شبیه‌سازی فرایند تبدیل گاز فلر به بنزین با رویکرد کاهش مصرف انرژی و افزایش تولید محصول

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

انتشار فلر به دلیل تأثیرات قابل‌توجه زیست‌محیطی، مسئله مهمی در صنعت نفت و گاز است. یکی از رایج‌ترین روش‌های بهره بردن از گازهای فلر، تبدیل آن به محصولات باارزش نظیر بنزین و سایر محصولات است. فرایند تبدیل گاز فلر به بنزین (FGTG)، شامل پنج واحد است: ۱) واحد شیرین‌سازی گاز فلر، ۲) واحد بازیافت گوگرد، ۳) واحد تولید گاز سنتز، ۴) واحد سنتز متانول و ۵) واحد تبدیل متانول به بنزین. شبیه‌سازی آرایش‌های مختلف فرایند FGTG با هدف کاهش گازهای گلخانه‌ای، افزایش تولید محصولات و کاهش مصرف انرژی و آنالیز حساسیت پارامترهای عملیاتی مؤثر از اهداف مهم این پژوهش است. در آرایش‌های جدید پیشنهادی برای فرایند تبدیل گاز فلر به بنزین، به‌منظور کاهش گازهای گلخانه‌ای و همچنین افزایش تولید محصول، یک واحد ترکیبی غشایی- واکنش عکس شیفت با بخارآب (Membrane+RWGS) یا واحد واکنش عکس شیفت با بخارآب بدون جداسازی غشایی (RWGS) در کنار واحد FGTG پیشنهاد می‌شود و در نهایت، آرایش مدل پایه با این دو آرایش جدید مقایسه خواهند شد. با آنالیز حساسیت مشخص شد فرایند FGTG به همراه واحد Membrane+RWGS بیشترین تولید محصول و بیشترین مصرف انرژی را نسبت به سایر آرایش‌ها دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of Converting Flare Gas to Gasoline (FGTG) Process with the Approach Reducing Energy Consumption and Increasing Productivity

نویسندگان [English]

  • Mostafa Jafari 1
  • Alireza Behroozsarand 2

1 Faculty of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran

2 Department of Chemical Engineering, Urmia University of Technology, Urmia,, Iran

چکیده [English]

