كلوئيدي يا در قالب غشاء گير مي‌افتند و يا اينكه جذب آن مي‌گردند. ذراتي با اندازه بزرگتر از mm 01/0 از اين فيلترها عبور نمي‌كنند. فيلترهاي سطحي به گونه‌اي عمل مي‌كنند كه اجزا را در سطح خود نگه مي‌دارند و كارشان شبيه به غربال مي‌باشد. ساختار آنها بيشتر سخت، يكنواخت و پيوسته است با اندازه منافذي كه به دقت توسط سازنده كنترل مي‌شود. فايده ديگر غشاهاي سطحي اين است كه اجزا در عمق غشاء گم نمي‌شوند و بازيافت اجزاي عبور كرده ممكن مي‌باشد و اين خاصيت در بعضي مواقع اهميت زيادي دارد.

غشاها از نظر عملكرد به دو دسته تقسيم‌بندي مي‌شوند: غشاهاي هيدروفيليك و غشاهاي هيدروفوبيك.

غشاهاي هيدروفيليك: پليمرهايي كه قابليت جذب بسيار بالاي آب را دارند، پليمرهاي هيدروفيليك ناميده مي‌شوند كه اين خاصيت هيدروفيليكي به گروههاي موجود در زنجير پليمر بر مي‌گردد كه قادرند بر مولكولهاي آب اثر بگذارند، آب در غشاهايي كه با اين پليمرها ساخته شده‌اند بهتر نفوذ مي‌كند و اين غشاها بهترين كانديد براي مصارف آب زدايي مي‌باشند. پليمرهاي يوني، پلي وينيل الكل، پلي اكريليد اسيد و پلي وينيل پيروليدين نمونه‌هايي از آن مي‌باشند.

غشاهاي هيدروفيليك قابليت بسيار زيادي براي متورم شدن دارند. متورم شدن پليمرها باعث كاهش گزينش‌پذيري آنها نسبت به حالت خاص مي‌گردد. و در غشاهاي متورم قابليت نفوذ به حلاليت تركيبات آلي افزايش مي‌يابد.

غشاهاي هيدروفوبيك: پليمرهايي كه دافع آب مي‌باشند هيدروفوبيك ناميده مي‌شوند كه پلي‌اتيلن، پلي پروپيلن، پلي وينيليدين فلورايد و پلي تترافلئورواتيلن و … نمونه‌هايي از آن مي‌باشند. نكته مثبت اين غشاها اين است كه پليمرهاي هيدروفوبيك مقاومت حرارتي و شيميايي بالايي دارند و به اين دليل به عنوان يك ماده پايه انتخاب مي‌شوند و سعي مي‌شود كه خاصيت جداسازي آن به وسيله اصلاحات شيميايي بالا برود.

براي ايجاد تعادل بين خاصيت هيدروفوبيكي و هيدروفيليكي و به دست آوردن قابليت انتخاب بالا، تكنيك‌هاي كوپليمريزاسيون استفاده گسترده‌اي يافته است.

فيلترهاي عمقي در مقابل فيلترهاي غربالي

فيلترها از انواع مختلف مواد و با روشهاي مختلف ساخته مي‌شوند. اما تمام آنها را مي‌توان به دو گروه اصلي دسته‌بندي كرد: فيلترهاي عمقي و فيلترهاي غربالي. فيلترهاي عمقي نام خود از اين واقعيت گرفته‌اند كه فيلتراسيون در اين فيلترها درون عمق فيلتر اتفاق مي‌افتد. فيلترهاي عمقي از بافتي از الياف درهم يا دانه‌هايي تشكيل شده است كه جهت ساختن كانالهاي جريان پرپيچ و خم به هم متصل شده‌اند. مواد مرسوم سازنده اين فيلترها بيشتر كتان، پشم شيشته، آزبست، فلز كلوخه شده و خاك دياتومه مي‌باشد. ذرات غيرمحلول يا به طور طبيعي كلوئيدي، بوسيله گير افتادن يا جذب در بافت فيلتر، از سيال حامل جدا مي‌گردند. با بكارگيري روشهاي مختلف مي‌توان ذرات در حد 01/0 ميكرون را بوسيله اين فيلترها از محلول جدا كرد. اغلب، مواد سازنده اين فيلتر در چند مرحله به دنبال هم قرار داده مي‌شود. و خوراك از وجه داراي بافت گسسته‌تر وارد مي‌شود. فيلترهاي عمقي در روش فيلتراسيون بن بستي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در نقطه مقابل، فيلتر غربالي مواد داخل محلول را بوسيله نگهداشتن ذرات در روي سطح خود جدا مي‌نمايد، اين كار دقيقاً مثل روش غربال كردن انجام مي‌گردد. اين ساختار معمولاً بسيار سخت يكنواخت و پيوسته بوده و قطر روزنه‌هاي آن در هنگام ساخت به طور دقيق كنترل شده است. فيلترهاي غشايي در داخل اين دسته قرار مي‌گيرند.

شکل (2-4) شماتيک فيلترهای عمقي که در آن الياف بصورت تصادفي قرار دارند

شکل (2-5) تصوير ميکروسکوپی از فيلترهاي عمقي چند مرحله اي

اين فيلترها برخلاف فيلترهاي عمقي فيلترهاي غيرقابل انعطافي بوده و رشد ميكروارگانيسم‌ها در آنها معمولاً مشكل ساز نيست. چرا كه در فيلترهاي غربالي داراي روزنه‌هايي با قطر مشخص و يك درجه‌بندي دقيق و مشخص وجود دارد. يكي از مزيتهاي ديگر فيلتر غربالي در اين است كه ذرات جدا شده در عمق گم نمي‌شوند و لذا بيشترين بازيافت اين مواد امكان‌پذير خواهد شد، كه اگر هدف بالا بردن بازيافت باشد (به طور مثال كشت سلول‌هاي ميكروبي) اين مسئله اهميت زيادي پيدا مي‌كند.

شكل(2-6) شماتيك فيلترهاي غربالي كه ذرات رادر سطح خود نگاه مي دارند.

غشاهاي ريز روزنه در مقابل نامتقارن

فيلترهاي غربالي را مي‌توان برحسب ساختار آنها به ريزروزنه و نامتقارن (يا پوستي) تقسيم‌بندي نمود. غشا‌هاي زيرروزنه اغلب به دو دسته ايزوتروپيك (كه در آنها روزنه‌ها در طول بدنه غشاء اندازه يكنواختي را دارند) و غير ايزوتروپيك (كه در آنها اندازه روزنه‌ها در سطوح مختلف غشاء متفاوت است) تقسيم‌بندي مي‌گردد.

ذراتي كه اندازه آنها با اندازه منافذ غشاء يكسان باشد ممكن است تا حدودي در اين منافذ نفوذ كرده و آنها را مسدود كنند. منافذ بزرگتر، توزيع جريان بزرگتري را از خود عبور خواهند داد و احتمالاً قبل از همه مسدود خواهند شد. اگر مقدار زيادي از سوراخ‌ها گرفته شود، غشاء به صورت برگشت‌ناپذيري مسدود خواهد شد. شكل به صورت شماتيك يك فيلتر غشايي از نوع ريزروزنه را نشان مي‌دهد.

شکل (2-7) شماتيک ساختار غشاءهاي ريز روزنه (در مقياس واقعي ضخامت غشاءصدها برابر قطر روزنه است)

 

 

 

 

 

 

 

 

غشا‌هاي ريزروزنه براي حذف كلية ذرات بزرگتر از درجه بندي تعريف شدة اين فيلتر استفاده مي‌شود. ساختار يكنواخت روزنه‌ها، موجب مي‌گردد كه ذراتي كه به طور تقريبي هم اندازه روزنه‌ها هستند به صورت نسبي درون آنها رسوخ كرده و لذا روزنه‌ها مسدود گردند. اين نوع غشاء در دامنة روزنه‌هاي
اولترا فيلتراسيون (nm10-1) چندان موفق نبوده و علاوه بر پايين بودن فلاكس خروجي، گرفتگي در آنها

به سرعت انجام مي‌گيرد. از سوي ديگر مشخصه اصلي غشاءهاي نامتقارن، وجود پوستي نازك بر بدنه غشاء است. همانطور كه در شكل ديده مي‌شود، لايه‌هاي زير اين پوست كه به عنوان محافظ اين لايه پوستي عمل مي‌كند، ممكن است از فضاهاي خالي زيادي تشكيل شده باشد. لذا دفاع فقط در سطح غشاء اتفاق افتاده و بخاطر اين ساختار منحصر به فرد ماكرومولكولهاي بزرگتر از وزن مولكولي برش (MWCO)

وارد بدنة غشاء نشده و لذا غشاءهاي نامتقارن برخلاف غشاءهاي ريزروزنه به ندرت مسدود مي‌شوند. به هر

 

شکل (2-9)تصوير ميکروسکوپ الکتروني از غشاء پلی سولفوني نامتقارن اولترافيلتراسيون

شکل(2-8) شماي بيان کننده ساختار غشاءهاي نامتقارن

 

حال مانند ديگر فيلترها در اين نوع غشاء نيز پديده‌هاي كاهندة فلاكس، مثل گرفتگي و پلاريزاسيون

غلظت اتفاق مي‌افتد. بيشتر غشاءهاي اولترافيلتراسيون (UF)، نانوفيلتراسيون (NF) و اسمز معكوس

(RO) از نوع غشاءهاي نامتقارن است. اختلاف اصلي ديگر بين غشاءهاي ريزورزنه و نامتقارن در تعريف

محدودة بازدارش آنهاست  در غشاءهاي ريزروزنه درجه‌بندي مطلق به صورت ماكزيمم قطر روزنه هم ارز بيان مي‌شود و اين نوع غشاء تمام ذرات بزرگتر از اين درجه‌بندي را نگه مي‌دارد. اما درغشاءهاي نامتقارن درجه‌بندي به صورت ظاهري است، كه نشان دهنده اين است كه غشاء درصد مشخصي از محلول خوراك داراي اين وزن مولكولي مشخص را دفع مي‌كند.

 

2-5- انواع فرآيندهاي غشايي

جدول (2-1) نشان دهندة مشخصات فرآيندهاي غشايي مرسوم است.

 

2-5-1- تعريف  اصلي ترين انواع فرآيندهاي غشايي

امروزه جداسازی توسط غشاء در محدوده هاي زير اتفاق مي افتد كه به طور عمده با توجه به اندازه حفره

هاي غشاء به چهار دسته زير تقسيم مي گردند.

1)                 ميكروفيلتراسيون (MF) Micro filtration

2)                 اولترافيلتراسيون (UF) Ultra filtration

3)                 نانوفيلتراسيون (NF) Nano filtration

4)                 اسمز معكوس (RO) Reverse osmosis

با توجه به اينكه مواد مختلف حل شده در يك محلول داراي اندازه هاي متفاوتي است، بنابراين مي توان براي حذف يك يا چند ماده به طور خاص يكي از روشهاي فوق را استفاده نمود.

1) ميكروفيلتراسيون:

اين روش براي جداسازي ذرات 2/0 الي 20 ميكرون به كار مي رود. در اين روش معمولاً مواد معلق كلوئيدي جدا مي شود و مواد حل شده و ذرات ماكرو مولكول عبور مي كند. از اين روش براي جداسازي باكتريها مواد معلق و مواد پليمري استفاده مي شود.

