پروژه کارآموزی کاتالیست پمپ کمپرسور

کاتالیست:

اولین بار در سال 1835 بوسیله برزلیوس شیمیدان نامدار سوئدی برای دسته ای از مواد انتخاب گردید که امروزه نقش حیاتی دارند.

کاتالیست ها موادی هستند که سبب تسریع و یا کاهش فعل و انفعالات شیمیایی میگردند. بعبارت دیگر کاتالیست ماده ای است که سرعت یک فعل و انفعال شیمیایی را که امکان عملی شدن آن از لحاظ ترمودینامیکی محقق شده است چندین برابر می کند و واکنش را درجهت بدست آوردن ترکیب مورد نظر بنحو مطلوب هدایت می کند و در جهت رسیدن به محصول مسیری را انتخاب می کند که با انرژی اکتیواسیون کمتری همراه باشد و با وجود شرکت در فعل و انفعال در خاتمه عمل از لحاظ شیمیایی بدون تغییر باقی می ماند.

کاتالیست در صورت افزایش سرعت واکنش و فعل و انفعال ، کاتالیست مثبت نامیده می شود، ممکن است کاتالیست در فعل و انفعال نقش بازدارنده داشته باشد که باعث کاهش فعل و انفعال شده و به کاتالیست منفی معروف است.

نکته مهم آنکه کاتالیست فقط سرعت یک فعل و انفعال شیمیایی را برای رسیدن به حالت تعادل افزایش می دهد ولی نمی تواند حد تعادل را در جهت بدست آوردن محصول بیشتر تغییر دهد.

تقسیم بندی کاتالیستها:

1- کاتالیستهای همگن : در این نوع مواد تشکیل دهنده فعل و انفعال با هم تشکیل یک فاز را می دهند مانند اکسیداسیون گاز ایندرید سولفورو در حضور گاز اکسید ازت در تهیه اسید سولفوریک ، که کاتالیست و مواد ترکیب شونده هر دو فاز گازی بودند.

ممکن است فعل و انفعال در فاز مایع صورت گیرد که در فاز مایع وجود یونهایH+ و OH- باعث تسریع واکنش می شود مانند الکیلاسیون که در آنها از ترکیب ایزوبوتان با مولکولهای الفینی در حضور کاتالیست اسید سولفوریک ترکیباتی با عدد اکتان بالا بدست می آید.

2- کاتالیستهای ناهمگن : در این نوع کاتالیست مواد تشکیل دهنده فعل و انفعال با همدیگر هم فاز نیستند و معمولاً کاتال جامد بوده و فعل و انفعال در فاز بخار یا مایع انجام می شود مانند کاتالیستهای واحدهای آیزوماکس و هیدروژن .

ساختمان کاتالیست ناهمگن :

از دو قسمت پایه کاتالیست و فلز کاتالیست تشکیل یافته است.

پایه کاتالیست: 

 نقش نگهدارنده یا حمل کننده کاتالیست را دارد و از یک ساختمان محکم و متخلخل تشکیل شده است و جنس آن یکی از مواد شیمیایی زیر است :

 اکسید سیلیس(سیلکا)

 اکسید آلومینیم (آلومینا)

مخلوطی از دو اکسید بالا ( آلومینو سیلکا)

خواص پایه کاتالیست :

 باید توجه کرد که پایه کاتالیست در فعل و انفعال شرکت میکند و مخصوصاً در واکنشهای زیر نقش اساسی به عهده دارد:

کراکینگ کاتالیستی      

ایزومراسیون    

الکیلاسیون            

پلیمراسیون و عکس آن     

نقش عمده پایه کاتال در واکنش های شیمیایی شکستن پیوند کربن - کربن در ساختمان مولکولی هیدروکربورها است و قدرت شکستن باندها رابطه مستقیم با مقدار اسیدی بودن یا خاصیت اسیدیته پایه دارد.

معمولاً پایه هایی که احتیاج به خاصیت اسیدی ضعیف داشته باشند از جنس سیلکا و پایه خاصیت اسیدی قوی از نوع آلومینا و خاصیت شدیداً اسیدی مخلوطی از آنها استفاده میشود. واحد آیزوماکس که به منظور شکستن مولکولهای سنگین است پایه کاتالیست از نوع مخلوط است که به نسبت های متغییر از آن بدست می آید و به دو صورت طبیعی و مصنوعی وجود دارد؛ نوع طبیعی آن به نامهای مختلف مانند (( بنتونایت)) و (( اسکانایت)) ناميده می شوند و نوع مصنوعی را با توجه به مصرف با مخلوط متناسبی از دو اکسید می سازند.

