اصول طراحی یک واحد عملیاتی ضدیخ (EO/EG)
- مقدمه:
فرآیند واحد EO/EG توسط شركت SHELL INTERNATIONAL CHEMICALS جهت تولید 400 كیلو تن در سال طراحی شده است . این واحد در بندر امام خمینی در جمهوری اسلامی ایرا ن قرار دارد . محاسبات مهندسی ، تدارك تجهیزات وسرپرستی نصب توسط شركت تكنیمونت میلان ایتالیا صورت گرفته است. شرح فرآیند شامل توضیح فرآیند EO/EG وبیان ویژگیهای مخصوص آن است . دستور العمل های عمومی مربوط به تست ، راه اندازی و SHUT – DOWNدر مدارك واسناد موجود است . كلیه مدارك مربوطه به PFD ، موازنه مواد، اطلاعات فرآیند وطراحی دستگاهها نیز موجود است.
شیمی فرآیند:
درقسمت تولید اكسید اتیلن (EO) ، اتیلن درحضور كاتالیست نقره به صورت مستیقم در دمـای270 – 220 درجه سانتیگراد اكسید شده واكسید اتیلن طبق واكنش زیر تولید می شود:
C2H4 + 1/2 O2 EO + 24.7 Kcal/gmol
(جهت تشكیل واكنش فوق اكسیژن با خلوص بسیار بالا مورد نیاز است كه از واحد تفكیك هوا در پتروشیمی فجر باید تأمین شود.)
مقداری از اكسید اتیلن تولید شده ممكن است ایزو مره شده واستالدئید تولید شود كه استالدئید به سرعت اكسید شده تولید آب ودی اكسید كربن می كند . بنا براین امكان وجود استا لدئید در محصول خروجی هست.
واکنش نا مطلوب که با واکنش اصلی رقابت می کند، واکنش تولید آب و دی اکسید کربن است که واکنش آن به صورت زیر است:
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O + 320 Kcal/gmol
واكنش فوق را با استفاده از اتیل كلراید (EC) می توان متوقف كرد. خود EO نیز در برابر اكسید اسیون مقاوم است . دی اكسید كربن تولید شده توسط واكنش های جانبی ، از جریان گاز برگشتی بوسیله جذب شیمیایی (واكنش شیمیایی ) توسط كربنات پتاسیم از سیستم حذف می شود. واكنش آن بصورت زیر است :
CO2 + K2CO3 + H2O 2KHCO3 + 6.4 Kcal/gmol
CO2 جذب شده توسط بخار آب از محلول FAT CARBONAT در فشار بالاتر از فشار اتمسفر دفع می شود.
دمـای خیلی پایین باعث می شود كه CO2 به خوبی جـدا نشود كه نتیجه آن مسئلـه خوردگی در قسمت های دفع می شود.
شركت شل بـرای فرآیند EO/EG دو نوع كاتالیست در نظر گرفته شده است كه عبارتند ازكاتالیست با فعالیت بالا HIGH ACTIVITY (S863) كه با HA نشان داده می شود و كاتالیست با انتخاب پذیری بالا
HIGH SELECTIVITY (S882) كه با HS نشان داده می شود.
انتخاب پذیری كا تالیست برای تولید اكسید اتیلن وفعالیت كاتا لیست با افزایش عمر آن كاهش می یابد.
زمانی كه این كاهش به مقدار مشخصی برسد یرای بهبود عملكرد واحد لازم است كه كاتالیست تعویض شود.پس شرایط عملیاتی كاتالیست نسبت به زمان تغییر می كند، كه شرایط عملیاتی برای شروع سیكل START OF CYCLE (SOC) وپایان سیكل END OF CYCLE(EOC) داده می شود.
در قسمت تولید اتیلن گلیكول ، اكسید اتیلن در فاز مایع در حضور آب اضافی هیدرولیز حرارتی شده واتیلن گلیكول به صورت زیر تولید می شود:
22 Kcal / gmol+ EO + H2O CH2OH – CH2OH ( MEG )
رقابت برای تولید گلیكول های سنگین تر ، دی وتری اتیلن گلیكول در جریان وجود دارد كه واكنش های تولید آن بصورت زیر است :
MEG +EO HOCH2CH2 –O –CH2CH2OH ( DEG ) + 25 Kcal /gmol
DEG +EO HOCH2CH2 – O –CH2CH2 –O– CH2CH2OH ( TEG ) +22 Kcal /gmol
در قسمت باز یافت EO ، قسمتی از EO كه در تماس مستقیم با آب قرار دارد تولید مونو ودی اتیلن گلیكول می كند كه این واكنش ها در فاز آبی صورت می گیرد.جهت جلوگیری از تشكیل گلیكول های سنگین تر، یك جریان فرعی از جاذب ABSORBANT گردشی جدا شده وبه قسمت FLASH فرستاده می شودوگلیكول ها از آن جدامی شوند.
واحد 100-واكنش EO (EO REACTION) :
اتیلن موجود در گاز برگشتی به همراه اكسیژن در حضور كاتالیست نقره واكنش داده تولید(EO) اتیلن اكسید می كند.جریان گاز برگشتی نیروی لازم جهت گردش در سیكل را توسط كمپرسور بدست می آورد.
