مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

بهینه‌سازی چند پارامتری عملکرد واحد تصفیه گازهای انتهایی: چارچوبی مبتنی بر شبیه‌سازی برای کنترل انتشار و بازدهی فرآیند

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی شیمی- دانشکده مهندسی شیمی و نفت- دانشگاه تبریز- تبریز- ایران
2 کارشناس ارشد- دانشکده مهندسی شیمی و نفت- دانشگاه تهران- ایران
10.22034/ijche.2026.594573.1632
چکیده
واحد تصفیه گازهای انتهایی به‌عنوان بخش نهایی زنجیره بازیابی گوگرد، نقش حیاتی در کاهش انتشار ترکیبات گوگردی و دستیابی به استانداردهای زیست‌محیطی ایفا می‌کند. با وجود مطالعات متعدد، بررسی هم‌زمان و نظام‌مند اثر پارامترهای عملیاتی کلیدی بر عملکرد این واحد و شناسایی نقاط بهینه بهره‌برداری همچنان با خلأ پژوهشی مواجه است. نوآوری اصلی این پژوهش ارائه یک چارچوب یکپارچه شبیه‌سازی–تحلیل حساسیت برای ارزیابی مستقل پارامترهای مؤثر بر ترکیب گاز خروجی و عملکرد برج جذب آمینی در واحد TGTU است، به‌گونه‌ای که بتوان پارامترهای غالب کنترلی را به‌صورت کمی اولویت‌بندی نمود. در این مطالعه، مدل‌سازی کامل واحد TGTU با استفاده از نرم‌افزار Aspen Plus انجام شد و اثر متغیرهایی شامل دبی جرمی خوراک ورودی، نسبت استوکیومتری H₂S/SO₂، دبی تزریق هیدروژن در راکتور هیدروژناسیون، دبی جرمی آمین و دبی کندانس سرد جبرانی به‌صورت سیستماتیک بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزایش نسبت H₂S/SO₂ موجب افزایش ملایم کسر جرمی H₂S و CO₂ در گاز خروجی می‌شود، در حالی که SO₂ به‌دلیل واکنش‌های هیدروژناسیون مؤثر در اغلب شرایط به مقادیر ناچیز کاهش می‌یابد. تحلیل دبی تزریق هیدروژن وجود یک مقدار بهینه را نشان داد که در آن تبدیل SO₂ کامل شده و افزایش بیشتر هیدروژن تنها منجر به اتلاف انرژی و حضور هیدروژن نسوخته می‌شود. افزایش دبی آمین و کندانس سرد جبرانی باعث بهبود تدریجی راندمان جذب و کاهش غلظت ترکیبات گوگردی در گاز خروجی گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Multi-parameter optimization of tail gas treatment unit performance: A simulation-based framework for emission control and process efficiency

نویسندگان English

Alireza Asadzadeh 1
leila khazini 1
Hamed Ataloo 2
1 Department of Chemical Engineering- Faculty of chemical and petroleum engineering- University of Tabriz- Tabriz- Iran
2 Senior Engineer, -Faculty of chemical engineering and petroleum- University of Tehran- Iran
چکیده English

The Tail Gas Treatment Unit (TGTU), as the final section of the sulfur recovery train, plays a vital role in reducing sulfur compound emissions and meeting environmental regulations. Despite numerous studies in this field, a comprehensive and systematic evaluation of the simultaneous effects of key operating parameters on TGTU performance and the identification of optimal operating points still presents a research gap. The main innovation of this study is the development of an integrated simulation–sensitivity analysis framework for the independent and interactive assessment of influential parameters on outlet gas composition and amine absorber performance in a TGTU, enabling quantitative prioritization of dominant control variables.

In this work, a complete TGTU model was developed using Aspen Plus software. The effects of key variables, including feed mass flow rate, H₂S/SO₂ stoichiometric ratio, hydrogen injection rate in the hydrogenation reactor, amine mass flow rate, and cold condensate make-up flow rate were systematically investigated. The results indicated that increasing the H₂S/SO₂ ratio led to a slight increase in the mass fractions of H₂S and CO₂ in the outlet gas, while SO₂ was reduced to negligible levels under most conditions due to effective hydrogenation reactions. Analysis of hydrogen injection revealed the existence of an optimal value at which SO₂ conversion was completed, and further hydrogen increase only resulted in energy loss and unreacted hydrogen in the outlet stream. Increasing the amine and cold condensate flow rates gradually improved absorption efficiency and reduced sulfur compound concentrations in the treated gas.

کلیدواژه‌ها English

Tail Gas Treatment Unit (TGTU)
Amine Absorption
Sensitivity Analysis
Sulfur Recovery
Process Optimization
Environmental Emissions

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 03 آبان 1405