بررسی پدیده کف در برج جذب پالایشگاه گاز با روش بررسی سطح پاسخ و تعیین موثرترین ضد‌کف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ایلام، ایران

2 معاونت فناوری و روابط بین‌الملل، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

کف‌زایی یکی از اصلی‌ترین مشکلات در پالایش گاز است. به منظور حذف این پدیده نامطلوب از محلول شیمیایی به نام ضد‌کف استفاده می‌شود. این تحقیق با هدف بررسی و تعیین میزان بهینه پارامترهای موثر بر کف‌زایی و تعیین بهترین ضد‌کف در برج جذب پالایشگاه گاز ایلام انجام شده است. به این منظور طراحی آزمایش سطح پاسخ برای بررسی تاثیر متغیرهای موثر مانند غلظت آمین، شدت جریان گاز و دما و برهم‌کنش بین آنها بر میزان کف به عنوان پارامتر هدف به‌کار گرفته شد. آزمایش‌ها با محلول متیل‌دی‌اتانول‌آمین و با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری میزان کف انجام شد. مدل درجه دوم برای تعیین ارتباط بین متغیرها و تابع هدف حاصل شد. نتایج، صحت مدل به‌دست آمده را اثبات نمود و نشان داد که میزان کف شدیداً به دما بستگی دارد. کمترین میزان کف (شرایط بهینه عملیاتی) در غلظت آمین19/35 در صدوزنی، شدت جریان گاز L/min 63/1 و دما C°21/40 به‌دست آمد. در شرایط بهینه، آزمایش‌ها برای تعیین بهترین ضد‌کف برروی دو نوع ضد کف با پایه سلیکونی (7133 SAG و 220 SAG) و دو نوع با پایه الکلی (-1415 KX و -30 PN) انجام شد. در شرایط یکسان بهترین عملکرد با 7133 SAG به‌دست آمد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Foaming Phenomenon in the Absorption Tower of Gas Refinery Using Response Surface Methodology and Determining the Effective Antifoam

نویسندگان [English]

  • Tavan Kikhavani 1
  • Majid Sademirinejad 1
  • Tavakol Moghadam 2
1 Chemical Engineering Department, Faculty of Engineering, Ilam university, Iran
2 Deputy of Technology and International Affairs, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran
چکیده [English]

Foaming phenomenon is one of the main problems in the gas refining process. Antifoams can be used for solving this undesirable problem. The current study was carried out with the aim of determining the optimum amount of effective parameters on foaming phenomenon in the absorption tower of Ilam gas refinery. An experimental design was used to quantify the effects of variables, including the amine concentration, the gas flow rate, and temperature, on amount of foam as response. The experiments were carried out using MDEA and foam measuring apparatus. A quadratic model was developed to correlate the relationship between variables and the response. The results demonstrated the accuracy of the model and show that the foaming strongly depended on temperature. The optimum operating condition with the less amount of foam can be obtained with an amine concentration of 35.19 (wt.%), gas flow rate of 1.63 (L/min), and temperature of 40.21 (°C). The best antifoam was determined among four different kind of antifoam i.e., silicon based (SAG 7133 and SAG 220) and alcohol based (KX-1415 and PN-30) in the optimum operating condition. SAG 7133 was chosen as the most effective antifoam.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foaming
  • Antifoam
  • Adsorption Process
  • Response Surface Methodology
  • Amine

[1]. عروجی ر.، وطنی ض.، "بررسی آلودگی در سیستم‌های آمینی و مشکلات آن،" مدیریت برنامه‌ریزی تلفیقی شرکت ملی نفت ایران، 1393.##

[2]. Veldman R. , “Alkanolamine solution corrosion mechanisms and inhibition from heat stable salts and CO2,” Paper No. 496, Nace Corrosion 2000.##

[3]. Rooney P. C.  and DuPart M., “Corrosion in alkanolamine plants: causes and minimization,” Paper No 494, Nace Corrosion 2000.##

[4]. Vonphul S. and Stern L., “Antifoam_What Is It?,” Laurance Reid Gas Conditioning Conference., Norman, OK, 2005.##

