آموزش جذب و سلب گاز در مهندسی شیمی

سرفصل ها و درس ها

معرفی Introduction

• به دوره خوش آمدید! Welcome to the Course!

• معرفی Introduction

• الزامات Requirements

• عمومی توصیه می شود Recommended Public

• مواد مرجع Reference Material

بررسی انتقال جمعی Mass Transfer Review

• بخش 2 - مقدمه Section 2 - Introduction

• 2.1 تعادل 2.1 Equilibrium

• تعادل چیست؟ What is Equilibrium?

• فشار بخار Vapor Pressure

• فشار جزئی Partial Pressure

• قانون رائول Raoult’s Law

• حلالیت گاز در مایعات - بررسی اجمالی Gas Solubility in Liquids - Overview

• تجزیه و تحلیل حلالیت گاز Gas Solubility Analysis

• قانون هنری Henry’s Law

• 2.2 انتشار و همرفت 2.2 Diffusion & Convection

• Flux چیست؟ What is Flux?

• جا چیست؟ شار انتشار What is Ja? Diffusion Flux

• دیفیوژن چیست؟ What is Diffusion?

• قانون فیک Fick's Law

• کاربردهای مهندسی برای انتشار Engineering Applications for Diffusion

• مورد A - ضد انتشار هم مولار (EMD) Case A - Equimolar Counter-Difussion (EMD)

• تمرین شماره 01 - EMD Exercise#01 - EMD

• مورد B - انتشار تک مولکولی (UMD) Case B - Unimolecular Diffusion (UMD)

• تمرین شماره 02 - UMD Exercise#02 - UMD

• همرفت Convection

• 2.3 انتقال جرم بین فازی 2.3 Interphase Mass Transfer

• منحنی توزیع تعادل Equilibrium Distribution Curve

• مفهوم فیلم Film Concept

• نظریه دو فیلم Two-Film Theory

• تئوری دو فیلم و منحنی حلالیت تعادل Two-Film Theory and Equilibrium Solubility Curve

• تحلیل فرآیند انتقال جرم با استفاده از نظریه دو فیلم Analysis of Mass Transfer Process using Two-Film Theory

• ضرایب MT فیلم Film MT Coefficients

• MTC محلی: kx، ky Local MTC: kx, ky

• ضرایب انتقال جرم و همبستگی Mass Transfer Coefficients & Correlations

• ضرایب انتقال جرم کلی Overall Mass Transfer Coefficients

• محلی در مقابل کلی (MTC) Local vs. Overall (MTC)

• مقاومت در برابر انتقال جرم Mass Transfer Resistance

• تجزیه و تحلیل حلالیت گاز Analysis of Gas Solubility

• بخش 2 - بسته شدن Section 2 - Closure

جذب گاز Gas Absorption

• مقدمه ای بر جذب گاز Introduction to Gas Absorption

• جذب چیست؟ What is Absorption?

• نامگذاری در جذب Nomenclature in Absorption

• نمونه های جذب گاز Gas Absorption Examples

• جذب فیزیکی در مقابل شیمیایی Physical vs. Chemical Absorption

• محدوده دوره Scope of the Course

• دفع و پاکسازی Desorption & Stripping

• نمونه های برهنه کردن Stripping Examples

• مطالعه موردی - گاز آمین که گاز ترش شیرین کننده AKA را درمان می کند Case Study - Amine Gas Treating AKA Sweetening Sour Gas

• تجهیزات و عملیات (جذب و جداسازی) Equipment & Operation (Absorption and Stripping)

• نوع تجهیزات - پراکندگی گاز-مایع و مایع-گاز Type of Equipment - Dispersion of Gas-Liquid and Liquid-Gas

