مهندسی شیمی

سمینار ارشد مهندسی شیمی: بررسی پساب های صنایع پتروشیمی و امکان تصفیه آن به روش استخراج مایع

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی- مهندسی محیط زیست
عنوان :
بررسی پسابهای صنایع پتروشیمی و امکان تصفیه آن به روش استخراج مایع- مایع در ستون RDC

متن پایان نامه :

چکیده
لزوم تصفیه پساب های صنایع مختلف از جمله صنعت پتروشیمی به خاطر اثرات نامطلوب مستقیم و غیر مستقیم آن بر محیط زیست و زندگی مردم ، بر همگان آشکار است. بنابراین باید روش تصفیه مناسبی برای آن به کاربرد. پساب های واحد های مختلف پتروشیمی شامل ترکیبات آلی یا غیر آلی جامد یا مایع است که بصورت معلق ، قابل انحلال یا ته نشین شونده مشاهده میشود. فرایندهایی که برای تصفیه این ناخالصی ها مشاهده میشود شامل فرایند های شیمیایی، حرارتی، بیولوژیکی و مکانیکی هستند که قادر به حذف و پاکسازی پساب تا حد استاندارد و منطبق بر قوانین زیست محیطی می باشند. مسائل و مشکلات در این تحقیق دو نمونه از آلاینده های موجود در پساب پتروشیمی که عبارتند ازمتیل اتیل کتون و استون مورد بررسی قرار گرفت و برای استخراج آنها از ستونهای استخراج دارای صفحات چرخان موسوم به RDC استفاده شد. در ابتدا به کمک آرایه متعامد L9 در روش تاگوچی تعداد آزمایشات کاهش یافت. آزمایشات روی این دو نمونه پساب مجازی، به کمک حلالهای n- بوتیل استات و بنزن در محدوده دبی حلال ۲۵٫۴۹ – ۱۳٫۷۹ ml/min سرعت دوران روتور rpm 300-500، هلدآپ فاز پراکنده بین ۰٫۰۸ – ۰٫۰۵، قطر نازل پخش کننده بین mm 3-2 انجام شد و شرایط عملیاتی بهینه برای به دست آوردن حداکثر بازده استخراج آلاینده ها در برج تعیین گردید. در نهایت شرایط بهینه برای دبی حلال ۲۹٫۴۵ml/min، سرعت دوران روتور برج ۴۸۰rpm، هلدآپ فاز پراکنده ۰٫۰۷ و قطر نازل پخش کننده فاز پراکنده ۲mm حاصل شد. با انتخاب حلال n- بوتیل استات تحت شرایط عملیاتی مطلوب امکان استخراج آلاینده ها از جریان خوراک به میزان ۵۰ درصد به دست آمد. ضمنا با افزایش دبی حلال n- بوتیل استات، میزان استخراج تا ۴۱٫۳۶ درصد افزایش یافته و با ازدیاد سرعت دوران نیز درصد استخراج تا ۴۲ درصد افزایش یافت.

در بررسی اندازه قطر نازل در سیستم بنزن – آب – MEK نیز، میزان استخراج برای نازل با قطر ثابت ۲mm، با ثابت نگه داشتن سایر شرایط عملیاتی بیشترین میزان استخراج به مقدار ۲٫۹۱ درصد به دست آمد.
مقدمه
آلاینده های موجود در صنایع پتروشیمی حدود ۱۰ مرتبه بیشتر از پساب صنایع نفت می باشد که این مطلب توسط BOD بیان میشود. پساب صنعت نفت شامل ۱۰۰ppm تا ۲۰۰ از BOD می باشد، در حالی که پسابهای پتروشیمی شامل ۱۰۰۰ppm تا ۳۰۰۰ یا بیشتر از BOD می باشد.
پارامتری که اکثرا برای بیان آلودگی کلی به خصوص در تصفیه بیولوژیکی به کار می رود، اکسیژن خواهی بیوشیمیایی یا BOD می باشد. اما BOD اثر کلی را نشان نمی دهد، زیرا ترکیبات غیرقابل تجزیه زیستی وجود دارند که شامل BOD نمی شوند و مواد سمی نیز در آزمایش BOD جواب صحیحی نشان نمی دهند. به خاطر این دلایل تمایل به استفاده از اکسیژن خواهی شیمیایی یا COD وجود دارد.
فرایندهای مورد استفاده در تصفیه پسابهای شامل ذرات جامد و مایع با قطر فقط چند میکرون که اختلاف دانسیته زیادی با آب ندارند ، شامل فرایند های جداسازی مانند فیلتراسیون و سانتریفوژ میباشند. برای ذرات کوچکتر از فرایند های ته نشینی استفاده میکنند، اما قبل از آن باید از ماده ای مناسب جهت تجمع و توده کردن ذرات کوچک استفاده کرد. این مواد شامل FeCl3 و Al2(SO4)3 در حضور Ca(HCO3)2 می باشد.
فرایند های حرارتی که برای جداسازی مواد محلول در پساب به کار می روند بر پایه اختلاف در فراریت، حلالیت یا رفتار جذب سطحی بر روی جاذبها عمل کرده و شامل تبخیر، تقطیر، دفع، استخراج مایع- مایع، جذب سطحی و تبلور میباشد.
فرایندهای بیولوژیکی شامل دو فرایند عمده تجزیه هوازی و بی هوازی ترکیبات آلی می باشند که هریک از آنها نسبت به یکدیگر معایب و مزایایی دارند و عمده ترین روش تصفیه پسابهای پتروشیمی نیز همین روش می باشد.
فرایندهای شیمیایی در مورد پسابها با حجم بسیار بالا از مخلوط ترکیبات آلی به کار میرود که ابتدا در یک محفظه احتراق برده میشود و بعد از یک زمان کوتاه به آب و دی اکسید کربن اکسید میشود و باقیمانده احتراق وارد واحد های خاکستر سوز میشود.
در این گزارش به شرح بعضی از روش های ذکر شده می پردازیم. مسلما در انتخاب روشی مناسب، بازده فرایند و هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری موثر میباشد. چه بسا بعضی از روشها مانند جذب سطحی در مقایسه با تصفیه بیولوژیکی دارای مزایایی مثل بازده عملیاتی بالا و حجم کم میباشد ولی هزینه عملیاتی زیادی را به همراه دارد.
فصل اول
ی بر پسابهای پتروشیمی و روش های تصفیه آن
۱-۱- اهداف و اهمیت تصفیه پسابهای پتروشیمی

99