2) اولترافيلتراسيون:

از اين نوع غشاء براي جداسازي ماكرو مولكولهايي با اندازه بين 20 تا 1000 انگستروم به كار مي رود. تمام نمكهاي حل شده و مولكولهاي كوچكتر از اين محدوده عبور مي كنند. در اين روش كلوئيدها، پروتئين ها، مواد ميكروبي بيماري زا و مولكول هاي آلي بزرگ كه وزن مولكولي آن بين 1000 تا 100000 است به كار گرفته مي شود.

3) نانوفيلتراسيون

از اين غشاء جهت حذف مواد و ذرات بزرگتر از 10 انگستروم استفاده مي شود. در واقع از اين روش براي جدا سازي مولكولهاي آلي با وزن مولكولي متوسط و همچنين آنيونها و كاتيونهاي دو ظرفيتي و بيشتر استفاده مي شود. نمكهايي كه آنيونهاي تك ظرفيتي دارند مانند NaCl , CaCl₂ كمتر گرفته مي شوند، ولي آنيونهايي كه دو ظرفيتي باشند، مانند منيزيم سولفات حتي تا 90 درصد گرفته
مي شود. اين روش براي رنگ زدايي، حذف سختي و كاهش املاح محلول آب و يا براي جدا كردن مواد آلي از مواد غير آلي در مواد غذايي و فاضلاب استفاده مي شود. امروزه يكي از كاربردهاي وسيع اين نوع غشاء در تصفيه خانه هاي فاضلاب شهري و صنعتي و كارخانه هاي مواد لبني بخصوص براي جداسازي مواد مغزي باقيمانده در آب ….. استفاده مي شود.

4) اسمز معكوس

اسمز عبارت است از عبور حلال داخل يك غشاء نيمه تراوا از طرف محلول رقيق به سمت محلول غليظ. در اين پديده نيروي محرك، اختلاف پتانسيل شيميايي آب بين دو طرف غشاء مي‌باشد. دريك غشاء نيمه تراوا فقط آب از درون غشاء تراوش مي‌نمايد.

از اين نوع غشاء براي جدا سازي املاح با وزن مولكولي پائين از حلال ها و به طور خاص از حلال آب استفاده مي شود. املاح زدائي از آبهاي شور با استفاده از اين روش بيشتر از 99 درصد مي باشد. به همين دليل جهت شيرين سازي آب دريا و آبهاي ديگر از اين روش استفاده مي شود. در شكل (2-11) فرآيند R.O بصورت ساده نشان داده شده است.همان طور كه از شكل پيداست ابتدا محلول (مثلاً آب دريا) با استفاده از يك سيستم تأمين كننده فشار (پمپ) فشار را تا حد مورد نياز بالا برده و به داخل غشاء كه درون محفظه اي قرار گرفته وارد مي شود.

در انتهاي محفظه محلول غليظ شده در يك طرف و حلال جدا شده به طرفي هدايت مي گردد كه در

شيرين كردن آب دريا حلال جدا شده آب و آب خروجي داراي املاح بيشتري است كه به عنوان پساب دفع مي شود. از R.O. در كارهاي مختلفي مانند نمك زدايي از آب دريا يا آب شور، بازيافت پساب فرآيندهاي مواد غذايي و نوشابه، كارخانجات دارويي و تصفيه خانه هاي فاضلاب و … استفاده مي شود. از

R.O. براي توليد آبهاي خيلي خالص جهت صنايع رساناها و يا نيروگاهها و كاخانجات مواد بهداشتي

شکل(2-10) شمای فرآیند اسمز

دارويي نيز استفاده مي شود. با توجه به بالا رفتن تكنولوژي ساخت غشاء و افزايش كارائي آن، امروزه بصورت سيستم هاي اوليه جهت حذف املاح در آب هاي نيروگاهي، صنعتي و … استفاده مي شود.

شکل(2-11) ممبرانهای فرآیند اسمز معکوس

تفاوت‌هاي زيادي را مي‌توان بين اين سه نوع دسته‌بندي ملاحظه كرد. از جمله مي‌توان به مقدار فشار به كار گرفته، سرعت پساب‌دهي (Rate of permeation) و مكانيسم جداسازي اشاره نمود.اين تفاوت‌ها در جدول 2  نشان داده شده است كه بيانگر سختي يا سهولت هر فرآيند توانايي‌ها و محدوديت‌هاي آنها مي‌باشد.

فرآيندهاي غشايي مرسوم ميكروفيلتراسيون، اولترافيلتراسيون و اسمز معكوس (هايپرفيلتراسيون) ـ در كاربرد فشار هيدروليك براي سرعت دادن فرآيند جداسازي تفاوت مي‌كنند. البته طبيعت خود غشاء نيز تعيين كننده اين است كه چه تركيباتي عبور كرده و چه تركيباتي گرفته مي‌شوند. اسمز معكوس تمام مواد بجز حلال (مثل آب) را مي‌گيرد در حالي كه اولترافيلتراسيون تنها ماكرومولكولها يا ذرات بزرگتر از 001/0- 02/0 ميكرومتر را مي‌گيرد. ميكروفيلتراسيون ذرات سوسپانسيوني در ابعاد 1/0 تا 5 ميكرون را جدا مي‌كنند. ذرات بزرگتر از 10-5 ميكرون نيز بهتر است بوسيله فيلترهاي مرسوم جدا شوند. لذا اسمز معكوس يك روش حذف آب ولي اولترافيلتراسيون روشي جهت خالص سازي دوطرفه، تغليظ و جدا كردن اجزاي محلول است.

نانوفيلتراسيون نسبتاً يك فرآيند جديد است كه از غشاهاي باردار با روزنه‌هاي بزرگتر از غشاهاي RO استفاده مي‌كند. اما تا اندازه‌اي كوچك كه اجازه عبور تركيبات آلي زيادي مثل شكرها را مي‌دهد. اين غشاها خاصيت مفيد ديگري نيز دارند كه با استفاده از آن مي‌توانند شكلهاي تجزيه شدة يك تركيب را از شكل اوليه آن جدا كرد، به طور مثال، اسيدهاي آلي مانند لاكتيك، سيتريك و استيك در pH پايين به راحتي از اين غشاء عبور مي‌كنند، اما در pH هاي بالاتر و در حالت نمك توسط غشاء جدا مي‌شوند.

همانطور كه در شكل (2-12) نشان داده شده است، تكنولوژي غشايي چيزي نيست جز پمپ كردن محلول خوراك، تحت فشار بر سطح غشايي با طبيعت شيميايي و وضعيت فيزيكي خاص. جريان باقي مانده در

شکل(2-12) شماتیک تکنولوژی غشایی

پشت غشاء از اين به بعد تحت عنوان "ته مانده" يا "غليظ شده" و قسمتي از خوراك كه از غشاء عبور مي‌كند "تراويده" ناميده مي‌شود. وسايل فيلتراسيون به دو صورت بن‌بستي يا جريان متقاطع عمل مي‌نمايند. برخي از وسايل MF مثل كارتريج‌هاي صفحه‌اي در حالت بن‌بستي كار مي‌كنند، كه در آنها خوراك مستقيماً به طرف فيلتر پمپ مي‌شود. در اين حالت يك جريان به فيلتر وارد شده و فقط جريانِ تراويده ماجول فيلتر را ترك مي‌كند. البته بيشتر واحدهاي MF و UF در حالت جريان متقاطع كار مي‌كنند كه در اين نوع عمليات خوراك مماس با سطح غشاء پمپ شده و بدين ترتيب دو جريان از آن خارج مي‌‌شود (تراويده و ته مانده). اگر غلظت خوراك بالا بوده و يا اگر بازيابي مواد حل شده مورد نظر باشد، با توجه به اينكه جريان متقاطع تجمع اين مواد را بر سطح غشاء كاهش مي‌دهد، در اينگونه موارد

اين روش مناسب‌تر است (اين برتري در شكل به صورت تشكيل كيك نشان داده شده است). در چنين جرياني مواد جامد درون يك سوسپانسيون باقي مانده و باعث مي‌شود ميزان كيك تشكيل شده بر سطح غشاء كمتر بوده و لذا به علت كمتر شدن مقاومت، فلاكس متوسط عبوري در حين عمليات بزرگتر خواهد بود. در فيلتراسيون متقاطع، جريان خروجي نسبت به جريان ورودي افت فشار دارد لذا فشار در طرف خوراك P_F به صورت زير نشان داده مي‌شود:

كه در آن P₁ فشار ورودي به ماژول غشاء و P₂ فشار خروجي است.

 

شکل  (2-13) اختاف بين فيلتراسيون بن بستی و متقاطع

از مزيتهاي فرآيندهاي غشايي در مقابل فرآيندهاي آبگيريِ مرسوم (مثل سيستمهاي تبخيركننده) مي‌توان كاهش مصرف و هزينه انرژي، عدم نياز به سيستمهاي حرارتي و كندانسورها، عدم بوجود آوردن آلودگي‌هاي حرارتي، انجام فرآيند در دماي محيط و موارد بسيار زياد ديگري را نام برد. عليرغم مزيتهاي عمده، اين فرآيند داراي محدوديتهايي نيز در مقابل فرآيندهاي متناظر جداسازي مي‌باشد. در حقيقت فرآيندهاي غشايي در غلظتهاي بالا كاملاً محدود مي‌شوند. در RO فشار اسمزي مواد حل شده فرآيند را محدود مي‌كند. در UF و MF نيز اگرچه به ندرت فشار اسمزي ماكرومولكولها وجود دارد، ولي انتقال جرم به علت غليظ شدن ماكرومولكولها ناچيز شده و بالا رفتن ويسكوزيته مشكلات پمپ كردن را بوجود مي‌آورند. مشكلات ديگري نيز مثل گرفتگي غشاء و شستشو پذيري ضعيف مانع پيشرفت سريع كاربردهاي اخير غشاء شده است.

غشاءهاي معمولاً برحسب اندازه تركيبات جدا شده از محلول طبقه‌بندي مي‌شوند اما در غشاهاي اولترافيلتراسيون مرسوم است كه آنها را بوسيله ذكر دامنه اندازه ذرات و برحسب وزن مولكولي برتس (MWCO) درجه‌بندي مي‌كنند. بر اين اساس وزن مولكولي برش (MWCO) در اولترافيلتراسيون از 1000 تا 1000000 دالتون (هر گرم مول يا دالتون است) را پوشش مي‌دهد.

2-6- ماژول و انواع آن

كوچكترين واحدي كه با سطح غشايي پر شده و موجود است را ماژول مي‌نامند. بخش مركزي در عمليات نصب غشاء همين واحد است. ساده‌ترين شكل آن در ذيل آمده است:

Permeate

Concentrate

Feed

 

شکل (2-14) شماتيک يک ماژول

جریان خوراك از مكان مشخصي با شدت جريان مشخصي وارد مي‌شود. دو عامل تركيب خوراك و شدت جريان درون غشاء تابعي از ضخامت غشاء مي‌باشند. جريان خوراك با عبور از غشاء به دو جريان تقسيم مي‌شود: جرياني را كه از غشاء مي‌گذرد جريان نفوذ كرده و جرياني را كه در غشاء باقي مي‌ماند جريان باقيمانده مي‌نامند.

