مدل‌سازي و شبيه‌سازي فرايند سوپركلاوس با استفاده از نرم‌افزار اسپن پلاس

Modeling and Simulation of Super-Claus Process by Aspen-Plus Software

حذف هيدروژن سولفيد از جريان هاي گاز اسيدي اهميت زيست محيطي بالايي دارد. فرايند كلاوس متداول‌ترين فرايند بازيابي گوگرد از جريان‌هاي گاز اسيدي حاوي هيدروژن‌سولفيد است كه از دو بخش حرارتي و كاتاليستي تشكيل شده است. ميزان بازيابي گوگرد در فرايند كلاوس، با توجه به مقررات زيست‌محيطي سخت گيرانه ، مطلوب نيست و نياز است از فرايندهايي با بازيابي گوگرد بيشتر مانند فرايند سوپركلاوس استفاده شود. در اين فرايند، علاوه بر راكتورهاي كاتاليزوري كلاوس از يك راكتور حاوي كاتاليزور سوپركلاوس در انتهاي فرايند استفاده مي‌گردد. در راكتور سوپركلاوس، واكنش اكسيداسيون مستقيم هيدروژن‌سولفيد به گوگرد عنصري انجام مي‌شود كه مي‌تواند بازيابي گوگرد را تا %99 افزايش دهد. در اين تحقيق يك فرايند سوپركلاوس شبيه‌‌سازي شده است. بدين منظور، ابتدا شبيه‌سازي حالت‌پاياي فرايند كلاوس در نرم‌افزار اسپن‌پلاس انجام گرفته است و نتايج شبيه‌سازي با داده‌هاي صنعتي مقايسه شده است. سپس، با جايگزيني كاتاليزور بستر آخر فرايند كلاوس با مقدار مناسب كاتاليزور سوپر كلاوس و همچنين تغيير در شرايط عملياتي، فرايند سوپركلاوس شبيه‌سازي شده است. براي اعتبار سنجي مدل‌سازي، نتايج شبيه‌سازي فرايند كلاوس با داده‌هاي صنعتي مقايسه شده كه خطاي قابل قبولي را نشان مي‌دهد؛ همچنين، نتايج شبيه‌سازي فرايند سوپركلاوس نشان مي‌دهد كه بازيابي گوگرد از%94/95 براي فرايند كلاوس، به %5/98 در فرايند سوپركلاوس افزايش يافته و ميزان هيدروژن سولفيد موجود در گاز پسماند از ppm4340 به ppm 63/0 كاهش يافته است.

Hydrogen-sulfide removal from acid gas streams is of high environmental importance. Claus process is a well-known commercial method for sulfur recovery of acid gas streams containing hydrogen sulfide. This process is divided into thermal and catalytic sections. Currently, Claus process cannot satisfy the new strict environmental regulations, and it is necessary to use more efficient technologies such as the Super-Claus process. In this process, a reactor is added at the end of Claus process containing Super-Claus catalyst. In Super-Claus reactor, direct oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur is carried out which increases the sulfur recovery up to 99%. In this research, a Super-Claus process has been simulated using Aspen-Plus software. For this purpose, at first, the steady state simulation of the Claus process has been carried out , and the simulation results have been compared with industrial data. Then, the last reactor of Claus process is replaced by a Super-Claus reactor, and the process is simulated based on Super-Claus operating conditions. The simulation results of the Claus process show a good agreement with the industrial data. Moreover, the sulfur recovery efficiencies of the Super-Claus and Claus processes have been estimated as 98.5% and 95.94%, respectively. Also, hydrogen sulfide concentrations in the tail gas stream are 4340 ppm for Claus process and 0.63 ppm for Super-Claus process.