شبیه‌سازی و بررسی فرآیند واحد تنظیم نقطه شبنم یک پالایشگاه گازی و استفاده از سیکل سردسازی پروپان به منظور دست‌یابی به شرایط بهینه عملکرد فرآیند

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 دانشگاه صنعتی اصفهان

3 امور پژوهش و فناوری، شرکت پالایش گاز پارسیان

4 کارشناس ارشد پژوهش و فناوری، پالایشگاه گاز پارسیان

چکیده

در این پژوهش، ابتدا به شناسایی نقاط دارای پتانسیل ایجاد مشکل در حالت عدم حصول به شرایط طراحی واحد ژول-تامسون (تنظیم نقطه شبنم) یک پالایشگاه‌ گاز پرداخته شده و در ادامه، اتصال این واحد با یک سیکل سردسازی پروپان به منظور بهبود عملکرد فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است. اتلاف حرارت از لوله‌ها و تجهیزات فرآیندی، پدیده حمل مایع در جداکننده، شرایط جریان ورودی فرآیند و عملکرد شیرژول-تامسون از مواردی هستند که در این تحقیق به عنوان عوامل مؤثر بر عملکرد فرآیند بررسی می‌شوند. بدین منظور، براساس اطلاعات واقعی فرآیندی، شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار ASPEN HYSYS V10.0 انجام شد. با استفاده از سنجش‌های میدانی و روابط تجربی، اتلاف حرارتی و میزان تاثیر آن بر عملکرد فرآیند محاسبه شد. سپس، پدیده‌ی ماندگی مایع در گاز و گاز در مایع مربوط به جداکننده‌ی دما پایین و حساسیت تغییرات دما و فشار ورودی بر دمای نقطه شبنم گاز خروجی از واحد بررسی شد. عملکرد شیر ژول-تامسون مورد سنجش قرار گرفت. در انتها، به طراحی و آنالیز اقتصادی ایجاد یک سیکل سردسازی پروپان و اتصال آن با واحد ژول-تامسون برای بهبود عملکرد واحد پرداخته شده است. نتایج نشان داد که با بهبود عایق‌کاری لوله‌ها و جداکننده، می‌توان °C 2 الی °C 4 دمای شبنم گاز خروجی را کاهش داد. به علاوه، ماندگی مایع در گاز و گاز در مایع درون جداکننده و همچنین عملکرد شیر ژول-تامسون، عوامل اصلی دور شدن از شرایط طراحی در این پالایشگاه نیست. در مرحله آخر یک سیکل تبرید طراحی و در قالب تعداد 10 سناریوی مختلف، به واحد مورد نظر متصل شد. برای یافتن بهترین عملکرد سیکل سردسازی، این سناریوها از لحاظ انرژی مصرفی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. سناریوی اتصال سیکل سردسازی به واحد از طریق یک مبدل در محل ورودی جداکننده و پس از شیر ژول-تامسون به عنوان طراحی بهینه از نظر اقتصادی تعیین شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation and analysis of dew point regulation unit process of a gas refinery and use of propane cooling cycle in order to achieve optimal process performance conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammadi Liravi 1
  • Mohsen Mohammadi 2
  • Masoud Haghshenasfard 1
  • Reza Sarvi 3
  • Ali Akbar Ezoji 4
1 Department of Chemical Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Isfahan University of Technology
3 Parsian Gas Refinery Company
4 Parsian Gas Refinery
چکیده [English]

In this study, first potentials of problem are identified in case of failure to meet the design condition of the Joule-Thomson unit and then, connection of this unit with a propane cooling is studied in order to improve the process performance. Heat loss from pipes and process equipment, the phenomenon of carryover in the separator, the conditions of the process inlet flow, and the performance of the Joule-Thomson valve are some of the issues that are considered in this research as factors affecting on the process performance. For this purpose, based on real information, a simulation process was performed using ASPEN HYSYS V10.0 software. The unit heat loss and its effect on the process were obtained using field measurements, and empirical correlations. Then, were examined the effect of carryover on the separator and sensitivity analysis changes of temperature and pressure inlet on the dew point temperature unit. The performance of the Jules-Thomson valve was also investigated. Finally, A cooling cycle was designed, and the integration of this cycle with the unit was investigated. The results indicated that by re-insulating the pipes and separator could have reduced the outlet temperature of the Joule-Thomson valve about 2°C to 4°C. Besides, the Carryover and Jules-Thomson valve are not the main factors of the unit`s improper performance. In the last step, a cooling cycle was designed and connected to the desired unit in the format of 10 different scenarios. In order to find the best performance for the cooling cycle, these scenarios were examined in terms of energy consumption and economy. The optimal scenario was, where connected the cooling cycle to the unit through a heat exchanger at the inlet at the separator inlet and after the Joule-Thomson valve.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Refinery
  • dew point adjustment
  • Separator
  • Jules-Thomson valve
  • simulation and optimization