ماژولها از نظر شكل به دو گروه عمده تقسيم مي‌شوند:

·     1 ـ صفحه‌اي

·     2 ـ لوله‌اي

 ماژولهاي صفحه‌اي به دو بخش تقسيم مي‌شوند:

·        1 ـ قاب و صفحه‌اي (Flat and plate)

·        2 ـ مارپيچي يا حلزوني (Spiral)

 ماژولهاي لوله‌اي هم به سه دسته تقسيم مي‌شوند:

·        1 ـ تيوبي

·        2 ـ كاپيلاري

·        3 ـ فيبرهاي تو خالي (Hollow Fiber)

تفاوت اين ماژولها در ابعاد آنها هست كه قطر كاپيلاري mm10-5/0 و تيوبي بيشتر ازmm  10 و فيبرهاي توخالي كمتر ازmm  5/0 مي‌باشد.

در هر سيستم مجموعه‌اي از ماژولها به كار مي‌رود. هر كاربرد صنعتي طراحي ويژه خود را نيازمند است. انتخاب شكل ماژولها و چيدن آنها در يك سيستم منحصراً برپايه ملاحظات اقتصادي و پارامترهاي صحيح مهندسي براي رسيدن به هدف خاص صورت مي‌گيرد. برخي از مهمترين پارامترها عبارتند از: سهولت كار كردن، سهولت تميز كردن، سهولت نگهداري، تراكم سيستم و امكان تعويض غشاء.

 

 

 

 

 

 

 

--
Farid Bensaeed

شعر عقاب سروده زنده ياد خانلري

شعر عقاب سروده  زنده ياد پرويز خانلري
گشت غمناک دل وجان عقاب چواز دورشد ایام شباب
دیدکش دوربانجام رسید آفتابش بلب بام رسید
باید از هستی دل برگیرد ره سوی کشوردیگرگیرد
خواست تاچاره ناچار کند داروئی جوید ودرکار کند
صبحگاهی زپی چاره ی کار گشت بر بادسبک سیر سوار
گله آهنگ چراداشت بدشت ناگه از وحشت پرولوله گشت
وان شبان بیم زده دل نگران شد پی بره ی نوزاد دوان
کبک دردامن خاری آویخت مارپیچید وبسوراخ گریخت
آهو استاد نگه کردورمید دشت را خط غباری بکشید
لیک صیاد سر دیگر داشت صیدرا فارغ و اسوده گذاشت
چاره ی مرگ نه کاریست حقیر زنده را دل نشود از جان سیر
صید هرروزبچنگ آمد زود مگر آن روز که صیاد نبود
آشیان داشت درآن دامن دشت زاغکی زشت و بداندام و پلشت
سنگها از کف طفلان خورده جان زصد گونه بلا دربرده
سال ها زیسته افزون زشمار شکم آکنده زگند و مردار
برسر شاخ ورا دبد عقاب زآسمان سوی زمین شد بشتاب
گفت که ای دیده زما بس بیداد باتو امروز مرا کار افتاد
مشکلی دارم اگر بگشائی بکنم هرچه تو میفرمائی
گفت ما بنده ی فرمان توایم تاکه هسنیم هوا خواه توایم
بنده آماده بود فرمان چیست جان براه توسپارم جان چیست
دل چو در خدمت تو شاد کنم ننگم آید که زجان یادکنم
این همه گفت ولی بادل خویش گفتگوی دگر آورد به پیش
کاین ستمکار قوی پنجه کنون از نیاز است چنین زاروزبون
لیک ناگه چو غضبناک شود زو حساب من و جان پاک شود
دوستی را که نباشد بنیاد حزم را بایداز دست نداد
دردل خویش چون این رای گزید پرزد و دورترک جای گزید
زار افسرده چنین گفت عقاب که مرا عمر حبابی است بر آب
راست است اینکه مراتبز پراست لیک پرواز زمان تیزتر است
من گذشتم بشتاب از درودشت بشتاب ایام از من بگذشت
گرچه از عمر دل سیری نیست مرگ میآیدوتدبیری نیست
من ابن شهپرواین شوکت وجاه عمرم از چیست بدین حدکوتاه
تو بدین قامت و بال ناساز به چه فن یافته ای عمر دراز
پدرم از پدرخویش شنید که یکی زاغ سیه روی پلید
بادوصد حیله بهنگام شکار صدره از چنگش کرداست فرار
پدرم نیز بتو دست نیافت تا بمنزلگه جاوید شتافت
لیک هنگام دم باز پسین چون تو برشاخ شدی جای گزبن
ازسر حسرت بامن فرمود کاین همان زاغ پلیداست که بود
عمر من نیز به یغما رفته است یک گل از صد گل تو نشکفته است
چیست سرمایه این عمر دراز رازی اینجاست تو بگشای این راز
زاغ گفت ارتودراین تدبیری عهدکن تاسخنم بپذیری
عمرتان گرچه پذیردکم وکاست دیگری راچه گنه زبن زشماست
زآسمان هیچ نیائید فرود آخرازاین همه پرواز چه سود
پدرمن که پس ازسیصدواند کان اندرز بدودانش وپند
بارهاگفت که برچرخ اثیر بادهاراست فراوان تاثیر
بادهاکززبرخاک وزند تن وجان را نرسانند گزند
هرجه از خاک شوی بالاتر بادرابیش گزنداست و ضزر
تابدانجاکه براوج افلاک آیت مرگ بودپیک هلاک
ماازآن سال بسی یافته ایم کزبلندی رخ برتافته ایم
زاغ رامیل کند دل به نشیب عمر بسیارش ازآن گشته نصیب
دگراین خاصیت مرداراست عمرمردارخواران بسیاراست
گندومردار بهین درمان است چاره رنج توزآن آسان است
خیزوزین بیش ره چرخ مپوی طعمه خویش برافلاک مجوی
ناودان جایگهی سخت نکوست به از آن کنج حیاط ولب جوست
من که صد نکته ی نیکو دانم راه هربرزن و هرکو دانم
خانه اندرپس باغی دارم وندرآن گوشه سراغی دارم
خوان گسترده ی الوانی است خوردنیهای فراوانی است
آنچه زان زاغ چنین دادسراغ گندزاری بوداندرپس باغ
بوی بدرفته از آن تاره دور معدن پشه مقام زنبور
نفرتش گشته بلای دل وجان سوزش وکوری دو دیده ازآن
آن دوهمراه رسیدنداز راه زاغ بر سفره خود کرد نگاه
گفت خوانی که چنین الوان است لایق محضراین مهمان است
میکنم شکر که درویش نیم خجل از ماحضرخویش نیم
گفت وبنشست وبخورد ازآن گند تابیاموزد از او میهمان پند
عمردراوج فلک برده بسر دم زده درنفس باد سحر
ابر رادیده بزیر پر خویش حیوان را همه فرمانبرخویش
بارها آمده شادان زسفر برهش بسته فلک طاق ظفر
سینه کبک وتزرو و تیهو تازه وگرم شده طعمه او
اینک افتاده براین لاشه گند باید از زاغ بیاموزد پند
بوی گندش دل و جان تافته بود حال بیماری دق یافته بود
دلش از نفرت وبیزاری ریش گیج شد بست دمی دیده ی خویش
یادش آمدکه برآن اوج سپهر هست پیروزی و زیبائی ومهر
فرآزادی و فتح و ظفر است نفس خرم باد سحر است
دیده بگشود بهر سو نگریست دید گردش اثری زینها نیست
آنچه بود از همه سوخواری بود وحشت و نفرت و بیزاری بود
بال برهم زدوبرجست از جا گفت کای یار ببخشای مرا
سالها باش و بدین عیش بناز تو و مردارتو و عمر دراز
من نیم لایق این مهمانی گند و مردارتورا ارزانی
گردر اوج فلکم باید مرد عمر درگند بسر نتوان برد
شهپرشاه هوا اوج گرفت زاغ را دیده بر او ماند شگفت
سوی بالاشد وبالاترشد راست با مهرفلک همسر شد
لحظه ای چند براین لوح کبود نقطه ای بود و سپس هیچ نبود

--
Farid Bensaeed

دانلود ذخیره رایگان کتاب های مرجع

دانلود ذخیره رایگان کتاب های مرجع در رشته های مختلف

http://www.4shared.com/

--
Farid Bensaeed

دیکشنری تصویری

دیکشنری تصویری

با رفتن به این سایت تصاویر مورد نظر در رشته های مختلف منجمله نفت و گاز ذخیره نمایید

http://visual.merriam-webster.com/energy/geothermal-fossil-energy/oil/drilling-rig.php

--
Farid Bensaeed

حفاری انحرافی

 

حفاری انحرافی

منبع :http://www.petroleum-miau.blogfa.com/post-44.aspx

هنگام حفر يك چاه اصل بر اين است كه روش حفاري عمودي (vertical) براي رسيدن به مخزن استفاده گردد، ولي در بعضي موارد به دلايل فني يا اقتصادي به جاي اين روش، از روش حفاري جهت دار (Directional) استفاده مي‌شود،
كه اين موارد به شرح زير است:

1. مكان غير قابل دسترسي (Inaccessible Location)
در بعضي از موارد به دليل قرار گرفتن مخزن در زير موانع طبيعي يا غيرطبيعي از قبيل مناطق مسكوني، شهر، فرودگاه، رودخانه، دريا، كوهستان و... از اين روش در حفر چاه استفاده مي‌گردد. مي‌توان اين مورد را به سه دسته تقسيم كرد:

1-1) حفاري در زير مناطق مسكوني:
اين مورد به خصوص در ميدان نفتي اهواز كه 85 كيلومتر طول و 15 كيلومتر عرض دارد
و در امتداد شهر اهواز كشيده شده است به دفعات مشاهده ديده مي‌شود. از ‌آن جمله مي‌توان به چاه " 18 اهواز" و يا چاه‌هايي كه به صورت انحرافي در زير " بيمارستان شركت نفت اهواز" و " فرودگاه" اين شهر حفاري شده است اشاره كرد.



2-1) حفاري در مناطق كوهستاني مرتفع
برخي از مخازن نفت و گاز از لحاظ جغرافيايي در ناحيه‌اي كوهستاني و مرتفع ‌قرار دارند. بنابراين جاده سازي براي انتقال تجهيزات به محل مورد نظر بسيار پرهزينه بود است و استفاده از روش انحرافي مقرون به صرفه مي‌باشد. همچنين در نواحي كوهستاني به دليل اختلاف ارتفاع زياد از سطح دريا، در صورت استفاده از روش حفاري عمودي فشار مخزن به شدت كاهش مي‌يابد بنابراين بهتر است از روش انحرافي براي حفر چاه استفاده كرد به عنوان نمونه مي‌توان از چاه " 24 پاريس" ياد كرد.

3-1) حفاري از ساحل به زير دريا
با توجه به هزينه مخارج بسيار بالاي ساخت و يا اجاره سكوي هاي دريايي و حفاري در دريا روش مقرون به صرفه براي حفاري مخازن نزديك به ساحل اين است كه ابتدا چاه در ساحل حفر گردد ولي مسير آن به زير دريا منحرف شود كه در ايران نمونه اين كار در ميدان نفتي خارك انجام شده است.

