شبیه‌سازی و بهینه‌سازی واحد جداسازی هوای پتروشیمی لرستان با استفاده از نرم‌افزار ASPEN HYSYS

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 کارشناسی‌ارشد مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی پلیمر، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

3 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

4 کارشناس مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه علمی و کاربردی خرم‌آباد, ایران

5 کارشناس‌ارشد مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

در این تحقیق ابتدا شبیه‌سازی واحد جداسازی هوای پتروشیمی لرستان با استفاده از نرم‌افزار اسپن هایسیس و با انتخاب مدل ترمودینامیکی پنگ-رابینسون انجام شده است. در ادامه نتایج حاصل از شبیه‌سازی واحد در مقایسه با داده‌های واقعی بیانگر خطای اندک به‌میزان کمتر از ۰/۷درصد در شبیه‌سازی است. همچنین علاوه بر شبیه‌سازی واحد مذکور، بهینه‌سازی انرژی این واحد نیز به‌وسیلۀ افزودن دو مبدل حرارتی فرایندی هریک با سطح‌های۱/۰۱۸ و ۵/۸۱۹ مترمربع به‌ترتیب به‌جای استفاده از مبدل حرارتی ۹۰۱ و قبل از ورود هوای تولیدی به مخزن Plant air منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی به‌سبب حذف مبدل حرارتی ۹۰۱ در طراحی نوین شد. علاوه بر این، توانستیم در طراحی جدید میزان زدایش آب از هوای ورودی به مخزن Plant air را نیز به‌واسطۀ وجود مبدل فرایندی مذکور از ۳۲/۳ کیلوگرم بر ساعت به ۳۸ کیلوگرم بر ساعت برسانیم که این خود هم به‌لحاظ کاهش مصرف انرژی و هم به‌جهت ایمنی فرایند در ایام سرد سال به‌خصوص در مناطق سردسیر از اهمیت زیادی برخوردار است. در این طرح علاوه بر بهینه‌سازی واحد، محاسبات اقتصاد فرایند نیز انجام گرفت که در آن نرخ بازگشت سرمایۀ طرح اصلاحی ۲ ماه برآورد شد که پس از این مدت حدود$/۹۷۷۵۵/۱۲year سود در پی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation and Optimization of Air Separation Unit of Lorestan Petrochemicals Using Aspen Hysys Software

نویسندگان [English]

  • Ehsan Jafarian 1
  • Amin Hassanvand 2
  • Amin Kolivand 3
  • Sajjad Hajizaman 4
  • Peyman Rezazadeh 5

1 MSc in Chemical Engineering, Department of Chemical Engineering, Sistan and Baluchestan University,Zahedan, Iran

2 Assistant Professor of Polymer Engineering, Polymer Engineering Department,, Lorestan University, Khorramabad, Iran

3 Ph.D. Student of Chemical Engineering, Chemical Engineering Department,, Razi University, Kermanshah, Iran,

4 BSc in Chemical Engineering, Chemical Engineering Department, University of Science and Technology, Khorramabad, Iran

5 MSc in Chemical Engineering, Department, Chemical Engineering, Razi University, Kermanshah, Iran,

چکیده [English]

In this research, the simulation of air separation unit of lorestan petrochemicals was carried out using Aspen Hysys software and by selecting the Ping-Robinson thermodynamic model. In the following, comparing the simulation results of the unit with the actual data, a slight error of less than 0.7% in simulation was revealed. In addition, the energy optimization of the unit was accomplished by adding two process heat exchangers with a surface of 1.098 and 5.819 m2, respectively, instead of using the heat exchanger 901and before the entry of air into the Plant Air reservoir, which resulted in energy savings due to the elimination of the heat exchanger 901 in the new design. Moreover, in the new design , due to using the process converter, we were able to reduce the amount of water drained from the air into the Plant Air reservoir from 32.8 kg/hr to 38 kg/hr, both in terms of energy consumption and safety. The process is very important in cold weathers, especially in cold regions. In addition to the unit's optimization, the economic calculations waer carried out, in which the return on investment for the correction plan was estimated to be two months, which would result in a profit of $97975.12  per year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Simulation
  • Optimization
  • air separation
  • heat exchanger
  • Process economy
  • ASPEN HYSYS
  1. Ruhul Amin, Aminul Islam, Rubaiyat Islam, Shahidul Islam, “Simulation of  N2 Gas Separation Process from Air”, IOSR Journal of Applied Chemistry (IOSR-JAC), vol. 6, no. 5, pp. 09-13 (2014).
  2. Ray, A., “Cryogenic separation of atmospheric air in a typical Air Separation Unit (ASU) using Hampson-Linde cycle”, International Journal of Engineering and Technical Research (IJETR), vol. 3, no. 12, (2015).
  3. Kerry, F. G., Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, CRC Press, (2007).
  4. Hazel, N. G. D, “Air Separation: Materials, Methods, Principles and Applications - An Overview”, Chemical Science Review and Letters, vol. 6, no. 22 (2017).
  5. Smith, A. R., J. K., “A review of air separation technologies and their integration with energy conversion processes”, Fuel Processing Technology, vol. 70, pp. 115-134 (2001).
  6. Targhi, M. M., Farahsary, P. S., Malek, M., & Beigi, E. H., “Simulation, Sensitivity Analysis and Introducing New Valid Process Cases in Air Separation Units”, IOSR Journal of Applied Chemistry, 10(9), 45-60 (2017).
  7. اسناد و مدارک و گزارش‌های روزانۀ واحد یوتیلیتی، شرکت پتروشیمی لرستان، واحد مهندسی فرایند.
  8. Goodwin, J. V. S. C. J. P. A. R. H., Applied Thermodynamics of Fluids, International Union of Pure and Applied Chemistry, (2010).
  9. باغمیشه، علیرضا، محمدرضا درستی، معصومه مرادزاده، مرجع کامل شبیه‌سازی فرایندهای پایا با Aspen  Hysys، اندیشه‌سرا، چ۱، ص۳۷۳، ۱۳۹۳.
  10. فاضل، علی، پیمان ابراهیمی‌ناغانی، مرجع کاربردی بویلرهای آب گرم و  بخار صنعتی، نوآور، چ۳، ص۲۱۹-۲۴۳، ۱۳۹۷.
  11. مقالات موجود در وب‌سایت www.naturalgasintel.com.
  12. اسکونژاد، محمدمهدی، اقتصاد مهندسی یا ارزیابی اقتصادی پروژه‌های صنعتی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چ۷، ص۱۷۹، ۱۳۷۵.
  • تاریخ دریافت: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 05 اردیبهشت 1401