شبيه‌سازي CFD راكتور بوزدايي تركيبات مركاپتاني به روش اكسيداسيون با ازن

كارشناسي ارشد

چكيده گاز طبيعي، گازي بي‌رنگ و بي‌بو است. به‌منظور تأمين ايمني مشتركين شبكه‌هاي گازرساني، قبل از مصرف، در ايستگاه‌هايي در خارج از شهرها گاز طبيعي به‌وسيله مواد بودار كننده، بودار مي‌گردد. ماده بوزاي مصرفي در كشور با نام تجاري در داخل بشكه‌هاي 200 ليتري وارد كشور مي‌شود. به دليل بوي بسيار آزاردهنده بشكه‌هاي خالي مواد بودار كننده و پيامدهاي مخرب اين مواد بر محيط‌زيست و سلامت انسان، مهم‌ترين معضل شركت ملي گاز بعد از تخليه بشكه‌هاي حاوي مواد بودار كننده، بوزدايي از بشكه‌هاي تخليه‌شده است. با توجه به معايب و مشكلاتي كه روش فعلي بوزدايي به روش اكسيداسيون با هيپوكلريت سديم براي محيط‌زيست و نيروي انساني دارد، در اين تحقيق روش بوزدايي با گاز ازن به دليل قدرت اكسايش بالا كه هم ازلحاظ سرعت در عمليات بوبري و هم ازلحاظ زيست‌محيطي گزينه بسيار مناسبي است، پيشنهاد شد. طبق مطالعات صورت گرفته در فاز گازي ثابت سرعت واكنش با ازن كه درصد غالب آن را بوتيل مركاپتان نوع سوم تشكيل مي‌دهد، با ثابت سرعت ديگر مركاپتان‌ها مشابهت دارد و بنا بر كار آزمايشگاهي انجام‌شده، ثابت سرعت اين واكنش گزارش شد. به علت محدوديت‌هاي روش‌هاي آزمايشگاهي، به‌منظور بررسي عملكرد فرايند بوزدايي و اثر پارامترهاي مختلف در اين پژوهش از روش استفاده‌شده است. جهت بررسي دقت محاسبات، زمان لازم جهت بوبري به‌عنوان معيار استفاده گرديد و نتايج مربوط به شبيه‌سازي خطاي 34/9 درصد را نشان دادند. شبيه‌سازي‌هاي دوبعدي و سه‌بعدي راكتور نشان مي‌دهد كه درون راكتور ناحيه‌ي مرده‌اي به وجود مي‌آيد كه باعث كاهش حجم مفيد راكتور مي‌شود و حجم اين نواحي با افزايش دبي گاز ورودي به راكتور افزايش مي‌يابد. زمان لازم جهت بوبري به‌شدت به ميزان بودار كننده باقيمانده در بشكه وابسته است و هرچه ميزان بودار كننده درون بشكه بيشتر باشد، زمان لازم براي بوبري افزايش مي‌يابد. ازلحاظ زيست‌محيطي، يكي از پارامترهاي مهم در توصيف عملكرد راكتور بوزدايي، حداقل كردن كسر جرمي ماده بودار كننده در جريان خروجي از بشكه است. در بررسي‌هاي انجام‌شده، حداقل كسر جرمي ماده بودار كننده در جريان خروجي از راكتور در دبي 150 گرم بر ساعت ازن رخ مي‌دهد. همچنين افزايش دماي راكتور، كسر جرمي بودار كننده در خروجي را افزايش مي‌دهد درحالي‌كه با افزايش فشار و يا افزايش درصد وزني ازن در جريان گاز ورودي، كسر جرمي بودار كننده در جريان خروجي از راكتور كاهش مي‌يابد. با دادن زمان اقامت كافي به جريان خروجي از راكتور در يك لوله مارپيچ مي‌توان از ورود ماده بودار به‌صورت واكنش نداده به جو جلوگيري كرد. واژه‌هاي كليدي: مركاپتان، ازن، بوزدايي، ديناميك سيالات محاسباتي (CFD)

188523

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي، شبيه‌سازي و كنترل فرآيندها

دكتر سيد حسن هاشم‌آبادي