2.حفاري در گنبدهاي نمكي و در گسلها (Salt Dome and Fault Drilling)
با توجه به اينكه مخازن نفتي ايران عمدتاً از نوع آهكي، با طاقديس بسيار عظيم در اعماق زمين است، اين روش در ايران كاربرد چنداني ندارد.







3.حفاري حفره زهكشي ِِDrain Hole Drilling) )
در مخازني كه فشار كلاهك‌گازي (gas Cap) و يا گاز محلول در مخزن نقش اندكي در بالا راندن نفت از مخزن دارد از اين روش استفاده مي‌گردد در اين روش حفاري به صورت عمودي شروع و در مخزن به صورت افقي خاتمه مي‌ِيابد. حفاري مخزن به صورت افقي باعث مي شود كه سطح تماس چاه با مخزن افزايش يافته و دبي ورودي مخزن به چاه افزايش يابد.

4.حفاري چاه امدادي يا آتش‌نشان (Relief Well Drilling)
براي خاموش كردن و كنترل يك چاه فوران كرده از چاه انحرافي استفاده مي‌گردد كه نمونه اين عمليات در چاه‌هاي " آغاجاري 131" و " مارون126" انجام گرفته است.







5.حفر چند چاه از يك سكوي نفتي ((Multiple Wells
به دليل هزينه زياد ساخت سكوي نفتي از يك سكو چند چاه به طور انحرافي حفر مي‌گردد. اين روش در‌آبهاي خليج فارس توسط شركت نفت فلات قاره ايران انجام مي‌شود.

6.حفر چندين چاه از يك حفره‌ چاه به جاي حفر چند چاه جداگانه:(Multi Lateral Wells)
در اين روش از يك حفره چاه عمودي به طور انحرافي چند شاخه‌ چاه حفر مي‌گردد.





7.كج كردن چاه (Side Tracking)
شايد متداول‌ترين و اولين تكنيك حفاري انحرافي در ايران كج كردن چاه بوده است. گاهي اوقات بدليل گير كردن ابزار حفاري (fish) و بالا نيامدن آن و يا تصحيح عمق ورود به مخزن انتهاي چاه را سيمان (plug) ‌كرده و از كنار آن حفاري را ادامه مي‌دهند اين كار به دفعات در مخازن ايران انجام شده است.





8.عبور دادن چاه از چند لايه توليدي متوالي(Multiple Sand from Single Well Bore) گاهي اوقات به جاي حفره يك چاه عمودي در مخزن بهتر است مسير چاه را از چند لايه‌ي نفتي به طور انحرافي عبور داد تا توليد بيشتر گردد.

جمع بندي:
در مورد استفاده و يا چگونگي استفاده از روشهاي انحرافي حفر چاه نظريات متعددي وجود دارد كه تصميم گيري راجع به آنها نيازمند انجام آزمايشات موردي و بررسيهاي تطبيقي و مقايسه با روشهاي ديگر است. برخي از كارشناسان استفاده از روشهاي انحرافي را موجب افت شديد فشار مخزن و نهايتا آسيب به آن مخزن مي دانند. البته قضاوت نهايي را در اين مورد بايد بعد از انجام مطالعات فني و اقتصادي و نيز مقايسه آن با روشهاي عمودي (Vertical) حفر چاه بعمل آورد.

--
Farid Bensaeed

pdfموتور جستجور گر کتاب های در زمینه های مختلف مهندسی

 pdfموتور جستجور گر کتاب های در زمینه های مختلف مهندسی

http://www.pdf-search-engine.com/

--
Farid Bensaeed

شرح فرآيند واحد الفين پتروشيمي مارون

(( شرح فرآيند واحد الفين پتروشيمي مارون ))

 

1-     کليات (General)

شرح فرآيندي پيوست، قسمت هاي مختلف واحد الفين را تشريح مي نمايد، در اين بخش اصول اوليه فرآيندي و پارامترهاي اصلي اجزاي مختلف واحد توضيح داده شده است.

 

2-     مخزن ذخيره اتان و مولکولهاي سنگين و قـسمت جـداسازي اتـان از پـروپـان و مولکولهاي سنگـين تـر

 

C₂⁺Buffer and C₂/C₃ Feed Separation                                                                                   

هدف از احــداث مخزن ذخيره اتان و مولکـــولهاي سنگـــين تر(10-D-1934 A/B) در واحـد الفين پتروشيمي جبران نوسانات احتمالي کمبود خوراک است. احتمال ايجاد خلل در پمپ هاي ارسال خوراک اهواز و يا مشکلات پروسسي در واحد اهواز وجود خواهد داشت لذا براي جلوگيري از نوسانات, اين مخازن احداث شده اند. جداسازي خوراک C₂/C₃  به منظور تامين خوراک کوره هاي گازي و کوره هاي مصرف کننده مايعات از ديگر مواردي است که در بخش جداسازي فيزيکي انجام مي پذيرد. خوراک اتان و مولکولهاي سنگينتر به صورت مايع با فشار 52 بارمطلق و دماي 30 درجه سانتيگراد وارد محدوده واحد مي گردد.

يک کنترل کننده فشار در مبدا ورودي واحد الفين وجود دارد که فشار خط لوله خوراک را کنترل  مي نمايد. SET POINT  فشار حداقل در 52 بار مطلق نگهداري مي شود تا از دو فاز شدن مايعC₂⁺ در حد فاصل مسير اهواز به ماهشهر جلوگيري بعمل آيد. مقدار جريان موجود در خط توسط واحد بازيافت اتان در اهواز کنترل مي شود. پس از شير کنترل تعبيه شده در محدوده مجتمع مارون در بندرامام، خوراک ورودي ازگرم کننده 10-E-1913 عبور داده مي شود تا به حرارت طراحي مخزن          10-D-1934 A/Bرسانده شود. اين دو مخزن داراي ظرفيتي در حدود 30 دقيقه ظرفيت اسمي الفين مي باشد، فشار اين دو مخزن در حدود 41.5 بار مطلق است. اين فشار متناظر با نقطه جوش مايع اتان و مولکولهاي سنگــين تـــر که 42 درجه سانتيگراد است مي باشد. فشار اين دو مخزن بــوسيله بخار آب فشار پائين قابل کنتــرل مي باشد. در مبدل10-E-1913 مي توان با کم و زياد نمودن بخار دماي اتان مايع را افزايش و يا تقليل داد( دماي خوراک C₂/C₃ بايستي در محدوده 5 تا 37 درجه سانتيگراد باشد). بطور معمول مايع اتان و مولکول هاي سنگين تر از مخزن 10-D-1934 A/B به برج 10-T-1901 تحت کنترل شدت جريان ارسال مي شوند. بخارات مخزن ذخيره10-D-1934 A/B  مستقيما" به بـــرج 10-T-1901 هدايت     مي شوند. حــداکثر 30% از خــوراک را مــي تــوان مـسـتــقيما" به مـخـزن      10-TK-9601 پـس از عـبـور از مبـردهـاي 10-E-9611-12-13 ارسـال نمود. در جداکننده خوراک اتان (10-T-1901)  و مولکولهاي سبک تر از پروپان از مولکولهاي سنگين تر جدا شده و جهت خوراک 5 کوره گازي آماده سازي مي شوند.

مايع برگشتي که قسمتي از محصول خروجي از بالاي برج است پس از تبريد در مبدل 10-E-1911 توسط پروپيلن مبرد به قسمت بالاي برج هدايت مي شود تا از خروج مولکولهاي سنگين تر ممانعت بعمل آورد. مايعات خروجي از برج در مخزن ذخيره 10-D-1931 جمع آوري وگازهاي مايع نشده از آن جدا مي گردد. ظرفيت مخزن مذکور   300 متر مکعب در نظر گرفته شده که معادل حدود 90 تن اتان مايع است و از نوع افقي است. اتان مايع برگــشتي تحــــــت کنتـــــرل شــــدت جــــــريان توســـط پمپ10-P-1971 A/B  ارسال مي گردد.گازهاي اتان خروجي از مخزن   10-D-1931  به گـرم کننده اوليه 10-E-2016 ارسال مي شود .

انرژي گرمائي لازم براي تبخير مايعات در برج تفکيک کننده خوراک توسط بخار فشار پائين و در مبدل( جوشاننده )  10-E-1112تامين مي گردد. يک کنترل کننده دما که در برج تعبيه شده تا مقدار بخار ورودي به مبدل را متناسب با نياز مصرف کنترل نمايد.مايع خروجي C₃⁺(مايعات ســنگين تر) از پايين برج به مخزن 10-D-1932  هدايت مي شود.

مايع خروجـــي از پاييـــن برج توسط کنتـــرل کننده سطح مايع تعبيـــه شده در بـرج کنتـــرل مي شود. ظرفيت اين مخزن براي حدود 30 دقيقه کارکرد واحد است. مايعC₃⁺ خروجي مخزن به بخار کننده  C₃⁺،10-E-2211  ارسال مي شود.

 

3-  سيستم جداسازي گازCO2

CO₂ Removal System    

 

خوراک اتان ورودي داراي حداکثر 3% مولي گاز کربنيک است. يک فرآيند شستشوي شيمياي با محلول منو اتانول آمين ، به عنوان حلال،جهت جذب CO₂ بکار گرفته مي شود تا خوراک را خالص نمــايد.

منــو اتانول آمين خالص از قسمت بالاي برج جذب کننده  10-T-2001 وارد شده و با گاز ورودي از قسمت پائين برج به صورت تماسي در فشار، دما و زمان ماند مناسب برخورد نموده وگاز کربنيک موجود در گاز را به خود جذب مي نمايد. عمل جذب يک واکنش شيميايي/ فيزيکي است که در فشار بالا و دماي پائين صورت مي پذيرد. خوراک ورودي قبل از ورود به قسمت جذب CO₂ درمبدلهاي حرارتي 10-E-2016 و 10-E-2017گرم شده، دماي آن به 40 ارتقاء داده مي شود. انرژي گرماي لازم توسط پروپيلن مايع وآب شستشو دهنده تامين مي گردد. در واحد جذب CO₂ درصد مولي گازCO₂ از 3% به 50 قسمت در ميليون تقليل داده مي شود .(50ppm) محلول آمين ضعيف به بالاي برج10-T-2001 وارد شده و به صورت غير هم جهت نسبت به خوراک گازي جريان مي يابد. اجزاي گوگرد دار توسط جذب شيميايي جدا مي شوند. در بالاي ستون شستشو حلال هاي باقي مانده احتمالي از جريان اتان توسطBFW در سيني هاي فوقاني حذف مي شود.