در تحقیقات به عمل آمده مخلوطی از سیلکا/الومینا به نسبت 84/16 تا 70/30 بهترین اکتیویته را به عنوان کاتالیست دارد.کاتالیست آلومینا سیلیکا به عنوان دهنده پرتون و پذیرنده عامل هیدروکسیل معروف است.

مورد دیگری که در پایه کاتالیست اهمیت دارد مقدار سطح پایه است زیرا فلز فعال و اصلی کاتالیست را بایستی بتوان در سرتاسر ساختمان آن پخش و توزیع نمود، پس براساس مقدار فلز فعال مورد نظر در سطح کاتالیست مقدار سطح پایه را انتخاب  می نمایند.

 فلز فعال:  

فلز فعال یا نقاط فعال کاتالیست عمدتاً عملیات هیدروژناسیون یعنی هیدروژن دادن و دی هیدروژناسیون یا هیدروژن گیری را در واکنش به عهده دارند؛ پس هر چقدر نقاط فعال فلزی روی پایه بیشتر باشد عملیات بیشتر و سریعتر می شود. این فلزات براساس نوع واکنش ها بسیار متنوع اند و از فلزات گرانبها پلاتنیم ،تنگستن، نقره تا فلزات کم ارزش مانند نیکل، مس، روی، آهن و کرم تشکیل یافته اند.

فلزات فعال به صورت کریستالها لایه نازک و اندازه های خیلی کوچک در حد اندازه اتمی فلز میباشد و بصورت یکنواخت و کامل روی پایه است.

معمولاً اندازه فلز از 8 آنگسترم تا 100 آنگسترم تغییر     می کند؛ کاتالیستهای خیلی فعال بین 20 تا 40 آنگسترم کریستال دارند و به بهترین اندازه حدود 24 آنگسترم است.

در ضمن کاتالیستها بعلت خلل و فرج سطح بسیار وسیعی برای تماس با مواد واکنش دهنده دارند که در کاتالیستهای واحد هیدروکراکر برای هر گرم کاتالیست حدوداً 250 متر مربع سطح تماس وجود دارد و با این مساحت زیاد امکان انجام واکنش بطور کامل بوجود می آید. چون ازجمله راههاي افزایش سرعت واکنش ازدیاد سطح تماس مواد واکنش دهنده با سطح کاتال است.

فعال کننده های کاتالیست:

 پس از مدتی از سرویس گذاشتن کاتال لایه ای از کک برروی سطح کاتالیست می نشیند و از میزان فعالیت و سایر خواص با ارزش آن کاسته و در نتیجه عمر کاتالیست را کوتاه می کند و همچنین یک کاتالیست در سرویس عملیاتی همواره در معرض سمومی قرار دارد که به همراه خوراک وارد سیستم می گردد و با کاتالیست مجاور می گردد.

به منظور مقاوم نمودن کاتالیست در برابر این عوامل مواردی به ساختمان کاتالیست افزوده می شود که آنها تسریع کننده یا فعال کننده گویند و کاتالیست حاصل را  به  promoter شده  می نامند.

مقدار پرومتر اضافه شده به کاتالیست حدی دارد که سازنده های کاتالیست از طریق تجزیه و آزمایش بدست می آورند.

بطور مثال در کاتالیست سولفورزدایی هیدروژن، فلز اصلی مولیبدنیم بوده و پرومتر آن فلز کبالت میباشد و یا در ازت زدایی که فلز اصلی مولیبدنیم بوده از نیکل به عنوان پرومتر استفاده میشود.

خواص فیزیکی کاتالیست :

1- وزن مخصوص توده  :  

 این خاصیت مشخص کننده میزان بارگیری یا شارژ کاتالیست در راکتور می باشد و آگاهی از آن جهت تامین وزن لازم کاتالیست برای راکتورها حائز اهمیت است.

2- مقاومت مکانیکی ( سختی ) کاتالیست :  

 این خاصیت مبین این است که کاتالیست باید دارای استحکام باشد و در مقابل خرد شدن مقاومت نماید تا بتواند در مقابل کلیه تنشهای مکانیکی پیش بینی شده یا اظطراری کیفیت خود را حفظ نماید.

