طراحی و ساخت پایلوت جهت حذف بوی مواد شیمیایی نامطلوب از کاستیک مصرفی واحد مراکس شرکت پالایش نفت کرمانشاه

كاستيك دور ريز يكي ازپساب هاي الوده پالايشگاه هاي نفت و پتروشيمي ها ميباشد.بوي بسيار نامطبوع و زننده و مقدار بالاي اكسيژن شيميايي مورد نياز كه ناشي از وجود تركيبات شيميايي الاينده اي همچون سولفيد ها و مركاپتانها است و همچنين وجود نمك هاي سديم و اسيد هاي كربوكسيليك و نفتنيك از جمله مشخصات اين ماده هستند كه  دفع آن را در محيط زيست غير ممكن مي سازند.در اين طرح پژوهشي از فرايند پيوسته اكسيداسيون هواي مرطوب كه يكي از روش هاي كارامد در اين زمينه ميباشد جهت تصفيه كاستيك دور ريز واحد مراكس پالايشگاه كرمانشاه استفاده گرديد.

كاستيك دور ريز معمولا داراي  COD بالا بوده و تمايل به حالت فوم دارد ،در صورت تماس با پوست سبب التهاب و تاول و سوختگي ميگردد واستنشاق آن در موارد حاد تر سبب اختلال در سيستم عصبي مركزي و سپس كما و مرگ ميگردد،

همچنين به دليل بالا بودن تركيبات سولفيدي و مركاپتانها  باعث ايجاد رسوب يا آسيب متالوژي در پالايشگاه ها مي شود.

يكي از واحد هاي توليد كننده ي كاستيك دور ريز واحد مراكس پالايشگاه هاي نفت مي باشد،فرايند مراكس فرايندي دو مرحله اي است كه در مرحله اول نفتاي سبك در يك برج استخراج مايع-مايع با محلول كاستيك تماس داده ميشوند.محلول كاستيك با مركاپتانها واكنش داده و آن ها را جدا ميكند.

براي تصفيه كاستيك دور ريز  روش هاي مختلفي تا به حال توسط پژوهشگران ارائه شده است. در ميان روش هاي موجود،روش اكسيداسيون هواي مرطوب يكي از روش هاي مناسب و كارامد شناخته ميشود،به همين دليل در اين مطالعه مورد استفاده قرار گرفت.

فرايند اكسيداسيون هواي مرطوب،طبق مراحل زير انجام ميشود:

1. انتقال اكسيژن از توده گاز به سمت سطح مشترك گاز مايع
2. انتقال اكسيژن از فصل مشترك به سمت توده مايع
3. واكنش بين اكسيژن و تركيبات آلاينده

از آنجاييكه محاسبه ي ميزان هر يك از الاينده ها بطور جداگانه بسيار دشوار مي باشد،مناسب تر است تا ميزان اين ذرات بطور غير مستقيم محاسبه گردند. به همين جهت از فاكتور CODدر سطح گسترده اي براي تشخيص ميزان آلاينده ها در يك پساب استفاده ميشود.

اندازه گيري اكسيژن شيميايي مورد نياز در محيط اسيدي و توسط دي كرومات ()  بعنوان اكسنده صورت ميكيرد.

نمونه كاستيك دور ريزي كه در اين مطالعه مورد بررسي قرار گرفت،پساب خروجي از جدا كننده ي دي سولفيد واحد مراكس ميباشد. اين پساب در فاز آبي قرار دارد و همچنين مقدار بسيار كمي لكه هاي روغني در آن مشاهده ميگردد.از 2 نمونه پساب دريافتي يكي به رنگ قهوه اي تيره و ديگري به رنگ سبز تيره بودند كه پس از انجام فرايند هاي اكسيداسيون هواي مرطوب بر روي انها،به رنگ زرد روشن تغيير رنگ دادند و از شدت بوي نامطبوع تا حد زيادي كاسته شد.

سيستم آزمايشي پيوسته فرايند WAO: اين سيستم كه در واقع يك واحد پايلوت جريان پيوسته  WAO مي باشد شامل قسمت هاي مختلفي همچون كمپرسور هوا،مخزن كاستيك و هواي فشرده،حمام روغن ،راكتور لوله اي،مبدل حرارتي و جدا كننده مي باشد.

شرح فرايند و نتيجه گيري
در پژوهش حاضر ،استفاده از فرايند پيوسته اكسيداسيون هواي مرطوب جهت تصفيه كاستيك دور ريز واحد مراكس پالايشگاه نفت كرمانشاه مورد بررسي قرار گرفت.ازمايش ها در شرايط عملياتي متفاوتي با اعمال تغييرات بر روي سه پارامتر دما،فشار و دبي حجمي مايع بر روي دو خوراك مختلف انجام پذيرفت.