منواتانول آمين غني شده از CO₂ از قسمت انتهائي برج خارج شده و پس از تبادل گرمايي در مبدل   10-E-2014 با آمين Lean (ضعيف)، وارد برج احياء مي گردد. در برج احياء10-T-2002 گاز کربنيک توسط انرژي گرمايي، انبساط و فشار پايين از حلال جدا مي شود. فشار عملياتي برج احياء حدود1.8 بار مطلق است.گاز لازم براي جدا نمودن گاز کربنيک از منو اتانل آمين، بخارآب است که درجوشاننده 10-E-2011 قسمتي از آب محلول منواتانول آمين تبخير شده و انرژي لازم براي جداسازي را تامين مي نمايد. بخارات خروجي از قسمت بالاي برج10-T-2002  که محتوي گاز کربنيک و بخار آب است وارد مبدل گرمايي 10-E-2012 مي شوند و بخار آب موجود در مخلوط تبديل به آب مي شود. مخلوط آب وگاز خروجي از مبدل در مخزن 10-D-2031 جمع شده و آب از گاز جدا مي شود. بخارات مايع شده توسط کنترل کننده سطح آب در مخزن مذکور مجددا" به برج احياء ارسال         مي گردد تا مجددا" از تبخير آن جهت جدا ســازي و احـــياء منـواتـانــول آمــين اســـتفاده شود. نيروي محرکه توسط پمپ هاي 10-P-2072 A/B تامين مي گردد.گاز CO₂ جدا شده از بالاي مخزن به مشعل سوخت هدايت   مي شود. منو اتانول آمين احياء شده از قسمت تحتاني برج احياء خارج شده و پس از تبادل انرژي گرمايي و سرد شدن در مبدل هاي 10-E-2014 و10-E-2015 که بترتيب توسطMEA احياء شده و آب خنک کننده تبادل گرمايي مي کند، بوسيله پمپ هاي گردشي A/B 10-P-2071 مجددا" به قسمت بالاي برج جذب ارسال مي شود تا در فشار بالا و دماي پايين گازCO₂ را جذب نمايد. بخشي از منو اتانول آمين احياء شده از فيلترهاي کربني 10-FT-2041 عبورداده مي شود تا هيدروکربنهاي سنگين جدا شوند و از ايجاد کف) پديده foaming (که عامل بازدارنده اي در پروسه جذب است جلوگيري بعمل آيد. همچنين اين جريان پس از خروج از فيلتر کربني از فيلتر مخصوص نمدي 10-FT-2052 ديگري عبور داده مي شود تا ذرات معلق جدا شوند و از تجمع آنها در سيکل مربوطه ممانعت بعمل آيد. سيستم لوله کشي تزريق مواد باز دارنده تشکيل کف، احداث شده تا بتوان بصورت مستمر مقدار کمي از آن را بوسيله پمپ هاي مخصوص به سيکل در گردش تزريق نمود.

مخزن ذخيره منو اتانول آمين 10-D-2032  جهت خدمات زير در نظر  رفته شده است :

-  براي تزريق منو اتانول آمين تازه به سيکل در ابتداي راه اندازي

-  ابتدا در اين مخزن منو اتانول آمين غليظ بوسيله اضافه نمودن آب به%15 غلظت رسانده مي شود و سپس به سيکل تزريق مي گردد.

- تامين منو اتانول آمين هرز شده در سيکل (در خلال عمليات مداوم مقداري از منواتانول آمين همراه هرزآب وجريانات جانبي تلف خواهد شد).

- ذخيره سازي کل منو اتانول آمين مورد نياز سيستم. در موارد اضطراري ممکن است کل سيکل ازمنواتانول آمين تخليه و لازم باشد که بوسيله منواتانول آمين تازه براي مدت سه ماه پر شود.

نقطه انجماد منو اتانول آمين%15  ، 4-  درجه سانتيگراد است. لذا براي دوري از مشکلات انجماد و بالا رفتن ويسکوزيته وگردش بدون مشکل منواتانول آمين در سيستم، دماي آن بايستي بالاتر از 5+ درجه سانتيگراد حفظ شود.

ماده اوکسازوليدون و نمک هاي دائمي که از فعل وانفعال گاز کربنيک و منواتانول آمين به وجود می آيند، در مبدل 10-E-2013 به صورت تناوبي گرفته مي شوند. مخزن حذف کننده نمکها بوسيله مايع در گردش پر مي شود و سپس آب واتانول آمين در150 درجه سانتيگراد تبخير ونمک باقيمانده از قسمت تحتاني خارج مي شود. فشار عملياتي مخزن به اندازه کافي بالا مي باشد تا بخارات حاصله بتوانند به پايين برج احياء برگشت داده شوند.

 

فلسفه کنترل اصلي

شدت گردش حلال کنترل شده مي باشد. مايع تحتاني برج شستشوي ( منــــو اتانــــول آمين ) 10-t-2001تحت کنترل کننده سطح مايع مي باشد ولي قسمت پايين برج احياء 10-t-2002 بدون هرگونه کنترلي است. سيستم احياء تحت کنترل فشار عمل مي نمايد و علت آن هم اين است که فشار متعادل کننده باعث مي شود تا از تغليظ زياد و رقيق ماندن  و همچنين خارج نشدن co₂ جلوگيري نمايد. شدت جريان بخار ورودي به مبدل10-e-2011کنترل شده مي باشد.آب تصفيه شده ورودي به برج جذب کننده تحت کنترل شدت جريان مي باشد. سطح آب در مخزن 10-d-2031 بخارات مايع شده تحت کنترل مي باشد(چنانچه مايع از حد معيني تجاوز نمايد از طريق حس کننده فرمان داده مي شود که باز يا بسته شود). کل آب درگردش سيستم شستشو بايستي متعادل نگه داشته شود. توصيه شده که در عمليات معمولي واحد، هر هفته يا هر دو هفته درصد اتانول در گردش آناليز شود، تا از صحت درصدي و خلوص آن مطمئن گرديد.

 

اثرات پارامترهاي اصلي فرآيندي

درصد گاز کربنيک پيش بيني شده در خوراک ورود %3 حجمي است. مقدار کمتر آن قابل قبول خواهد بود ولي در صورت ازدياد، احتمال عدم جذب و فرار آن با خوراک و ورود آن به کوره هاي شکست مولکولها وجود خواهد داشت. مقدار شدت جريان حلال در گردش را مي توان متناسب با خوراک ورودي کم نمود ولي نسبت آن يکسان نخواهد بود.

غلظت منو اتانول آمين بايستي در حد طراحي حفظ شود. غلظت پايين، توانايي جذب گاز کربنيک به ميزان لازم را نخواهد داشت، برعکس غلظت بالاتر باعث تسريع خوردگي در واحد مي گردد. بخار لازم براي گرم کردن بستگي به مقدار اتانول آمين در گردش خواهد داشت.

سطح دما در برج جذب کننده : دماي بيش از اندازه مايع باعث مي گرددکه سيستم از تعادل خارج شود و پايين بودن آن باعث مي شود عمل شيميايي جذب،کند شود. در هر دو حالت امکان فرار گاز کربنيک با خوراک وجود خواهد داشت.

فشار برج احياء : در فشار پايين تر عمل احياء بهتر صورت خواهد گرفت.

 

 

 

4-   گرمايش اوليه خوراک گازي :     

 Feed Preheating (Unit 21 PFD NO. PFF 05)

 

پس از حذف گاز کربنيک موجود در خوراک ورودي، جريان اتان برگشتي به کوره ها از مبدل 10-e-3713 به آن اضافه مي شود. جريان ادغام شده سپس در گــــرم کننده اوليه 10-E-2113  با آب شستشو دهنده تبادل گرمائي انجام داده و دماي آن  به 75 درجه سانتيگراد ارتقاء داده مي شود.

بـــرشC₃⁺ مايــعــي از مــخــزن 10-D-1932 پــس از مــخلــوط شــدن با پروپـان خــروجــي ازبـــرج10-T-4301 A/Bو بوتان از برج10-T-4401، در مبدل هاي10-E-2111 و 10-E-2112  توسط LPS  به دماي 75 درجه سانتيگراد  ارتقاءداده شده و سپس به کوره ها ارسال مي گردد.

 

5-  بخش شکستن مولکول ها و سرد کردن:

Cracking and Quenching ( Unit 11-18 PFD NO.PFF 06/07 )

 

بخش شکستن مولکول هاي اتان و مايعات هيدروکربني کوره ها دارا ي7 کوره اصلي  ويک کوره ذخيره است که از نوع پايروکراک 2-2 انتخاب شده اند ) 10-H-1101 -  10-H-1801 (. هر کدام از کوره هـــا داراي 24  عـــدد  کويـــل  تشعشـــي ، 6 عدد  مبـدل  حــــرارتي  (سرد کننده سريع )  اوليه(10-TC-1811A-F,10-TL-1111A-F) يــــک مبـــــــدل حـــــرارتــــــي ثــــــانـــويــــه(10-TL-1112,10TL-1118) مي باشد. هر کدام از کوره ها داراي يک ديگ بخار مستقل است که بخار 75 بار مطلق توليد مي نمايد (10-D-1131:10-D-1831).

از لحاظ ساختمان و کار مکانيکي همه کوره ها مشابه مي باشند مي توانند براي خوراک اتان وC₃⁺ مورد استفاده قرار گيــرند. تمامي هشت کوره به خط لوله خــوراک اتان وصــل شده و مي توانند فعل و انفعال شکستن مولکول اتان را انجام دهند. چهار عدد از کوره ها فقط به خوراکC₃⁺ مايع وصل شده اندو مي توانندC₃⁺  مايع و برگشتي را تبديل به اتيلن نمايند. خوراک ورودي کوره ها در قسمت جابجائي حرارت، پيش گرم مي شود و بعد از اختلاط با بخار آب جهت تقليل فشار جرئي هيدروکربن ها, به قسمت گرم کننده اصلي Super Heater  و سپس به قسمت تشعشي جهت شروع  فعل وانفعال شکستن مولکول هاي اشباع شده ارسال مي گردد. تمامي جريا نهاي موازي ورودي به قسمت تشعشعي وارد يک شاه لوله  شده و از طريق آن مجددا" بوسيله سرعت بحراني ايجاد شده توسط ونتوري به کويل هاي مختلف مخصوص شکستن مولکول ها توريع مي گردند. اين جمع آوري و توزيع مجدد به آن جهت صورت مي گيرد تا توزيع دما وفشار ورودي براي تمامي جريانات يکسان باشد.

اعمال سرعت بـحـرانـي بوسيله ونتوري باعث مي گــردد که تمامي جريانات موازي جـذب کـنـنـده انرژي گرمائي تشعشي داراي شدت جريان و راندمان يکساني شوند و حداکثر تبديل (شکستن مولکول هاي خطي به مولکول هاي غير اشباع )در قسمت تشعشي و تقسيم بندي فشار صورت پذيرد.

در قسمت تشعشعي، فعل و انفعال شکستن مولکولها براي تمامي کويلها دقيقا" تحت نظارت دقيق و يکساني از لحاظ حرارت و فلاکس حرارتي دريافتي صورت مي پذيرد. انرژي گرمايي لازم توسط مشعلهاي کف و ديواره هاي کوره ها تامين مي گردد. فلسفه تعبيه مشعلها در کف و ديواره کناري از آنجا ناشي مــي گــردد که طبق محاســبات فني از حـداکثر رانـــدمان و توزيــع انرژي برخوردار مي باشد. طبق تجربه اين نوع احتراق نسبت به نوع ديگر که فقط از کف کوره ها يا فقط از ديواره هاي کوره ها استفاده مي شود ارجحيت دارد. گازهاي بسيار گرم خروجي از قسمت تشعشعي به قسمت لوله هاي ورودي مخلوط خوراک و بخار آب (قسمت جايجايي) هدايت مي شوند تا انرژي گرمايي آنها جذب خوراک ورودي شود. همچنين در اين قسمت بخار فشار بالا(HPS )توليدمي گردد.

در قسمت جابجايي هفت دسته لوله افقي وجود دارد که جهت بالا بردن راندمان بازيافت انرژي گرمايي چيده شده اند.

