مدل‌سازي سينتيكي و بهينه‌سازي كوره واكنش واحد بازيافت گوگرد پالايشگاه‌هاي گازي

Kinetic Modeling and Optimization of Sulfur Recovery Reaction Furnace for Gas Refineries

قسمت اعظم تبديل سولفيد هيدروژن به گوگرد در كوره واكنش فرايند بازياقت گوگرد انجام مي‌شود و اين مرحله نقش بسيار مهمي در تعيين تركيب درصد خروجي واحد كلاوس دارد و عملكرد تجهيزات عملياتي پايين دست را تحت تاثير قرار مي-دهد. بنابراين شناخت واكنشهاي صورت پذيرفته در كوره واكنش نقش حياتي در مدلسازي و تعيين شرايط بهينه فرايند دارد. در اين مطالعه با به‌كارگيري داده‌هاي صنعتي پالايشگاه هاي گازي كشور، شبكه واكنش بهينه‌اي جهت مدل‌سازي دقيق اين كوره واكنش‌ها معرفي گرديد. با توجه به حضور كربن دي سولفيد در خروجي كوره واكنش‌هاي پالايشگاه‌هاي گازي، واكنش تشكيل اين ماده از ميان سه مسير معرفي شده شناسايي و ضرايب سينتيكي آن گزارش شد. نتايج بيانگر اين مطلب است كه شبكه واكنش معرفي شده براي مدل‌سازي كوره واكنش پالايشگاه‌هاي گازي از دقت مناسبي در تخمين غلظت‌هاي خروجي برخوردار است به‌طوريكه درصد خطاي متوسط مدل با داده‌هاي صنعتي ۹/۹۰% محاسبه شد. همچنين با به‌كارگيري شبكه واكنش به‌دست آمده و مدل توسعه داده شده براي پالايشگاه‌هاي گازي، شرايط عملياتي كوره واكنش در اين بخش بهينه شدند.

In the Claus sulfur recovery units, the major part of hydrogen sulfide conversion to elemental sulfur takes place in the reaction furnace. A reaction furnace determines the effluent concentration of Claus process and influences the performance of downstream equipments. Consequently, understanding the reactions taking place in the reaction furnace has a critical role in the modeling and optimizing Claus process. In this study, an optimum reaction scheme was introduced for accurate modeling of the reaction furnaces using industrial data from refineries. Due to the presence of carbon disulfide in the reaction furnaces effluent of gas refineries, the formation reaction of this substance was investigated using three possible routes; moreover, the kinetic coefficients were reported. The results show that the model has reasonable precision in prediction of outlet concentration, so that the mean absolute percentage error was 9.90%. By applying the developed kinetic model and the reaction scheme, operating conditions of the reaction furnace of gas refineries were optimized.