شبیه‌سازی فرآیند بازیابی گازهای ارسالی به مشعل برای استفاده مجدد از آن‌ها به‌عنوان منابع سوخت هیدروکربنی

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، فارس، ایران

چکیده

انرژی و محیط‌زیست دو پارامتر مهم در توسعه کشورهاست. اصلی‌ترین راه اتلاف انرژی در پالایشگاه‌ها و واحدهای بهره‌برداری، سیستم فلرینگ است که بیشترین میزان آلاینده‌های زیست‌محیطی را منتشر می‌کند. حجم زیادی از گازهای همراه از ارزش سوختی بالایی برخوردارند، بنابراین توجه به استفاده مجدد، عملکرد و اصلاح این بخش از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش از نرم‌افزار Aspen HYSYS استفاده شد. ترکیب گاز ورودی به فلر از پالایشگاه اهواز در نظر گرفته شد. شیرین سازی توسط متیل دی اتانول آمین و پیپرازین صورت گرفت. سپس نم‌زدایی توسط تری اتیلن گلیکول انجام شد. گاز شیرین شده به واحد LNG فرستاده می‌شود. نتایج خروجی از نرم‌افزار نشان می‌دهد که جداسازی دی‌اکسید کربن به میزان ۹۹/۹۹ درصد و سولفید هیدروژن به میزان ۹۹/۹۴ درصد صورت گرفته است. درنتیجه گاز خروجی را می‌توان گاز شیرین به‌حساب آورد. با ورود گاز از پایین برج جذب یعنی شماره سینی ۲۰، تغییرات دمایی شدیدی از ۳۳/۶ درجه سانتی‌گراد به ۵۴/۵ درجه سانتی‌گراد دارد که به دلیل جذب انتخابی H2S در حضور CO2 توسط MDEA و قطبی بودن H2S می‌تواند باشد. حرکت گاز به‌طرف بالای برج با افزایش دما همراه است تا سینی ۱۹ که دمای آن به ۵۷/۷ درجه سانتی‌گراد رسیده است که به دلیل بیشترین جذب و انتقال جرمی است که در این سینی اتفاق افتاده است. از سینی ۱۹ تا سینی ۱۳، جذب کمتر شده و دما هم کاهش پیدا می‌کند تا اینکه سیستم به حالت تعادل رسیده است. ظرفیت تولید LNG در واحد مایع سازی ۳۸۶۷۰۰ کیلوگرم بر ساعت به‌دست‌آمده است که ازنظر اقتصادی می‌تواند سود خالصی برابر با ۳۲۱۳۶۰۰۰ دلار در سال داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of the Recovery of Gases Sent to the Flare for their Reuse as Hydrocarbon Fuel Sources

نویسندگان [English]

  • Yadalah Gholami Amirsalari
  • Nadia Esfandiari

Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Fars, Iran

چکیده [English]