- مقدمه:
فرآیند واحد EO/EG توسط شركت SHELL INTERNATIONAL CHEMICALS جهت تولید 400 كیلو تن در سال طراحی شده است . این واحد در بندر امام خمینی در جمهوری اسلامی ایرا ن قرار دارد . محاسبات مهندسی ، تدارك تجهیزات وسرپرستی نصب توسط شركت تكنیمونت میلان ایتالیا صورت گرفته است. شرح فرآیند شامل توضیح فرآیند EO/EG وبیان ویژگیهای مخصوص آن است . دستور العمل های عمومی مربوط به تست ، راه اندازی و SHUT – DOWNدر مدارك واسناد موجود است . كلیه مدارك مربوطه به PFD ، موازنه مواد، اطلاعات فرآیند وطراحی دستگاهها نیز موجود است.
شیمی فرآیند:
درقسمت تولید اكسید اتیلن (EO) ، اتیلن درحضور كاتالیست نقره به صورت مستیقم در دمـای270 – 220 درجه سانتیگراد اكسید شده واكسید اتیلن طبق واكنش زیر تولید می شود:
C2H4 + 1/2 O2 EO + 24.7 Kcal/gmol
(جهت تشكیل واكنش فوق اكسیژن با خلوص بسیار بالا مورد نیاز است كه از واحد تفكیك هوا در پتروشیمی فجر باید تأمین شود.)
مقداری از اكسید اتیلن تولید شده ممكن است ایزو مره شده واستالدئید تولید شود كه استالدئید به سرعت اكسید شده تولید آب ودی اكسید كربن می كند . بنا براین امكان وجود استا لدئید در محصول خروجی هست.
واکنش نا مطلوب که با واکنش اصلی رقابت می کند، واکنش تولید آب و دی اکسید کربن است که واکنش آن به صورت زیر است:
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O + 320 Kcal/gmol
واكنش فوق را با استفاده از اتیل كلراید (EC) می توان متوقف كرد. خود EO نیز در برابر اكسید اسیون مقاوم است . دی اكسید كربن تولید شده توسط واكنش های جانبی ، از جریان گاز برگشتی بوسیله جذب شیمیایی (واكنش شیمیایی ) توسط كربنات پتاسیم از سیستم حذف می شود. واكنش آن بصورت زیر است :
CO2 + K2CO3 + H2O 2KHCO3 + 6.4 Kcal/gmol
CO2 جذب شده توسط بخار آب از محلول FAT CARBONAT در فشار بالاتر از فشار اتمسفر دفع می شود.
دمـای خیلی پایین باعث می شود كه CO2 به خوبی جـدا نشود كه نتیجه آن مسئلـه خوردگی در قسمت های دفع می شود.
شركت شل بـرای فرآیند EO/EG دو نوع كاتالیست در نظر گرفته شده است كه عبارتند ازكاتالیست با فعالیت بالا HIGH ACTIVITY (S863) كه با HA نشان داده می شود و كاتالیست با انتخاب پذیری بالا
HIGH SELECTIVITY (S882) كه با HS نشان داده می شود.
انتخاب پذیری كا تالیست برای تولید اكسید اتیلن وفعالیت كاتا لیست با افزایش عمر آن كاهش می یابد.
زمانی كه این كاهش به مقدار مشخصی برسد یرای بهبود عملكرد واحد لازم است كه كاتالیست تعویض شود.پس شرایط عملیاتی كاتالیست نسبت به زمان تغییر می كند، كه شرایط عملیاتی برای شروع سیكل START OF CYCLE (SOC) وپایان سیكل END OF CYCLE(EOC) داده می شود.
در قسمت تولید اتیلن گلیكول ، اكسید اتیلن در فاز مایع در حضور آب اضافی هیدرولیز حرارتی شده واتیلن گلیكول به صورت زیر تولید می شود:
22 Kcal / gmol+ EO + H2O CH2OH – CH2OH ( MEG )
رقابت برای تولید گلیكول های سنگین تر ، دی وتری اتیلن گلیكول در جریان وجود دارد كه واكنش های تولید آن بصورت زیر است :
MEG +EO HOCH2CH2 –O –CH2CH2OH ( DEG ) + 25 Kcal /gmol
DEG +EO HOCH2CH2 – O –CH2CH2 –O– CH2CH2OH ( TEG ) +22 Kcal /gmol
در قسمت باز یافت EO ، قسمتی از EO كه در تماس مستقیم با آب قرار دارد تولید مونو ودی اتیلن گلیكول می كند كه این واكنش ها در فاز آبی صورت می گیرد.جهت جلوگیری از تشكیل گلیكول های سنگین تر، یك جریان فرعی از جاذب ABSORBANT گردشی جدا شده وبه قسمت FLASH فرستاده می شودوگلیكول ها از آن جدامی شوند.
واحد 100-واكنش EO (EO REACTION) :
اتیلن موجود در گاز برگشتی به همراه اكسیژن در حضور كاتالیست نقره واكنش داده تولید(EO) اتیلن اكسید می كند.جریان گاز برگشتی نیروی لازم جهت گردش در سیكل را توسط كمپرسور بدست می آورد.