بهینه‏ سازی فرایند انعقاد ذره‌های میکرونی کک برای سامانه‏ های تصفیه و جداسازی ثقلی

حجم چشمگیری از ذره‌های میکرونی کک همراه با پساب واحدهای کک‏زدایی و الفین دفع می‏ شوند و تاکنون روش‏ های جداسازی آن‌ها به عنوان منابع آلاینده زیست ‎محیطی مورد مطالعه قرار نگرفته است. در این مقاله برای اولین بار مناسب ‏ترین کمک منعقدکننده برای جداسازی ذره‌های میکرونی کک انتخاب شد و در ادامه، شرایط بهینه فرایند آزمایشگاهی انعقاد/لخته ‎سازی همزمان این ذره‌ها بر اساس معیار بیش‌ترین تعداد ذره‌های قابل ته نشینی تعیین شد. سپس با فرضیه تراکم حداکثری شرایط بهینه این روش بر اساس بیش‌ترین بازدهی سامانه تصفیه یا سامانه جداسازی ثقلی برای ذره‌های کک منعقد شده محاسبه شد. مجموعه آزمایش های هدفمند مطابق روش سطح پاسخ و با استفاده از منعقدکننده‏ های feso4، al2(so4)3 و fecl3 در غلظت‏ های 10، 15 و ppm 20 و phهای 5، 7 و 9 و همچنین کمک منعقدکننده های پلی اکریل‏ آمید کاتیونی (zetafloc 7563)، خنثی (besfloc k300n) و آنیونی (megafloc 3045pwg) در غلظت‎ های 3، 5 و ppm 7 انجام شد. بر اساس شاخص قطر ذره‌های قابل ته نشینی (d>21μm)، ضریب‌های یکنواختی و خمیدگی برای مناسب‏ترین شرایط انعقادسازی این ذره‌ها محاسبه شد. نتیجه‌ها نشان داد که با توجه به بار الکتریکی منفی سطح ذره‌های کک، بیش‌ترین حجم ذره‌های قابل ته‌نشینی با بازدهی %96 در حضور منعقدکننده کلرید آهن(iii) با غلظت ppm 8، کمک منعقدکننده پلی اکریل آمید آنیونی (megafloc) با غلظت ppm 2 در 6 ph= تشکیل می‏ شوند. همچنین نتیجه‌ها نشان داد که بر اساس شاخص‏ های یکنواختی و خمیدگی، سولفات آهن(ii) مناسب‏ ترین منعقدکننده برای افزایش بازدهی سامانه جداسازی تصفیه است؛ زیرا توزیع قطر ذره‌های منعقد شده باعث ایجاد بیش‌ترین تخلخل در کیک فیلتر شده و زمان عملکرد فیلتر و حجم کیک انباشته را افزایش می ‏دهد. درحالی که در سامانه جداسازی ثقلی، نوع منعقدکننده تاثیری بر بازدهی جداسازی ذره‌های کک منعقد شده ندارد. بر اساس نتیجه‌ها، نسبت بهینه غلظت منعقدکننده به غلظت کمک منعقدکننده برای سامانه‏ های تصفیه و جداسازی ثقلی به ترتیب 3 و کم‌تر از 3 (3-1.5) می ‏باشد.

optimization of coagulation process of coke microparticles for filtration and gravity separation systems

remarkable amounts of coke microparticles are discarded along with the effluent of decoking and olefin units and their separation methods have not been studied as the environmental pollutants. in this work for the first time the appropriate flocculant was determined for the separation of coke microparticles and then, the optimized conditions of simultaneous-experimental coagulation/flocculation process were determined based on the maximum amounts of sedimentary particles. after that, using the hypothesis of extreme agglomeration, the optimal conditions were calculated based on the maximum efficiency of filtration of gravity separation of coagulated particles. a set of purposeful experiments were performed based on the response surface method and using feso4, al2(so4)3 and fecl3 coagulants at concentrations of 10, 15 and 20 ppm and with cationic (zetafloc 7563), natural (besfloc k300n) and anionic (megafloc 3045pwg) poly acrylamide flocculants at concentrations of 3, 5 and 7 ppm in solutions with ph levels of 5, 7 and 9. according to the diameter criteria of sedimentary particles (d>21μm) the uniformity/curvature coefficients were obtained for the optimal conditions of particle coagulation. the results revealed that according to the negative surface charge of coke particles the maximum number of precipitable particles is formed with a yield of 96% using iron chloride(iii) coagulant (8ppm), anionic polyacrylamide flocculant (2ppm) at ph=6. moreover, based on the uniformity/curvature coefficients the results showed the priority of iron sulfate(ii) as coagulant for enhancement of filtration efficiency since the diameter distribution of coagulated coke particles maximizes the porosity of filter-cake, the operation time of filter and the volume of accumulated cake. while the type of coagulant has no effect on the gravity-based separation efficiency of coagulated coke particles. based on the results, the optimum ratio of coagulant to flocculant concentrations were determined to be 3 and less than 3 (1.5–3) for filtration and gravity separation systems.