• ستون اسپری Spray Column

• ستون حباب Bubble Column

• معرفی ستون بسته بندی شده Packed Column Intro

• معرفی ستون سینی Tray Column Intro

• مراحل طراحی Design Steps

• انتخاب حلال Solvent Selection

• انتخاب حلال - حلالیت در گاز Solvent Selection - Gas Solubility

• انتخاب حلال - فرار Solvent Selection - Volatility

• انتخاب حلال - خورندگی Solvent Selection - Corrosiveness

• انتخاب حلال - هزینه Solvent Selection - Cost

• انتخاب حلال - ویسکوزیته Solvent Selection - Viscosity

• انتخاب حلال - ایمنی Solvent Selection - Safety

• انواع عملیات Types of Operations

• تک مرحله در مقابل چند مرحله Single vs. Multiple Stages

• بسته شدن جذب گاز Gas Absorption Closure

سینی ستون - جاذب Tray Column - Absorbers

• بخش 4 - مقدمه Section 4 - Introduction

• 4.1 مقدمه ای بر ستون های سینی 4.1 Introduction to Tray Columns

• مقدمه ای بر ستون های سینی Introduction to Tray Columns

• 4.2 تجهیزات مورد استفاده در ستون های سینی 4.2 Equipment used in Tray Columns

• سینی های الک Sieve Trays

• سینی شیر Valve Trays

• سینی های کلاهک حباب دار Bubble Cap Trays

• ملاحظات سینی Tray Considerations

• سینی ها - فاصله Trays - Spacing

• سینی ها - اندازه Trays - Sizing

• سینی ها - چیدمان ها Trays - Layouts

• سینی - مواد Trays - Materials

• سینی ها - Manways Trays - Manways

• سینی - عملیات Trays - Operations

• سینی - افت فشار Tray - Pressure Drop

• سینی - هزینه ها Trays - Costs

• سینی - تعمیر و نگهداری Tray - Maintenance

• سینی - خلاصه Trays - Summary

• تمام قطعات دیگر All other Pieces

• منطقه حباب Bubbling Area

• منطقه تماس Contact Area

• ویر Weir

• سقوط کننده Downcomer

• 4.3 طراحی و مدل 4.3 Design & Model

• عملیات ضد جریان Counter-current Operation

• عملیات ضد جریان برای سیستم های رقیق Counter-current Operation for Dilute Systems

• خط عملیات Operation Line

• تمرین شماره 03 - خط عملیات Exercise#03 - Operation Line

• خط تعادل Equilibrium Line

• ترسیم هر دو خط Plotting both Lines

• حداقل نرخ جریان حلال Min. Solvent Flow Rate

• تمرین شماره 04 - حداقل نرخ جریان مایع Exercise#04 - Min. Liquid Flow Rate

• تمرین شماره 05: Lmin تحلیلی Exercise#05: Analytical Lmin

• موارد دیگر Other Cases

• عملیات همزمان Co-Current Operation

• برداشت گاز ضد جریان Counter-Current Gas Stripping

• 4.4 تعداد مراحل تعادل 4.4 Number of Equilibrium Stages

• نامگذاری مورد استفاده در جذب گاز Nomenclature used in Gas Absorption

• روش گرافیکی - McCabe Thiele Graphical Method - McCabe Thiele

• تمرین شماره 06 - روش گرافیکی Exercise#06 - Graphical Method

• فاکتور جذب رقیق "A" The Dilute Absorption Factor "A"

• روش تحلیلی - معادله کرمسر Analytical Method - Kremser Equation

• تمرین شماره 07 - معادله کرمسر Exercise#07 - Kremser Equation

• تمرین شماره 08: کرمسر در مقابل گرافیک Exercise#08: Kremser vs. Graphical

• شبیه سازی پویا - ستون جذب Dynamic Simulation - Absorption Column

• شبیه سازی پویا - ستون سلب Dynamic Simulation - Stripping Column

• تمرین شماره 09 - جذب (کسر جرمی) Exercise#09 - Absorption (mass fraction)

• کارایی مرحله Stage Efficiency

• کارایی مورفری Murphree's Efficiency

• نمونه هایی از راندمان واقعی مرحله فرآیند صنعتی Examples of real industrial process stage efficiencies

• تمرین شماره 10: کارایی صحنه و مورفری Exercise#10: Stage & Murphree Efficiencies

• تمرین شماره 11: راندمان جاذب گاز و مورفری Exercise#11: Gas Absorber & Murphree Efficiencies