تقسيم بندي انجـــام شده جهت بالا بردن ماکــزيمم رانـــدمان و عمر طولاني کوره طــراحي گرديده است. علاوه بر موارد فوق بخش جابجايي مربوط به دو کوره از هشت کوره فوق بوسيله کويلهاي مخصوصي تجهيز شده اند تا بتوانند گازهاي مورد نياز براي احياء بسترهاي کاتاليستي را براي چندين بار عمليات احياء سوپرهيت نمايند. بخش تشعشعي به دو قسمت تقسيم بندي شده اند تا از ظرفيت بالا و طول مناسب استفاده شود.

 

5-1- بخش تشعشعي Radiant section               

 مخلوط هيدروکربنها و بخار آب داغ شده توسط خطوط لوله بالاگذري وارد قسمت تشعشعي کوره مي شوند. در قسمت تشعشعي مشعلها قرار دارند و حرارت حاصله از سوختن گاز در مشعلها توسط تشعشع مستقيم، سطح خارجي لوله هاي محتوي مخلوط گاز و بخار آب را به حدود950 درجه سـانتيگــراد  مي رساند. در اين دمــا مولکولهاي هيدروکربن موجود در مخلوط شکسته شده، اتيلن و پروپيلن توليد مي گردد. چنانچه خوراک گاز اتان خالص باشد توليد به طرف محصول اتيلن خواهد رفت و در مورد مايع ضمن توليد اتيلن، پروپيلن هم توليد مي گردد. در اين قسمت براي رسيدن به حداکثر راندمان تبديل، کنترل دما،فشار و زمان ماند از اهميت بسزايي برخوردار مي باشد. تمامي کوره ها به وسيله 24 کويل پايروکراک تجهيز شده اند. بر اساس شماتيک 3 کويل پايروکراک 2-2  داراي ورودي و خروجي از قسمت بالا نمي باشد. همانطوريکه از شماتيک پيداست ابتدا دو لوله موازي با قطر کمتر خوراک را به قسمت بعدي هدايت مي نمايد(بيشتر فعل و انفعال در اين قسمت صورت مي گيرد زيرا پروفيل دما در بخش شيبدار است). اين قسمت 50% طول کل کويل را تشکيل مي دهد. پس از اين قسمت، دو لوله در قسمت بالا به هم ملحق شده و تشکيل يک لوله با قطر بزرگتري را مي دهند.(قسمت تبديل کننده را Ypiece مي نامند و در آن واکنش کراکينگ کامل مي شود).

قطر بيشتر ثانويه و افت فشار کمتر باعث مي گردد که راندمان توليد بالا رفته و عمر کارکرد کوره بيشتر شود. قسمت خروجي کويل به صورت منفرد (يک رديفه) طراحي شده ولي بخش ورودي که از حساسيت کمتري برخوردار مي باشد به صورت دو ورودي طراحي گرديده است. وجود فاصله بين لوله ها (کويلهاي داخلي) در قسمت خروجي باعث مي شود انرژي گرمايي به صورت يکنواخت توزيع گردد. طراحي مناسب عرضي محفظه احتراق و تعداد و موقعيت مناسب مشعلها عامل مهمي در جلوگيري از تجمع منطقه اي حرارت در سطح خارجي لوله ها مي شود. در ضمن اينگونه طراحي عامل مهمي در تقليل تشکيل زغال کربن در درون لوله ها است.

اتصالات ورودي و خروجي کويلهاي قسمت تشعشعي جهت سهولت دسترسي به تجهيزات در قسمت بالا تعبيه گرديده اند. خروجي لوله هاي قسمت جابجايي به دو خط لوله اصلي براي هر کوره تقسيم شده اند. ورودي گاز توسط ونتوري طراحي شده تا از راندمان بالاتري برخوردار شود. خروجي هر کدام از محفظه هاي احتراق بوسيله فلنجهاي خاص در قسمت بالاي محفظه احتراق تعبيه و متصل شده اند.

 

5-2- کوره دوقلو Twin-call box                                 

کوره دوقلو از 12 عدد کويل پايروکراک 2-2 در هر يک و با يک قسمت جابجائي مشترک در شکل 2 نشان داده شده تشکيل شده است. کم بودن طول بخش جابجائي باعث مي گردد که گاز در اين قسمت از سرعت زيادي برخوردار شود و راندمان جذب انرژي گرمائي بالا رفته، هزينه عملياتي را پائين آورد. راندمان بسيار بالاي حاصله ، طراحان را قادر مي سازد تا سطح انتقال گرما را کوچکتر، وزن کلي تجهيزات و فضاي مورد نياز را کوچکتر طراحي نمايند.

 

5-3-  قسمت جابجائي Convection Section       

در قسمت جابجــائي انرژي گرمــائي حاصله از سوختن گــازهاي مشعـل ها در کوره ها ، لوله هاي فرآيندي و لوله توليد بخار قرار دارند . کويل هاي ارتقاء دهنده راندمان بازيافت انرژي گرمائي، آب تصفيه شده مورد نياز سيستم را گرم نموده و در توليد بخار فشار بالا HPS  سهيم مي باشند . آب تصفيه شده پس از گرم شدن در پيش گرم کن ها بطرف مخزن اصلي بخار هدايت مي شود و از آنجا توسط گردش طبيعي، آب مورد نياز خنک کننده گازهاي خروجي ناشي از فعل و انفعال را در سرد کننده اوليه تامين مي نمايد .

در سرد کننده اوليه در اثر تبادل گرمائي بين گازهاي  داغ ناشي از فعل و انفعال در 900 درجه سانتيگراد با آب خنک کننده, بخار فشار بالا توليد مي گردد. بخار فشار بالاي اشباع شده در ديگ بخار جمع شده و سپس دماي آن در کويل هاي Super heater واقع در بخش جابجائي کوره ارتقاء داده شده و خشک مي شود تا انرژي محرکه لازم توربين اصلي واحد را تامين نمايد. کويل مربوطه داراي دو قسمت است که در قسمت مياني براي کنترل دما، امکان تزريق آب پيش بيني شده است.

هيدروکربنهاي خوراک ورودي در پيش گرم کننده گرم شده و با بخار رقيق کننده مخلوط مي شوند و سپس در کويل ارتقاء دما در قسمت جابجائي داغ گردد، تا آماده ارسال به قسمت تشعشعي شوند. گازهاي مخلوط گرم شده قبل از ورود به بخش تشعشعي در يک شاه لوله جمع شده تا از نظر فشار و دما يکسان شوند و سپس از طريق ونتوري که بوجود آورنده سرعت بالاتر و يکنواخت تر است عبور داده مي شود تا بطور مساوي، با يک سرعت، فشار و دما وارد کويلهاي فعل وانفعال شوند.

علاوه بر آن قسمت جابجائي انرژي گرمائي دو عدد از کوره ها داراي کويل هاي مخصوص داغ کننده گازهاي احياء مي باشند. طراحي اين کويل ها به گونه اي است که در عمليات خشک هم قابل استفاده باشند.

 

 

5-4-  سيستم احتراق Firing System        

در هر کوره تعداد 48 عدد مشعل در کف و 96 عدد در ديواره هاي جانبي کار گذاشته است. خوراک مشعل ها معمولا" از گازهاي زائد واحد (tail gas )تامين مي گردد.

سيستم احتراق با ده درصد هواي اضافي طراحي شده تا از هر گونه احتراق ناقص جلوگيري بعمل آيد. در قسمت بالاي کوره جهت ايجاد مکش مناسب يک فن مکش القائي تعبيه شده که به خروج گازهاي احتراق از محفظه سوخت کمک مي نمايد( با ايجاد مکش باعث مي شود که احتراق بهتر انجام پذيرد).

 

5-5-  سرد کننده اوليه Primary Quench Exchanger      

از هر کوره 24 کويل تخصيص يافته براي فعل و انفعال شکستن مولکول هاي هيدروکربن هر کوره، بوسيله شش متصل کننده به مبـدل هاي سـرد کننده اولــيه(10-TC-1111A-F,10-TL-1811A-F) هدايت مي شوند( PQES ).

در هر کدام از کوره ها، مبدل هاي سرد کننده اوليه به طور عمودي روي خروجي کويل هاي تشعشعي نصب شده اند.گازهاي داغ ناشي از فعل وانفعال پس از خروج از قسمت تشعشعي وارد مبدل هاي سرد کننده اوليه شده و بسرعت سرد مي شوند تا امکان برگشت فعل  و انفعال وجود نداشته باشد و همچنين از انجام واکنش هاي  دوم جلوگيري شود. در پوسته مبدل هاي سرد کننده اوليه آب وجود دارد که در اثر تبادل انرژي گرمائي به بخار فشار بالاي اشباع تبدل مي شود. در مبدل هاي سرد کننده اوليه بيشتر انرژي گرمائي حاصله از سوخت مشعلها که در کويل ها به گاز خوراک منتقل شده بازيافت مي شود.

 

5-6-  مبدل هاي سرد کننده ثانويه  Secondary Quench Exchanger 

گازهاي حاصل از فعل وانفعال پس از خروج از مبدل هاي سرد کننده اوليه با هم آميخته شده و جهت  پيش گــــــرم کــــردن آب تصفيه شده وارد مبــــدل هاي ســــــرد کننده ثانويــــه مــــــي شوند                                 .(SQE)(10-TL-1112,10-TL-1812) طراحـــي بگونـــه اي است که حداکثر بازيافت انرژي گرمائي از گازهاي فعل و انفعال به دست مي آيد.گازهاي سرد شده پس از خروج از مبدل ثانويه به برج شستشو جهت سرمايش ارسال مي شوند(Quench Tower 10-t-2301).

 

5-7-  روش کک زدايي از لوله هاي کورهDecoking Procedure            

در اثر فعل و انفعال شکستن مولکولهاي هيدروکربني مقدار کربن بصورت کک (ذغال)آزاد مي شود ودر اثر واکنشهاي خاص در اثر مواد واکنش دهنده اي همچون استيلن ها، دي ان ها، الفينها وآروماتيک ها در جداره داخلي کوره و مبدل هاي سرد کننده اوليه قرار مي گيرد. پس از مدت معيني که امکان تبادل صحيح حرارتي و فعل و انفعال تبديل اتان به اتيلن از بين ميرود. لذا لازم است که اين کربن از جداره داخلي خارج شود تا عمليات در دماي طراحي فلز لوله ها و افت فشار مناسب فرآيند صورت گيرد. حذف کربن از درون لوله هاي کوره و مبدل سرد کننده اوليه همزمان صورت مي گيرد. براي حصول به نتيجه از بخار آب داغ و هوا استفاده مي شود. اکسيژن موجود در هوا باعث مي شود که در دماي بالاي 700 درجه سانتيگراد با کربن چسبيده به جداره ترکيب شود و گاز cO₂ توليد شود. نسبت اختلاط بخار آب و هوا طبق يک روش تجربي و ثابت شده صورت مي گيرد تا از هر گونه حرارت اضافي و در درون و روي پوسته خارجي لوله هاي داراي کربن (HOT SPOT ) ممانعت بعمل آيد.

