ارائه یک روش جدید در انتگراسیون حرارتی فرآیند شیرین‌سازی گاز طبیعی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
احسان فاتحی
پریسا سادات فاطمی
محمدجواد زرکش
مهشید مرادی
شهاب طالقانی
مهسا مجیدی
گروه مهندسی شیمی، موسسه آموزش عالی آزاد پژوهش، تهران، ایران
20.1001.1/jgt.2024.560604.1005
چکیده
واحد شیرین‌سازی گاز طبیعی عموماً دارای یک برج جذب و یک برج تقطیر است به‌طوری‌که از برج جذب برای حذف کامل گازهای H2S و CO2 از گاز طبیعی و از برج تقطیر برای بازیابی حلال استفاده می‌شود. مشکلی که وجود دارد این است که میزان انرژی مصرفی فرآیند شیرین‌سازی گاز به‌ویژه برج تقطیر آن بسیار بالا است. بنابراین بهینه‌سازی انرژی این فرایند الزامی است. در این مقاله از یک روش جدید برای انتگراسیون حرارتی فرآیند شیرین‌سازی گاز طبیعی استفاده شده است. بدین منظور دو جریان مایع و بخار از برج جذب خارج‌شده و به ترتیب وارد بخش بالای برج و بخش پایین برج می‌شوند. همچنین خوراک ورودی به برج تقطیر به کمک محصول پایین برج پیش‌گرم می‌شود. حضور دو جریان مایع و بخار باعث کاهش مصرف یوتیلیتی سرد و گرم در برج تقطیر می‌شود و پیش‌گرم کردن خوراک نیز بار حرارتی ریبویلر را کاهش می‌دهد. سپس حلال برگشتی به کمک گاز شیرین پیش سرد می‌شود. نتایج نشان می‌دهد روش پیشنهادی مقدار انرژی مصرفی فرآیند را به میزان ۶۷ درصد کاهش می‌دهد. علاوه بر این، فرایند پیشنهادی می‌تواند هزینه کل سالیانه (TAC) را نسبت به فرایند پایه به مقدار ۶۶.۷ درصد کاهش دهد. این کاهش هزینه کل سالیانه (TAC) ناشی از کاهش هزینه عملیاتی و هزینه سرمایه‌گذاری به ترتیب به میزان ۶۶.۷۷ و ۶۶.۶۴ درصد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

  1. Al Hatmi, K., Al Mashrafi, A.a., Al Balushi, S.u., Al Battashi, M., 2019. Energy Savings of Amine Sweetening Process Through Rich Solvent Recycle Approach and Low Stripper Operating Pressure, Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference. OnePetro.
  2. Babaie, O., Esfahany, M.N., 2020. Optimization and heat integration of hybrid R-HIDiC and pervaporation by combining GA and PSO algorithm in TAME synthesis. Separation and Purification Technology 236, 116288.
  3. Babaie, O., Esfahany, M.N., 2022. Combining game theory and evolutionary algorithms for optimizing hybrid RDWC–pervaporation–vapor permeation process equipped with solar heating system. Journal of Cleaner Production 376, 134235.
  4. Baccanelli, M., Langé, S., Rocco, M.V., Pellegrini, L.A., Colombo, E., 2016. Low temperature techniques for natural gas purification and LNG production: An energy and exergy analysis. Applied energy 180, 546-559.
  5. Chen, S., Fu, Y., Huang, Y., Tao, Z., Zhu, M., 2016. Experimental investigation of CO2 separation by adsorption methods in natural gas purification. Applied energy 179, 329-337.
  6. Gutierrez, J.P., Ruiz, E.L.A., Erdmann, E., 2017. Energy requirements, GHG emissions and investment costs in natural gas sweetening processes. Journal of Natural Gas Science and Engineering 38, 187-194.
  7. Kazmi, B., Raza, F., Taqvi, S.A.A., Ali, S.I., Suleman, H., 2021. Energy, exergy and economic (3E) evaluation of CO2 capture from natural gas using pyridinium functionalized ionic liquids: A simulation study. Journal of Natural Gas Science and Engineering 90, 103951.
  8. Kohl, A.L., Nielsen, R., 1997. Gas purification. Elsevier.
  9. Long, N.V.D., Lee, M., 2017. Novel acid gas removal process based on self-heat recuperation technology. International Journal of Greenhouse Gas Control 64, 34-42.
  10. Mohamadi-Baghmolaei, M., Hajizadeh, A., Zahedizadeh, P., Azin, R., Zendehboudi, S., 2021. Evaluation of hybridized performance of amine scrubbing plant based on exergy, energy, environmental, and economic prospects: A gas sweetening plant case study. Energy 214, 118715.
  11. Seo, Y.-j., Park, S., Kang, H., Ahn, Y.-H., Lim, D., Kim, S.-J., Lee, J., Lee, J.Y., Ahn, T., Seo, Y., 2016. Isostructural and cage-specific replacement occurring in sII hydrate with external CO2/N2 gas and its implications for natural gas production and CO2 storage. Applied Energy 178, 579-586.
  12. Song, C., Liu, Q., Ji, N., Deng, S., Zhao, J., Kitamura, Y., 2017. Natural gas purification by heat pump assisted MEA absorption process. Applied Energy 204, 353-361.
  13. Tavan, Y., Tavan, A., 2014. Performance of conventional gas sweetening process to remove CO2 in presence of azeotrope. Journal of CO2 Utilization 5, 24-32.