3- سطح آزاد کاتالیست :  

 سطحی از کاتالیست است که در واکنش شرکت می کند و به عبارتی دیگر سطحی است که در معرض جریان عمل کننده ها یا رانکتانها قرار می گیرد.

 در استفاده از فلزات گرانبها بعنوان کاتالیست که هم از نظر وزنی کم مصرف شوند و هم از نظر سطح آزاد دارای حداکثر سطح باشند دو راه حل ارائه شده است :

الف )  کاتالیست بصورت متخلخل و دارای منافذ و خلل و فرج ساخته شود و چه بهتر که این عمل را روی یک فلز کم ارزش بوجود آورده و سپس از مساحت فوق العاده زیاد حاصل استفاده گردد.

ب )  ذرات فلز گرانبها را تا حداکثر ممکن خرد نموده ( در حد انگسترم ) و در این سطح زیاد رسوب داد. پس با توجه به موارد بالا متوجه می شویم که کاتالیست از دو قسمت پایه و فلز گرانبها تشکیل شده است.

4- حجم خلل و فرج:  

 برای نفوذ و یا پخش واکنش کننده به داخل کاتالیست قبل از مرحله جذب باید حجم خلل و فرج زیاد باشد تا عمل به خوبی صورت گیرد.

5- شکل هندسی کاتالیست:  

این خاصیت بستگی به نوع راکتورها، نوع عملیات واحد عملیاتی و غیره دارد.

انواع شکل کاتال :

Spherical کروی

بی شکل

Tablet قرص

Extrudate دانه برنجی

Cylindrical استوانه توخالی

Pellet استوانه تو پر

6- اندازه ذرات کاتالیست :  

کاتالیستها با اندازه های مختلف ساخته می شوند که قطر ذرات به اندازه 4/1 ، 8/1 ، 16/1 ، 20/1 اینچ معمول است . کاتالیستهای ریزتر فعالترند و مقدار بیشتری با حجم ثابت در راکتور بارگیری می شوند و کاتالیستهای درشتتر معمولاً به عنوان پایه در زیر کاتالیست ریز شار می شوند.

اندازه کاتالیست روی اختلاف فشار راکتور موثر است ، کاتالیست با قطر 16/1 اختلاف فشاری حدود دو برابر کاتالیستی به قطر 8/1 در هر متر از بستر کاتالیست ایجاد می کند.

مكانيزم انجام عمليات در سطح كاتاليست :

طي چهار مرحله كامل مي گردد:

اول : جذب تركيبات روي سطح كاتاليست توجه شود، كه اين جذب از نوع شيميايي ميباشد.

دوم : ايجاد تركيبات واسطه راكتانها با سطح كاتالیست، اين تركيبات واسطه با فلز فعال كاتالیست صورت مي گيرد.

سوم : انجام واكنش بين تركيبات واسطه در سطح كاتاليست.

چهارم : دفع تركيبات حاصله از واكنش از سطح كاتاليست.

عمل نفوذ : 

 پدیده ای است که تمایل به یکسان نمودن غلظت در یک سیستم نفوذ کننده / نفوذ پذیر دارد و چون مولکولها هیدروکربوری عمل کننده در سطح کاتالیست به سرعت در اثر واکنش از بین می رود در این محل غلظتشان از سایر نقاط کمتر می شود پس یک جریان مداوم نفوذی به طرف سطح کاتالیست بوجود می آید که به آن انتشار داخلی گویند و لازمه شروع واکنش کاتالیستیکی است.

دانلود پروژه کارآموزی کاتالیست پمپ کمپرسور

فهرست مطالب

کاتالیست:

تقسیم بندی کاتالیستها:

ساختمان کاتالیست ناهمگن :

پایه کاتالیست:

خواص پایه کاتالیست :

 فلز فعال: 

فعال کننده های کاتالیست:

خواص فیزیکی کاتالیست :

1- وزن مخصوص توده  : 

2- مقاومت مکانیکی ( سختی ) کاتالیست : 

3- سطح آزاد کاتالیست : 

4- حجم خلل و فرج: 

5- شکل هندسی کاتالیست: 

انواع شکل کاتال :

6- اندازه ذرات کاتالیست : 

عمل نفوذ :

عوامل موثر بر فعالیت کاتالیست :

1- غلظت مواد عمل کننده، غلظت مواد حاصل از عمل و غلظت ناخالصیها .