گازهاي ناشي از سوختن کربن و ذرات کربن پس از عبور از مبدل هاي اوليه و ثانويه به لوله خروجي موجود روي کوره هدايت مي شود و در يک سيستم ايجاد کننده نيروي گريز از مرکز ( Cyclone ) ذرات کربن از گازها جدا  مي شوند و گازco₂ به فضاي آزاد، رها خواهد شد.

 

6- سيستم شتشو با آب :

 

                      Water Wash System (Unit 23 PFD NO. PFF08/09)

 

در قسمت خروجي کوره ها،گازهاي خروجي از دو مبدل سرد کننده اوليه و ثانويه که محتوي محصول اتيلن و پروپيلن هستند به دماي239 درجه سانتيگراد کاهش داده مي شود. گازهاي خروجي مربوط به کوره هاي مايع پس از عبور از مبدل هاي سرد کننده داراي دمايي در حدود 250 درجه سانتيگراد مي باشند. دو جريان مذکور با هم مخلوط شده بــراي سرد شدن مضاعــف و حــذف مو لکـــول هاي   سنگين تر به برج خنک كننده10-T-2301 ارسال مي شود. برج شستشو چند منظوره بوده و متناظر با آن از دو قسمت متفاوت تشکيل مي شود.

-  قسمت اشباع کننده که در آن محصول(گازهاي حاصل از کراکينگ) سرد شده، به دماي پايين تر از نقطه شبنم رسانده مي شود و با آب اشباع مي گردد.

-  قسمت شستشو با آب که در آن دماي گاز به دماي محيط تقليل داده مي شودومولکول هاي سنگين نفتي (بنزين سنگين) و بخار آب تبديل به مايع شده و جدا مي شوند.

 

بخش اشباع کننده برجSaturation section                           

بخش اشباع کننده از سيني هاي پشت سر هم غربال مانند Sieve Trays تشکيل شده است. در اين سيني ها، گاز با  بخار آب اشباع مي شود. ذرات کک (ذغال) و مواد بسيار سنگين نفتي ( Tar ) توسط آب چرخـــشي از آن جدا مي گـــــردند.آب مورد استفاده بــــــراي  اشباع نمودن گاز توسط پمپ10-P-2374A/B به قسمت بالاي بخش اشباع برج ارسال مي شود. دماي اين قسمت پايين تر از نقطه شبنم ( حدود  88.6 درجه سانتيگراد) است. در اين حرارت مواد حبس شده (ذرات کربن،تارو روغن) در گاز خروجي جذب آب مي شوند ودر قسمت پايين برج قرار خواهند گرفت. براي حصول حداکثر جداسازي، دو عدد لايه پشمي فلزي Demisters در قسمت خروجي گاز قرار داده شده تا در صورت فرار ذرات ناخواسته همراه گاز در لايه هاي پشمي محبوس و به برج برگشت داده شوند. لايه پشمي فلزي زيرين بطور مستمر توسط آب جمع کننده Coalescer ( 10-D-2332 A/B) شستشو مي شود تا از اجتماع ذرات در درون آن و ايجاد اختلاف فشار جلوگيري به عمل آيد. لايه پشمي بالائي بطور غير مستمر و در فاصله زماني معين  با آب شستشو مي شود.آب شستشو از مخزن 10-D-2332A/B تامين مي گردد. بعد از گذشت يک مدت معــين و در خلال عمليات هر دو لايه پشمي را مي توان با Gasoline تامين شده از   (Debutanizer)10-T-4401 شستشو داد. مايع موجود در قسمت تحتاني برج به مخزن جدا کننده مايعات 10-D-2333 که درآن آب، هيدروکربن هاي سبک و سنگين از هم جدا خواهند شد، ارسال مي شود. مخلوط  هيدروکربن هاي سنگين و آب از مخزن مايعات10-D-2333 به مخزنDecanter (کوزه مانند) ارسال مي شود تا در آن آب و هيدروکربنها از هم جدا شوند. فاز آب از قسمت فوقاني توسط  پمپ هاي10-P-2376 A/B به بخش اشباع کننده برج10-t-2301 برگشت داده مي شود. استخراج هيدروکربن هاي سنگين بصورت غير مستمر از مخزن  10-D-2334 صورت مي پذيرد.

قبل از اينکه شير خروجيDecanter باز شود، هيدروکربن هاي سنگين از مخزن10-D-9431 بکارگـرفته مي شود تا جايگزين گـــاز جمع شده از خـط ورودي پمپ نفت سنــــگين10-P-2375 A/B شود. بعد از بستن شير مربوط به هيدروکربن هاي سنگين خروجي از پمپ هاي   10-P-9471 A/B، شير خروجي مخزن10-D-2334  باز خواهد شد. در اين مقطع پمپ هاي هيدروکربن هاي سنگين 10-P-2375 A/B روشن خواهد شد تا هيدروکربن هاي سنگين موجود در Decanter را تخــليه نمــايــد. پس از تخــليه هيــدروکــربن هـــاي ســنگين مجـــددا" شــير خــروجيDecanter بسته مي شود تا مجددا" پمپ هاي هيدروکربن هاي سنگين 10-P-2375 A/B  توسط مايع مخزن 10-D-9431  تميز شوند.

پس از تميز کاري و بستن پمپ ها، Gasoline بکار گرفته مي شود تا پمپ و خطوط مربوط را از هيدروکربن هاي سنگين عاري نمايد.اين عمل به اين جهت صورت مي پذيرد تا اطمينان حاصل شود که خطوط ارتباطي وDecanter  بطور کامل از هيدروکربن هاي سنگين عاري شده باشند.

براي انعطاف پذيري، يک خط اضافي ازپمپ هاي هيدروکربن هاي سنگين 10-P-9471A/B به دکانتور  10-D-2334 در نظر گرفته شده است. با استفاده از اين خط عمليات ناپيوسته داراي انعطاف بيشتري مي باشد و اگر لازم باشد عمليات را مي توان پيوسته نمود. همچنين براي تداوم عمليات، ازB.L واحد، يک خط Fuel oil به ورودي پمپ هاي10-P-2375 A/B  در نظر گرفته شده است.

 

بخش شستشو با آب   Water Wash Section                               

در برج شستشو دماي گازحاصله از شکستن مولکول هاي نفتي به دماي محيط تقليل داده مي شود و بنزين خام و بخار آب به مايع تبديل مي شوند. دماي بالاي برج و گاز هاي خروجي در41 درجه سانتيگرادحفظ مي شود(تقريبا 3 درجه با آب شستشو دهنده اختلاف خواهد داشت). براي ثابت نگه داشتن دمــاي گــازهـاي خروجـــي از بالاي برج، ازکنـتـرل شدت جريان مـــايع برگشتي (reflux) استفاده مي گردد.

گازهـــاي سرد شده خروجـــي از بالاي ستون، پس از نمگيـــري به مکش کمپرسور ارســـال مي شـــوند. عمل تبريـــد گـــاز کـــراک شده بوسيله تماس مستقيـــم گاز با آب ســـرد صورت مـي پذيرد.آبهاي جمع شده روي Chimney Tray، 10-t-2301 توسط10-P-2371 A/B در دمــاي 82 درجه سانتيگراد خارج مي شوند. بعد از فشار افزائي آب، قسمتي از آن در مبدل هاي حرارتي 10-e-2017 و 10-e-2113 گاز خوراک ورودي اتان را گرم مي نمايد.

بخش ديگر آن جهت گرم کردن مايعات جدا شده از محصولات گازي بکار گرفته مي شود. اين عمل در گرم کننده 10-e-3014  صورت مي پذيرد.

قسمت اصــلي آب 82 درجـــه سانتيگراد براي گـــرم کردن قسمت تـحــتاني بـــرجSplitter C₃  (10-t-4301 A/B) بکـــار گرفته مي شود.آب ارسالي بهSplitter C₃ (جدا کننده پروپان/پروپيلن) قبل از ورود به مبدل 10-e-4313 با بخار فشار پايين تا 87  درجه سانتيگراد گرم مي شود. در کولر آب شستشو دهنده شماره يک 10-e-2311 A/B  باآب سرد ديگر تبادل حرارتي انجام داده، دماي آن به 50 درجـه سانتيگراد تقليل داده مي شود. پس از سرد شدن، آب شستشو دهنده به دو قسمت تقسيم مي شود، بخشي از آن به قسمت مياني برج10-t-2301،  حـــد فاصل سيني ها و بخش Packed وارد مي شود و قسمت ديگر پس از تقليل مجدد دما در مبدل  10-e-2312 A/B بصورت آب برگشتي (reflux ) به برج شستشو دهنده10-t-2301جهت تصفيه بيشتر گازهاي خروجي بکار گرفته مي شود.آب اضافي جمع شده در رويChimney Tray به علت داشتن بنزين تحت کنترل سطح به جدا کننده آب/ بنزين10-D-2331 ارسال مي شود. در اين مخزن قسمتي از بنزين جدا مي شود. براي جداسازي کامل مجددا" آب و بنزين مخلوط از قسمت تحتانــــي مخزن پس از فشار افزائي در پمپ هاي  10-P-2372 A/B به مخزن ادغــــام کننده10-D-2332 A/B (Coalescers) ارسال مي شود. براي بهينه نمودن جداسازي،کمي بنزين طبيعي در خروجي پمپ10-P-2372 A/B به مخزن ادغام کننده اضافه مي شود. قسمتي از اين آب تحت کنترل شدت جريان به برج10-t-2301 بازگرداني مي شود. باقيمانده آب خروجي به قسمت بخارسازي ارسال مي گردد. هيدروکربن هاي جدا شده به مخزن بنزين و آب10-D-2331 ارسال مي گردد. بنزين حاصله از مخزن 10-D-2331  بوسيله پمپ هاي 10-P-2373 A/B به قسمت تثبيت بنزين ( بخش45 ) فرستاده مي شود.

مايعات حاصله از ته نشين شدن مواد سنگين گاز هاي خروجي در کمپرسور گاز کراک شده 10-C-2501، به قسمت شستشو با آب هدايت مي گردد. بخش گازي آن قبل از ورود به مخزن جدا کننده10-D-2331 جدا سازي و سپس به برج سرد کننده سريع10-t-2301 Quench Column ارسال مي شود. مخلوط آب و هيدروکربن به جدا کننده10-D-2331 فرستاده مي شود. براي کنترل(PH) وقليائي نمودن محيط،توسط دستگاه 10-X-6202 مقدار آمين که حالت سودائي دارد به سيستم تزريق مي شود تا از بروز خوردگي در درون برج جلوگيري بعمل آيد. براي جلوگيري از خوردگي احتمالي علاوه بر کنترل (PH) در رنج ذکر شده مقداري مواد ممانعت کننده از خوردگي توسط واحد 10-X-6202 به لــولــه انتقال دهنده مـــايع بــرگشتي(reflux )، در قسمت ورودي مبـــدل هــاي  A/B 10-e-2312   تزريق مي شود.

در صورت اختلاط بيش از اندازه بنزين و آب مخزن10-D-2331، مقداري مواد جدا کننده توسط واحد 10-X-6207 به سيستم قبل از ورود به مخزن تزريق مي شود.