• عملیات ستون Column Operation

• عملکرد ستون - عادی Column Operation - Normal

• عملیات ستون - سیل Column Operation - Flooding

• عملیات ستون - پرایمینگ Column Operation - Priming

• عملیات ستون - مخروطی Column Operation - Coning

• عملیات ستون - گریه کردن Column Operation - Weeping

• عملیات ستون - تخلیه Column Operation - Dumping

• عملیات ستون - خلاصه Column Operation - Summary

• معرفی قطر سینی Tray Diameter Introduction

• فاصله سینی Tray Spacing

• تمرین شماره 12: قطر ستون سینی Exercise#12: Diameter of a Tray Column

• افت فشار در سینی ها Pressure Drop in Trays

• Hd، از دست دادن الک مایع خشک - افت فشار در سینی ها Hd, Dry Liquid sieve loss - Pressure Drop in trays

• Hl، (معادل h هشت نگهداری مایع شفاف) Hl, (equivalent h eight of clear liquid holdup)

• HD، کاهش فشار کشش سطحی Hd, Surface Tension Pressure loss

• تمرین شماره 13: افت فشار در ستون های سینی Exercise#13: Pressure Drop in a Tray Columns

• خلاصه تمرین 11 و 12 و 13 Summary of Exercises 11, 12 and 13

• بخش 3 - بسته شدن Section 3 - Closure

ستون بسته بندی شده - جاذب Packed Column - Absorbers

• مقدمه ای بر ستون های بسته بندی شده Introduction to Packed Columns

• 5.1 معرفی برج‌های بسته 5.1 Intro to Packed Towers

• رویکرد به طراحی Approach to Design

• 5.2 تجهیزات در ستون های بسته بندی شده 5.2 Equipment in Packed Columns

• ستون های بسته بندی شده در مقابل ستون های سینی Packed Columns vs. Tray Columns

• مقدمه ای بر بسته بندی Introduction to Packings

• مواد بسته بندی Packing Material

• بسته بندی تصادفی Random Packing

• بسته بندی انباشته Stacked Packing

• بسته بندی ساختاری Structural Packing

• سایر موارد داخلی ستون Other Column Internals

• توزیع کننده مایعات Liquid distributor

• توزیع کننده مجدد مایع/بخار Liquid/Vapour Re-Distributor

• توزیع کننده بخار Vapour Distributor

• Demister/Mist Eliminator Demister / Mist Eliminator

• گرداب شکن Vortex breaker

• پشتیبانی از بسته بندی Packing Supports

• دستگاه های نگهدارنده (بشقاب نگهدارنده و محدود کننده تخت) Retaining devices (Hold-down Plate & Bed limiter )

• ساختار ستون - بالا Column Structure - Top

• ساختار ستون - وسط Column Structure - Middle

• ساختار ستون - پایین Column Structure - Bottom

• 5.3 طراحی و مدل 5.3 Design & Model

• مقدمه ای بر قطر ستون و افت فشار Introduction to Column Diameters & Pressure Drop

• تجزیه و تحلیل افت فشار در برج های بسته بندی شده Analysis of Drop in Pressure in Packed Towers

• پارامتر جریان در مقابل پارامترهای افت فشار - نمودار Flow Parameter vs. Pressure Drop Parameters - Graph

• پارامتر جریان در مقابل پارامتر افت فشار - معادله Flow Parameter vs. Pressure Drop Parameter - Equation

• همبستگی افت فشار سیل Flooding Pressure Drop Correlation

• روش 1: رویکرد کسری به سرعت گاز سیلابی (قطر جاذب) Method 1: Fractional Approach to Flooding Gas Velocity (Absorber Diameter)

• روش 2: رویکرد افت فشار حداکثر (قطر جاذب) Method 2: Maximum Pressure Drop Approach (Absorber Diameter)

• تمرین شماره 14 - افت فشار به دلیل بسته بندی Exercise#14 - Drop in Pressure due to Packings

• تمرین شماره 15: افت فشار در یک ستون بسته بندی شده Exercise#15: Pressure drop in a Packed Column

• تمرین شماره 16: افت فشار در یک جاذب اتانول (حلقه های فلزی 50 میلی متری Hiflow) Exercise#16: Pressure Drop in an Ethanol Absorber (50mm Hiflow Metallic Rings)

• HETP (ارتفاع معادل یک صفحه نظری) HETP (Height Equivalent to a Theoretical Plate)