2- درجه حرارت سیستم :

3- وزن مولکولی ترکیب شونده :

4- سرعت حجمی جریان در ساعت :

خواص اصلي يك كاتاليست :

فعاليت كاتاليست :

قدرت انتخاب :

درجه ثبات  :

تکنولوژی ساخت کاتالیست

ب) افزودنی ها  :

ج) مرحله نهایی : انتصاب فلز فعال روی پایه :

مکانیزمهای غیر فعال شدن کاتالیست :

 

رسوب گرفتن:

مسموم شدن :

 درهم ادغام شدن :

 

تصعید  :  

برسی اثرات ترکیبات فلزی:

بررسی اثرات ازت در راكتورها :

ازت به صورت مولکولی :

مواد آلی نیتروژندار :

بررسی اثرات کلر:

تاثیر اکسیژن بر سیستم راکتورها:

 

تاثیر آب مقطر تزریقی:

بررسی اثرات حدود نقطه جوش خوراک:

تاثیر فشار راکتور :

تاثیر فشار جزء هیدروژن:

تاثیر درجه خلوص گاز هیدروژن تامینی:

میزان گاز گردشی :

احیاء کاتالیست واحد آیزوماکس:

عملیات اولیه :

مراحل احیاء کاتالیست :

تخلیه گاز خروجی از بدنه راکتورها:

واكنشهاي بستر كاتاليست:

 

فرآيند آيزوماكس:

قسمتهای اصلی High presser  :

قسمتهای اصلی Low presser  :

خوراک واحد آیزوماکس :

کمپرسورها:

  کمپرسورهای بوستر :

کمپرسور ریسایکل(کمپرسور گاز گردشی) :

ورود مواد به واحد ایزوماکس :

راكتورها :

Power recovery torbin :

برج            :debutanizer

عمليات در برج Feractionator :

متغیرهای عملیاتی هایدروکراکر

شیمی نفت و هیدروکربورها :

ایزومری      :

کاربرد پارافین ها :

تولید ایزومر:

آلکیلاسیون :

2-1- نفتن ها (سیکلو پارافینها) :

موارد استفاده نفتن ها :

3-1- آروماتیکها :

موارد کاربرد و عدم کاربرد آروماتیکها :

4-1- مواد آسفالتینی :

5-1- الفینها (آلکنها):

ترکیبات اکسیژندار نفت خام :

ترکیبات گوگرددار:

مشخصات فلزی نفت خام :

ترکیبات ازت دار نفت :

   مبدل هاي حرارتي  ( Heat  exchangers ):

مبدل ها را مي توان طبق معيارهاي زير طبقه بندي كرد :

دسته بندي مبدل هاي گرمايي :

مبدل هاي لوله اي :

مبدل هاي گرمايي دو لوله اي :

اجزاي اصلي مبدل هاي پوسته – لوله اي:

انواع پوسته :

انواع دسته لوله ها :

مبدل هاي گرمايي لوله اي حلزوني شكل :

مبدل هاي گرمايي صفحه اي :

مبدل هاي صفحه اي واشردار :

مزاياي استفاده از مبدل هاي واشري :

مبدل هاي گرمايي صفحه اي حلزوني :

مبدل گرمايي لاملا:

مبدل هاي گرمايي با سطوح پره دار :

مبدل هاي صفحه اي پره دار:

مبدل هاي گرمايي لوله اي پره دار :

برج ها :

برجهای سینی دار:

انواع سيني ها :

1- سيني هاي مشبك (sieve tray )

2- سيني هاي فنجاني (bubble cap trays ) :

3- سيني هاي شيردار ( floating cap trays or valve trays ) :

فواصل سيني ها از يكديگر :

برج هاي آكنده ( packed columns ) :

برج هاي ديواره مرطوب ( wetted wall )

برجهاي پاششي ( spray chamber , shower trays )

برجهاي پرشده ( packed columns ) :

پكينگ ها :

كوره  FURNANCES:

مشعل (burner ):

دودكشSTACK  :

انواع كورها:

 لوله هاي عمودي يا افقي :

كوره استوانه اي – عمودي با بخش جابجايي متقاطع(Vertical cylindrical) :

شيرها VALVES:

انواع مختلف شيرها :

پمپ ها PUMPS :

اساس كار توربو پمپ ها :

تقسيم بندي توربوپمپ ها :

مشخصات اصلي پمپهاي رفت و آمدي :

كمپرسور ها COMPRESSORS :

كاربردهاي كمپرسورها :

كمپرسورهاي رفت وبرگشتي :

كمپرسور هاي گريز از مركز يا سانتريفوژ :