 

7- سيستم   بخار فرآيندي : 

Process Steam System (Unit 24 PFD NO. PFF 10 )

 

آب تهيه شده براي فرآيند از مخزن10-D-2332 A/B با بخار فشار متوسط مايع شده تبادل گرمائي انجام داده، دماي آن به 148 درجه سانتيگراد ارتقاء داده مي شود.کار تبادل گرمائي در مبدل حرارتي10-e-2412 A/B صورت مي پذيرد. پس از گرم شدن به برج جدا کننده10-t-2401 هدايت مي شود. برج جدا کننده تحت فشار 8.74 بار مطلق عمل مي نمايد و بعنوان عريان ساز و جمع کننده بخارات مايع شده کار مي کند.در قسمت فوقاني برج تمامي هيدروکربن هاي موجود در جريان جداشده ومجددا"به برج خنک کننده سريع برگشت داده مي شود(10-t-2301).                      

در بخشStripper (عريان کننده)،Packingها بصورت رندم ( Random ) قرار گرفته اند. آب فرآيند بعد از عبور از بستر جدا کننده بــــرج، در قسمت تحتاني برج جمع مي شود.همچنين اين بخش از برج بعنوان جمع کننده بخار آب در نظر گرفته شده است.

براي جلوگيري از خوردگي،PH  را درمحيط توليد بخار در محدوده 9 - 8 حفظ مي نمايند.عمل قليائي نمودن محيط با تزريق مقدار کمي آمين توسط واحد تزريق آمين 10-X-6202 در قسمت تحتاني برج 10-t-2401  صورت مي پذيرد.

قسمت کمي از آب فرآيندي تحت کنترل سطح به واحد تصفيه هرز آب ارسال مي گردد.عمل فوق به اين جهت انجام مي پذيرد تا مواد سنگين از سيستم جدا شوند. دماي جريان فوق در مبدل10-e-2414 به45 درجه سانتيگراد تقليل داده مي شود. در صورت تقليل سطح آب در برج10-t-2401 (برج جدا کننده) بخار مايع شده توسط     پمپ هاي10-P-5371 A/B به قسمت تحتاني برج ارسال مي شود.بخار مورد نياز فرآيند توسط توليد کننده بخار10-e-2411A/B/C تامين مي گردد.

در سيستم بخار فشار متوسط يک سيستم کنترل (Split Range) وجود دارد که مقدار بخار ورودي به مبدل هاي    10-e-2411 A/B/C را کنترل مي نمايد . در صورت ادامه افت فشار، سيستم دوگانه بخار را مستقيما" به خط لوله در قسمت ورودي مبدل10-e-2413 واردخواهد نمود. بخار فرآيندي براي فشار حدود 8.64 بارمطلق و دماي 173.7 درجه سانتيگراد تهيه خواهد شد. بخار فرآيندي که توسط بخارMP   و درمبدل 10-e-2413 تا دماي 183.5 درجه سانتيگراد گرم شده از برج10-t-2401 خارج مي شود . پس از ارتقاء دما، بخار پروسسي به کوره ها ارسال مي شود . براي جلوگيري از خوردگي لوله ها بخار  Super Heat  مي شود.

درزمان راه اندازي، بخار فشار متوسط به سيستم بخار فرآيند در قسمت خروجي مبدل10-e-2413 تزريق مي شود براي کنترل تشکيل کک وCO توليدي ناشي از فعل و انفعال در کويلهاي کوره، بر اساس طراحي توسط سيستم 10-X-6204 مقداري Diesulfide)DMDS (Dimethyl همراه خوراک به لوله هاي کوره ها10-H-1101/1801 تزريق مي شود .

 

8-  بخش فشار افزائي گازهاي خروجي از کوره ( محصول خام ) :

Cracked gas Compression ( Unit 25 PFD NO. PFF 11/12 )

 

بــراي محافظت از کمپرسور اصــلي واحد10-C-2501، گـــازهاي مخلــوط خروجــي از بالاي برج10-t-2301،مخزن10-tK-9601وگازهايC₂⁺ خروجي ازمبدل10-e-9614 قبل از ورود به کمپرسور وارد مخزن مکش مرحله اول 10-D-2531 مي شوند تا مايعات آنها جدا شوند . مايعات ممکن است در خروجي برج 10-t-2301  همراه گاز خارج شوند يا در خلال راه اندازي و يا بسته شدن و راه اندازي موقت بعلت سرد شدن خط لوله انتقال تشکيل شود. مايع جمع شده در مخزن مکش مرحله اول توسط کنترل کننده سطح مايع به مخزن جداکننده آب از بنزين10-D-2331 ارسال مي گردد. گاز با دماي تقريبا"41 درجه سانتيگراد فشار 1.4 مطلق بار وارد مرحله اول کمپرسور 10-C-2501 مي شود. فشار نهائي آن در اين مرحله به 2.81 بار مطلق ارتقاء داده مي شود. نيروي محرکه کمپرسور توسط توربين بخاري10-tR-8001 تامين مي گردد. فشار مکش خروجي مرحله اول با تنظيم سرعت توربين کنترل مي شود.

بعد از تبريد گازهاي خروجي مرحله اول و رساندن دما به 40 درجه سانتيگراد در مبدل10-e-2511 A/B  گازهاي حاصل از کراکينگ به همراه محصول فوقاني برج وارد مخزن مرحله دوم مي گردد. مايعات مخازن10-D-2531 ، 10-D-2532 ، 10-D-2533 ،  10-D-2534، 10-D-2535 تحت کنترل کننده سطح مايع به مخزن جدا کننده بنزين از آب10-D-2331 ارسال مي شود در مرحله دوم کمپرسور گاز از فشار2.51 بار مطلق به 5.08 بار مطلق ارتقاء داده مي شود.گازهاي فشرده شده پس از خروج از مرحله دوم وارد خنک کننده 10-e-2512 A/B مي شوند تا دماي آنها توسط آب خنک کننده به 40 درجه سانتيگراد تقليل داده شود. سپس گاز سرد شده با گاز پروپيلن خروجي از مخزن10-tK-9101 مخلوط شده، وارد مخزن مکش مرحله سوم 10-D-2533 مي شود. در اين مخزن مايعات جدا شده و تحت کنترل سطح مايع به مخزن جدا کننده بنزين ازآب10-D-2331 ارسال مي گردد. در مرحله سوم کمپرسور گاز از 4.78 بار مطلق به فشار 10.28 بار مطلق رسانده خواهد شد.گاز پس از خروج از مرحله سوم کمپرسور وارد مبدل 10-e-2513 A/B مي شود تا دماي آن توسط آب خنک کننده  به40 درجه سانتيگراد تقليل داده شود. پس از سرد شدن و مخلوط شدن با گاز اتان خروجي از مبدل 10-e-3012 وارد مخزن مکش مرحله چهارم10-D-2534 مي شود تا مايعات از آن جدا گردد. مايعات تحـت کنـتـرل جدامي شونـد و به مخـزن  جـداسـازي بنزين از آب ارســال مي گردند. براي حفاظت از لرزش شديدکمپرسور بعلت کمبود جريان گاز، يک خط لوله برگشتي براي مراحل 1 تا 3 در نظر گرفته شده تا در صورت نقصان گاز ورودي به کمپرسور، بتوان گاز خروجي از مرحله سوم را که سرد شده به ورودي کمپرسور برگشت داد. اين خط لوله مخزن10-D-2534را به ورودي10-D-2531  متصل مي کند.

در مرحله چهارم کمپرسور،گاز از فشار 10.3 بار مطلق به 20.05 بار مطلق ارتقاء داده مي شود.گاز خروجي از مرحله چهارم در مبدل 10-e-2514 A/B خنک شده، دماي آن توسط آب خنک کننده به 40 درجه سانتيگراد تقليل داده مي شود.گاز سرد شده همراه مخلوط آب و بنزين از ميعان کننده 10-e-3014 وارد جدا کننده مايعات10-D-2535 مي شود تا مايعات از آن جدا شوند. مايعات از اين مخزن تحت کنترل سطح به مخزن جدا کننده آب از بنزين10-D-2331 ارسال مي شوند وگاز خروجي عاري از مايع به  بخش 26  فرآيندي هدايت خواهد شد تا گازهاي ترش جدا شوند.

بعد از جدا شدن گازهاي ترش در برج مربوطه10-t-2601 گازهاي شيرين شده بطرف مخزن مکش مرحله پنج هدايت مي شوند(10-D-2536 ). مايع جمع شده در اين مخزن  ممکن است آثاري از سود داشته باشند. مايع قليائي مخزن بصورت غير مستمر به جداکننده سود10-D-2632 ارسال مي گردد.گاز عاري از هر گونه مواد زائد و سنگين در مرحله پنجم از فشار 19.15 بار مطلق به 37.0 بارمطلق ارتقاء داده مي شود. گاز پس از خروج، وارد مبدل حرارتي شده (10-e-2515 A/B )،  با آب خنک کننده دماي آن به حدود 40 درجه سانتيگراد تقليل داده مي شود. بعد از اين مرحله گاز وارد مبدل 10-e-3011جهت تبريد مضاعف خواهد شد. براي جلوگيري از لرزش ناشي از کمبود گاز در مرحله 4 به 5 از خروجي مرحله پنجم يک خط لوله پس از سرد شدن گاز به مخزن مکش مرحله 4 متصل شده تا در مــواقع کمبود گــاز بکــار گــرفته شود (10-D-3031). يک خــط گــاز داغ به خــط Minimum Flow متصل شده است و مقادير مورد نياز گاز داغ را جهت جلوگيري از يخ زدگي  به آن مي افزايد.

براي جلوگيري از تشکيل پليمر در کمپرسور10-C-2501، دماي خروجي مراحل مختلف کمپرسور زير  85 درجه سانتيگراد نگهداري مي شود. اين عمل با تزريق آب در قسمت قوس برگشتي(Return Vents) دروني مراحل مختلف انجام مي پذيرد. درخصوص جلوگيري از تشکيل پليمر در کمپرسور اصلي10-C-2501عمل بازدارنده مضاعفي علاوه برتزريق آب صورت مي گيرد و آن، تزريق غير مستمرWash Oil در تمامي مراحل است. سيستم مورد استفاده از يک پمپ 10-P-2572 A/B از يک مخزنWash Oil  (10-D-2537) و يک پمپ تزريق         10-P-2573 A/B تشکيل شده است.

 

9-   بخش جداکنندهH₂S و₂Co توسط سود:

Caustic Scrubbing ( Unit 26 PFD NO. PFF 13 )

 

گاز خروجي از مخزن جدا کننده 10-D-2535 وارد انتهاي برج  10-t-2601مي شود.برج ذکر شده از دو بخش شستشو با سود و شستشوي با آب تشکيل شده است. جذب و جداسازي مواد اسيدي مضر  H₂S ،co₂ (هيدروژن سولفور و دي اکسيد کربن) در فشار 19.7 بار مطلق و دماي 32.5 درجه سانتيگراد طبق فعل و انفعال زير صورت  مي پذيرد:

2NaOH + CO₂  ـــــــــــــــــ _<    Na₂CO₃ + H₂O

2NaOH + H₂S  ــــــــــــــــــ _<    Na₂S + 2H₂O

 

مراحل نهائي تميز کاري و رساندن گاز به استاندارد تعيين شده از نظر وجود  H₂S و  co₂در قسمت مياني و تحتاني برج صورت مي پــذيرد. سيکــل پاييني شستشو با قلــيا توسط پمپ 10-P-2671 A صورت مــي گيرد، قلياي چ