Energy and the environment are two important parameters in the development of countries. The flaring system is the main way to waste energy in refineries and operation units, which emits the highest amount of environmental pollutants. Large volumes of associated gases are of high fuel value. Therefore, paying attention to this section's reuse, performance, and modification is of great importance. In this study, Aspen HYSYS software was used. The combination of incoming gas to flare from the Ahvaz refinery was considered. Sweetening was done with methyl diethanolamine and piperazine. Then, the dehydrate was performed with triethylene glycol. Sweetened gas sent to LNG unit. The results of the output of the software show that the separation of carbon dioxide by 99.99% and hydrogen sulfide by 99.94% has been done. When the gas enters from the bottom of the absorption tower, i.e. tray number 20, it has severe temperature changes from 33.6 °C to 54.5 °C, which can be due to the selective absorption of H2S in the presence of CO2 by MDEA and the polarity of H2S. The movement of gas to the top of the tower is accompanied by an increase in temperature up to tray 19, whose temperature has reached 57.7 °C, which is due to the greatest absorption and mass transfer that has occurred in this tray. From tray 19 to tray 13, absorption and temperature decrease until the system reaches equilibrium. As a result, exhaust gas can be considered sweet gas. LNG production capacity in the liquefy unit is 386,700 kg/h, which economically can have a net profit of 32136,000 $ per year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Recovery
  • Flare
  • Methyl diethanolamine adsorbent solvent
  • Sweetening
  • LNG
  1. اسداله فردی، غلامرضا، محمد دلنواز، امیر خواجویی. «شبیه‌سازی ریاضی پراکنش آلاینده SO2 ناشی از احتراق مشعل، مطالعه موردی: سکوی نفت و گاز ابوذر در جزیره خارک»، مجله علمی پژوهشی عمران مدرس، دوره شانزدهم، شماره 2، ص 9 - 20، تیر 1395.
  2. ابدی، محمدتقی، محمد ایرانی، احمد توسلی. «مدیریت گازهای فلر با استفاده از روش‌های بازیابی»، نشریه مهندسی گاز ایران، سال چهارم، شماره پنجم، ص 17 - 28، شهریور 1396.
  3. صباغیان، محمدمهدی، مستانه حاجی پور، ابراهیم اصالتی. «امکان‌سنجی و انتخاب فرایند مناسب جهت بازیافت گاز فلر در پالایشگاه پارسیان»، نشریه مهندسی گاز ایران، سال ششم، شماره نهم، ص 64 - 71، شهریور 1398.
  4. Soltanieh, M. A. Zohrabian, M. J. Gholipour, E. Kalnay, “A review of global gas flaring and venting and impact on the environment: Case study of Iran”, International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 49, pp. 488-509, 2016.
  5. Tahouni, N., M. Gholami, M. H. Panjeshahi, “Integration of flare gas with fuel gas network in refineries”, Energy, Vol. 111, pp. 82-91, 2016.
  6. Abdulrahman, A. O., D. Huisingh, W. Hafkamp, “Sustainability improvements in Egypt's oil & gas industry by implementation of flare gas recovery”, Journal of Cleaner Production, Vol. 98, pp. 116-122, 2015.
  7. Fawole, O.G., X.-M. Cai, A.R. MacKenzie, “Gas flaring and resultant air pollution: A review focusing on black Carbon”, Environmental Pollution, Vol. 216, pp. 182–197, 2016.
  8. Semmari, H., A. Filali, R. Feidt, M. Feidt, “Flare Gas Waste Heat Recovery: Assessment of Organic Rankine Cycle for Electricity Production and Possible Coupling with Absorption Chiller”, Energies, Vol. 13, pp. 2265, 2020.
  9. Evbuomwan, B.O., Aimikhe, V., Datong, J.Y., “Simulation and Evaluation of the Flare Gas Recovery Unit for Refineries”, European Journal of Advances in Engineering and Technology, Vol. 5, pp. 775-781, 2018.
  10. Bakhteeyar, H., A. Maleki, A. M. Mashat, S. Sattari, “TECHNOLOGY SELECTION FOR IRAN’S GAS FLARE RECOVERY SYSTEM. Bulgarian Chemical Communications”, Vol. 48, pp. 333 – 339, 2016.
  11. Bakhteeyar, H., A. Maroufmashat, A. Maleki, S. Sattari Khavas, “Iran’s Gas Flare Recovery Options Using MCDM”, International Journal of Energy and Power Engineering, Vol.18, No. 9, 2014.
  12. “BP Statistical Review of World Energy”, 2018.
  13. “Global Gas Flaring Tracker Report”, GCFR, the World Bank, 2020
  14. Danmarks Naturfredningsforening, South Durban Community Environmental Alliance, “Flaring at oil refineries in south Durban and Denmark: SDCEA-DN Local Action Project 2004-2005” South Africa: South Durban Community Environmental Alliance, 2005.
  15. Gai, H., Wang, A., Fang, J., Lou, H. H., Chen, D., Li, X., Martin, C., “Clean combustion and flare minimization to reduce emissions from process industry”, Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, Vol. 23, pp. 38-45, 2020.
  16. Hu, H., H. Jiang, J. Jing, H. Pu, J. Tan, N. Leng, “Optimization and Exergy Analysis of Natural Gas Liquid Recovery Processes for the Maximization of Plant profits”, Chemical Engineering & Technology, Vol. 42(1), pp.182-195, 2019.
  17. Anh, H.N.T., “Optimization of Operating Parameters in lng ap-x process”, Teronoh: UTP University Teknologi PETRONAS, 2012.
  18. جعفری، مریم، رامین زاد غفاری. «فلرینگ و روش های کاهش آن»، ششمین کنفرانس سوخت و احتراق ایران- دانشگاه فردوسی مشهد. بهمن 1394.
  19. عنایتی سنگسرکی، مهدی، علی وطنی، داود رشتچیان. «شبیه‌سازی و ارزیابی زیست‌محیطی سامانه بازیابی گازهای ارسالی به شبکه فلر»، نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، سال چهارم، شماره اول. ص 30 -39. بهار 1393.
  20. وهاب پور، امیر، سید محمد شجاعی، محمد طهماسب زاده، فاطمه رسولی. «بررسی آثار محیط‌زیستی گاز مشعل در ایران و اهمیت آن در راستای تعهدات کشور در توافق پاریس»، فصلنامه مطالعات راهبردی سیاست‌گذاری عمومی، شماره 27، ص 133 - 154، تابستان 1397.
  21. Zadakbar, O., Vatani, A., Karimpour, K., “Flare Gas Recovery in Oil and Gas Refineries”, Oil and Gas Science Technology, Vol. 63, pp. 705 – 711, 2008
  22. Barekat-Rezaei, E., Farzaneh-Gord, M., Arjomand, A., Jannatabadi, M., Ahmadi, M.H., Yan, W.M., “Thermo–Economical Evaluation of Producing Liquefied Natural Gas and Natural Gas Liquids from Flare Gases”, Energies, Vol. 11, pp. 1868, 2018.
  23. Behroozi, A.H., Saeidi, M., Ghaemi, A., Hemmati, A., Akbarzad, N., “Electrolyte solution of MDEA–PZ–TMS for CO2 absorption; response surface methodology and equilibrium modeling”, Environmental Technology & Innovation, Volume 23, pp. 101619, 2021.
  24. Li, Y., Mather, A. E., “Correlation and Prediction of the Solubility of CO2 and H2S in Aqueous Solutions of Methyldiethanolamine”, Industrial Engineering Chemical Research, Vol. 36, pp. 2760-2765, 1997.
  • تاریخ دریافت: 12 تیر 1401
  • تاریخ بازنگری: 20 مرداد 1401
  • تاریخ پذیرش: 17 شهریور 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 17 شهریور 1401