براي دو نمونه از كاستيك دور ريز با ميزان COD  ،150132 و 137466 ميلي گرم در ليتر آزمايش ها با شرايط عملياتي متفاوتي از دما و فشار و دبي مايع انجام شدند.تأثيرات تغيير دما بر روي COD خوراك اول در فشار و دبي ثابت بررسي گرديد. در 3 دماي متفاوت 130 و 140 و 160ميزان كاهش COD  به ترتيب برابر 32% ،8/35% و 5/43%بدست امد.

كه نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه با افزايش دما ميزان COD در كاستيك دور ريز تصفيه شده كاهش ميابد و بيشترين درصد كاهش در دماي 160مشاهده شد كه 5/43%كاهش در COD را نشان مي دهد. پس در اين سري آزمايش    دماي  160را با توجه به بازدهي بالاتر در اكسيداسيون آلاينده ها ميتوان بعنوان دماي بهينه انتخاب نمود.

در مورد خوراك دوم تاثير 3 متغير دما ،فشار و دبي بر روي COD بررسي گرديد.تغييرات فشار در دما و دبي ثابت نشان داد كه در فشارهاي 8، 12 و 16 Bar ،ميزان كاهش COD به ترتيب 5/32%و37% و3/38%مي باشد.و حداكثر ميزان كاهش COD در دماي ثابت 170 برابر 3/38% در فشار 16 Bar بدست آمد.جهت بررسي تأثير دبي مايع بر روي COD در دما و فشار ثابت دبي در 22 و 40 وml/min 58 كنترل گرديد و در نتيجه ميزان COD به ترتيب 8/60%،6/38%و 3/20% كاهش نشان مي دهد.و بيانگر اين است كه افزايش دبي بر بازده اكسيداسيون اثر نامطلوب دارد و بيشترين كاهش COD را در دبي 22 با 8/60% كاهش مشاهده مي كنيم.به منظور بررسي دما نيز بر آزمايش ها در دبي و فشار ثابت و در دماي 150،165 و   180انجام شد و مقدار كاهش COD در اين شرايط به ترتيب برابر 8/23%و2/39% و54.6% بدست آمد و به اين نتيجه رسيديم كه با افزايش دما مي توان COD پساب را كاهش داد.

حداكثر ميزان كاهش COD در دبي ثابت  ml/min40 در دماي   180 بدست امد كه برابر با 6/54% ميباشد.

و همچنين بوي نامطبوع كاستيك دورريز پس از انجام ازمايش ها حذف شده است.

بطور كلي از مطالب ذكر شده ميتوان نتيجه گيري نمود، كه در اين فرايند افزايش دما و فشار اثر مطلوب بر بازده اكسيداسيون تركيبات آلاينده كاستيك دور ريز،مانند تركيبات گوگردي و مركاپتانها داشته و باعث كاهش COD  پساب مورد مطالعه مي گردد.گرچه تاثير افزايش دما بيش از افزايش فشار مشاهده مي شود كه اين موضوع وابستگي بيشتر واكنش ها را به دما نشان مي دهد. از طرفي ديگر افزايش دبي اثر نامطلوب بر بازدهي اكسيداسيون بر جاي مي گذارد و همچنين موجب كاهش زمان ماند در راكتور مي گردد كه هر دو عامل ذكر شده در كاهش بازدهي اكسيداسيون بطور مؤثري نقش دارند.

پيشنهادات:

با توجه به كارايي بالاي سيستم پايلوت ساخته شده در اين تحقيق در حذف بوي كاستيك دور ريز،به نظر ميرسد ساخت يك واحد كوچك جهت تصفيه كاستيك دور ريز شركت پالايش نفت كرمانشاه با استفاده از نتايج اين تحقيق كاملا امكان پذير است و نيازمند سرمايه گذاري بالايي نميباشد.استفاده از راكتور لوله اي  هزينه هاي بالاي ناشي از فشار نسبتا بالا و زمان ماند طولاني اين فرايند را تا حد زيادي مرتفع ميسازد.

البته هدف از اين تحقيق حذف بوي كاستيك دور ريز بوده و به صفر رساندن مقدار COD به هيچ وجه مورد نظر نبوده است.

 پس از انجام فرايند اكسيداسيون هواي مرطوب،تصفيه بيولوژيكي پساب اين فرايند براي به صفر رساندن مقدار COD لازم  ميباشد.اين در حالي است كه بدون استفاده از فرايند اكسيداسيون هواي مرطوب كار تصفيه سيستم بيولوژيكي بسيار سنگين و حتي غير ممكن خواهد بود.

با استناد به نتايج بدست  آمده از اين تحقيق به كارگيري نسبت هاي هوا به مايع بيشتردر دماي بالاتر و به تبع آن در فشاري بالاتر از انچه در اين تحقيق بود سبب افزايش كارايي اين سيستم خواهد شد.لكن،نظر به حذف بوي كاستيك دور ريز در شرايط فرايندي مورد استفاده در سيستم ازمايشگاهي مورد بحث،اگر هدف از ساخت واحد صنعتي صرفا حذف بو باشد،نيازي به شدت فرايندي بالاتري نميباشد.