• تمرین شماره 17 - HETP Exercise#17 - HETP

• تمرین شماره 18 - HETP Exercise#18 - HETP

• روش انتقال واحدها Method of Transfer Units

• تعداد واحدهای انتقال (NTU) Number of Transfer Units (NTU)

• واحد ارتفاع انتقال (HTU) Height of Transfer Unit (HTU)

• ضرایب انتقال جرم کلی در مقابل ضرایب انتقال جرم محلی در MTU Overall vs. Local Mass Transfer coefficients in MTU

• فاز گاز - روش واحدهای انتقال MTU Gas Phase - Method of Transfer UnitsMTU

• فاز مایع - روش انتقال واحدهای MTU Liquid Phase - Method of Transfer UnitsMTU

• تمرین شماره 19 - روش واحدهای انتقال جرم در یک ستون بسته بندی شده Exercise#19 - Mass Transfer Units Method in a Packed Columns

• مراحل - روش انتقال واحدهای MTU Steps - Method of Transfer UnitsMTU

• HETP در مقابل MTU HETP vs MTU

• تمرین شماره 20: طراحی واحدهای انتقال جرم Exercise#20: Mass Transfer Units Design

• تمرین شماره 21 افزایش ارتفاع ستون بسته بندی شده به دلیل افزایش خلوص Exercise#21 Packed Column Height increase due to increase in purity

• تمرین شماره 22 ارتفاع بسته بندی: استون-هوا-آب Exercise#22 Packing Height: Acetone-Air-Water

• بخش 5 - بسته شدن Section 5 - Closure

سیستم های پیشرفته Advanced Systems

• مقدمه بخش 6 Introduction to Section 6

• موارد رقیق نشده در ستون های سینی Non-diluted Cases in Tray Columns

• تمرین شماره 23 جاذب ستون سینی متمرکز Exercise#23 Concentrated Tray Column Absorber

• ستون های بسته بندی شده در موارد رقیق نشده Packed Columns in Non-diluted Cases

• تمرین شماره 24 مورد متمرکز - ستون بسته بندی شده Exercise#24 Concentrated Case - Packed Column

• 6.2 جذب چند جزئی 6.2 Multicomponenet Absorption

• روش شناسی جذب چند جزئی Methodology for Multicomponent Absorption

• مطالعه موردی - جذب چند جزئی Case Study - Multicomponent Absorption

• روش Sum-Rates (SR) برای جذب و جداسازی Sum-Rates (SR) Method for Absorption and Stripping

• 6.3 جذب واکنشی 6.3 Reactive Absorption

• بخش 6 - بسته شدن Section 6 - Closure

شبیه سازی نرم افزار Software Simulation

• مقدمه بخش 7 Introduction to Section 7

• Aspen Plus - مقدمه Aspen Plus - Introduction

• مدل های جذب در آسپن پلاس Models of Absorption in Aspen Plus

• مطالعه موردی 1 - بیان مسئله Case Study 1 - Problem Statement

• مطالعه موردی 1 - شبیه سازی و نتایج Case Study 1 - Simulation & Results

• EXTRA - مطالعه موردی 1 - اثرات اندازه سینی EXTRA - Case Study 1 - Tray Sizing Effects

• EXTRA - مطالعه موردی 1 - سینی در مقابل بسته بندی EXTRA - Case Study 1 - Trays vs. Packings

• EXTRA - مورد مطالعه 1 - مورد رقیق شده در مقابل غلیظ EXTRA - Case Study 1 - Diluted vs. Concentrated Case

• Aspen HYSYS - مقدمه Aspen HYSYS - Introduction

• مدل های ستون های جذبی در آسپن HYSYS Models of Absorption Columns in Aspen HYSYS

• مطالعه موردی 2 - بیان مسئله Case Study 2 - Problem Statement

• مطالعه موردی 2 - شبیه سازی ها و نتایج Case Study 2 - Simulations & Results

• EXTRA - مطالعه موردی 2 - جذب چند جزئی EXTRA - Case Study 2 - Multicomponent Absorption

• بسته شدن - بخش 7 Closure - Section 7

نتیجه Conclusion

• جمع بندی دوره Course Wrap-up

• نتیجه Conclusion

• پاداش و سورپرایز! Bonus & Surprises!