Flare gas emission is a critical issue in the oil and gas industry due to its significant environmental impacts. One of the most common methods to use flare gases is to convert them into valuable products such as methanol, gasoline, power, and etc. The process of converting flare gas to gasoline (FGTG), consists of 5 units: 1) Flare Gas Sweetening unit, 2) Sulfur Recovery unit, 3) Synthesis Gas Production unit, 4) Methanol Synthesis unit, 5) Methanol to Gasoline Converting unit. Suggested New schemes for the conversion of flare gas to gasoline, in order to reduce greenhouse gases and increases productivity, can include the combined membrane–reverse water gas shift reaction (Membrane + RWGS) unit or reverse water gas shift reaction unit without separation membrane (RWGS) recommended besides of (FGTG) unit. Finally, the Initial model will be compared with the two new models. The results show that by sensitivity analysis the FGTG process with the Combined membrane–reverse water gas shift reaction unit has the highest productivity and the highest energy consumption compared to other models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flare gas
  • Methanol to gasoline
  • LPG
  • Membrane process
  1. جعفری، مصطفی و همکاران، "شبیه‌سازی و آنالیز حساسیت تولید هم‌زمان برق و حرارت از گازهای فلر در نیروگاه سیکل ترکیبی"، بیست‌وهفتمین کنفرانس سالانه بین‌المللی انجمن مهندسان مکانیک ایران، تهران، انجمن مهندسان مکانیک ایران (۱۳۹۸).
  2. Hajilary, Nasibeh., et al. "CO2 emission reduction by zero flaring startup in gas refinery." Materials Science for Energy Technologies3 (2020).
  3. Khalili-Garakani, Amirhossein., et al. "A review on the potentials of flare gas recovery applications in Iran." Journal of Cleaner Production(2020).
  4. Nezhadfard, Mahya, and Amirhossein Khalili-Garakani. "Power generation as a useful option for flare gas recovery: Enviro-economic evaluation of different scenarios." Energy(2020).
  5. Mostafa Jafari et al. "Simulation and Economic Analysis of Combined Desalinated Water and Power Generation from Associated Gases of Cheshmeh Khosh." Iranian Journal of Oil and Gas Science and Technology(2020).
  6. Hajizadeh, Abdollah, et al. “Technical and economic evaluation of flare gas recovery in a giant gas refinery." Chemical Engineering Research and Design 131, (2018).
  7. Hamidzadeh, Zeinab., et al. "Development of a multi-objective decision-making model to recover flare gases in a multi flare gases zone." Energy(2020).
  8. Hajizadeh, Abdollah, Mohamad Mohamadi-Baghmolaei, Reza Azin, Shahriar Osfouri, and Isa Heydari. "Technical and economic evaluation of flare gas recovery in a giant gas refinery." Chemical Engineering Research and Design131 (2018).
  9. Fallah, Tawba., et al. "Analysis and simulation of flare gas recovery in oil and gas producing company." Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects(2019).
  10. Khanipour, Mina., et al. "Enhancement of synthesis gas and methanol production by flare gas recovery utilizing a membrane based separation process." Fuel Processing Technology166 (2017).
  11. Zhuo, Yexin, Lingjun Zhu, Jiacheng Liang, and Shurong Wang. "Selective Fischer-Tropsch synthesis for gasoline production over Y, Ce, or La-modified Co/H-β." Fuel262 (2020).
  12. Kianfar, Ehsan, Saeed Hajimirzaee, Seyed Saman Musavian, and Amin Soleimani Mehr. "Zeolite-based Catalysts for Methanol to Gasoline process: A review." Microchemical Journal(2020).
  13. Meng, Fanjun, et al. "Methanol to gasoline over zeolite ZSM-5: improved catalyst performance by treatment with HF." RSC Advances 6.63 (2016).
  14. Zare, Ali., et al. "Hydrogen and carbon dioxide recovery from the petrochemical flare gas to methanol production using adsorption and absorption combined high-efficient method." Applied Petrochemical Research9, no. 2 (2019).
  15. Jafari, Mostafa., et al. "Comparative Study of Membrane and Absorption Processes Performance and their Economic Evaluation for CO2 Capturing from Flue Gas." Gas Processing Journal7, no. 2 (2019).
  16. Radzuan, MR Aliff., et al. "Sustainable Optimization of Natural Gas Sweetening Using A Process Simulation Approach and Sustainability Evaluator." Materials Today: Proceedings19 (2019).
  17. Jafari, Mostafa., et al. "Plant-wide Simulation of an Integrated Zero-Emission Process to‎ Convert Flare Gas to Gasoline." Gas Processing Journal 6, no. 1 (2018).
  18. Rahman, Ramees K., et al. "Multi-objective optimization of sulfur recovery units using a detailed reaction mechanism to reduce energy consumption and destruct feed contaminants." Computers & Chemical Engineering128 (2019).
  19. Rahimpour, M. R., et al. "A comparative study of three different methods for flare gas recovery of Asalooye Gas Refinery." Journal of Natural Gas Science and Engineering4 (2012).
  20. جعفری، مصطفی و همکاران، «مطالعه و ارزیابی اقتصادی فرایند غشایی واحد شیرین‌سازی گاز طبیعی»، شانزدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، تهران- دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (1397).
  21. Ghasemzadeh, Kamran, et al. “Performance Investigation of Membrane Process in Natural Gas sweeting by Membrane Process”: Modeling Study. Chemical Product and Process Modeling 11.1, (2016).
  22. Behroozsarand, Alireza, and Akbar Zamaniyan. "Multiobjective optimization scheme for industrial synthesis gas sweetening plant in GTL process." Journal of Natural Gas Chemistry20, no. 1 (2011).
  23. Nian, C. W., and F. You. “Design of Methanol Plant EURECHA Student Contest Problem Competition ESCAPE-23 Symp”. (2013).
  24. Sadighi, Sepehr, and Seyed Reza Seif Mohaddecy. “PROCESS SIMULATION AND OPTIMIZATION OF CATALYTIC REACTORS OF SULFUR RECOVERY UNIT (SRU) VIA ASPEN PLUS”. Petroleum & Coal 60.1 (2018).
  25. Jones, S. B., and Y. Zhu. "Techno-economic analysis for the conversion of lignocellulosic biomass to gasoline via the methanol-to-gasoline (MTG) process." (2009).
  26. Liu, Siyao, Jie He, Dexiang Lu, and Jinsheng Sun. "Optimal integration of methanol-to-gasoline process with organic Rankine cycle." Chemical Engineering Research and Design154 (2020).
  27. Moioli, Stefania, Tibor Nagy, Stefano Langé, Laura A. Pellegrini, and Peter Mizsey. "Simulation model evaluation of CO2 capture by aqueous MEA scrubbing for heat requirement analyses." Energy Procedia114 (2017).
  28. Garcia, Monica., et al. "ASPEN PLUS simulation model for CO2 removal with MEA: Validation of desorption model with experimental data." Journal of environmental chemical engineering5, no. 5 (2017).
  29. Ghasemzadeh, K., M. Jafari, and A. Basile. "Theoritical Study of Various Configurations of Membrane Processes for Olefins Separation." International Journal of Membrane Science and Technology, (2017).
  30. جعفری، مصطفی و همکاران.، "شبیه‌سازی و ارزیابی عملکرد غشای پالادیومی برای رسیدن به بازیابی بالای هیدروژن خالص از جریان گاز سنتز در نرم افزار PRO/II v.10"،پنجمین کنفرانس بین المللی مهندسی شیمی و نفت،تهران (1398).
  31. Jafari, Mostafa., et al, “Evaluation of silica membrane performance in various designs for hydrogen separation”،شانزدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، تهران(2018).
  32. Abd, Ammar Ali, and Samah Zaki Naji. "Comparison study of activators performance for MDEA solution of acid gases capturing from natural gas: Simulation-based on a real plant." Environmental Technology & Innovation 17 (2020): 100562.
  • تاریخ دریافت: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 05 اردیبهشت 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 05 اردیبهشت 1401