[5]. امیری ا.، حقیقی اصل ع. و احسانی م. ر.، “نسبت بهینه فیلتراسیون جریان برگشتی در فرآیند شیرین‌سازی گاز برای ممانعت از پدیده کف‌کنندگی”، یازدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، تهران، 1385.##

[6]. Abdolahi F., Moosavian M. A. and Vatani A., “The mechanism of action of antifoams,” Journal of Applied Science, Vol. 5, pp. 1122-1129, 2005.##

[7]. Hofer R., Jost F. and Schuwug er J. M., “Foams and foam control,” Encyclopedia of industrial chemistry, Wiley- VCH Weinheim, 2000.##

[8]. Kocozo K. and Quinn D. G., “Low foaming gas processing compositions and used thereof,” US patent NO. 7678835, 2010.

[9]. Hill C. and Eastoe J., “Foams: from nature to industry,” Advances in Colloid and Interface Sci., doi: 10.1016/j.cis.2017.05.013, 2017.##

[10]. Miller C. A., “Antifoaming in aqueous foams,” Current Opinion in Colloid & Interface Sci., Vol. 13, PP. 177–182, 2008.

[11]. Company Momentive, “Performance SAG7133,” https://www.momentive.com/products/show-technical-datasheet.aspx?id=14332, 2015.##

[12]. Cummings L., “Control of foaming in amine systems,” D-Foam, Incorporated, 2007. ##

[13]. Ratman I., Kusworo T. D. and Ismail A. F., “Foam behaviour of an aqueous solution of piperazine- N-Methyldiethanolamine (MDEA) blend as a function of the type of impurities and concentrations,” Internat. J. of Waste Resources, Vol. 1, PP. 8-14, 2011.##

[14]. Yanicki G. and Trebble M. A., “Experimental measurements of foaming tendencies in aqueous gas sweetening solutions containing mdea over a temperature range of 297–358k and a pressure range of 101–500 kPa,” Chem. Eng. Commun. Vol. 193, PP. 1151–1163, 2006.##

[15]. Kikhavani T., Ashrafizadeh S. N. and Van der Bruggen B., “Identification of optimum synthesis conditions for a novel anion exchange membrane by response surface methodology,” J. Appl. Polym. Sci., Vol. 131, pp.39888-39904, 2014.##

[16]. Montgomery D. C., “Design and analysis of experiments,” Wiley., New York., 3th ed., 1991.##

[17]. Bas D. and Boyaci I. H., “Modeling and optimization I: usability of  response surface methodology,” J. Food Engine., Vol. 78 ,pp. 836–845, 2007.##

[18]. Lizama C., Freer J., Baeza J. and Mansilla H. D., “Optimized photodegradation of reactive blue 19 on TiO2 and ZnO suspensions,” Catalysis Today., Vol. 76, pp. 235-246, 2002.##

[19]. Murugesan K., Dhamija A., Nam I. H., Kim Y. M. and Chang Y. S., “Decolourization of reactive black 5 by laccase:Optimization by response surface methodology,” Dyes and Pigments., Vol. 75, pp.176-184, 2007.##

[20]. Myers R. H. and Montgomery D. C., “Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments,” Wiley., New York., 1995.##

[21]. Yusoff R., Shamiri A., Aroua M. K., Ahmady A., Shafeeyan M.S ., Lee W. S. and Lim S. L., Burhanuddin S.N.M., “Physical properties of aqueous mixtures of N-methyldiethanolamine (MDEA) and ionic liquids,” Journal of Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 20, pp. 3349–3355, 2014.##

[22] Bikerman J. J. , “Formation and Structure,” Foams New York., Springer-Verlag., Chap. 2., pp. 24–25, 1973.##

[23]. صدیقی س، سیف محدثی ر، "مدل فرایند جذب دی‌اکسید‌کربن در برج‌های آکنده به‌وسیله محلول 2- آمینو 2- متیل 1- پروپانول،" نشریه پژوهش‌های کاربردی در شیمی، سال ششم، شماره چهارم، زمستان91.##