Simulation and Economic Evaluation of Flare Gas Recovery Using Nano Adsorbents

Document Type : Original Article

Authors
Meisam Bijanikhooy 1
Zohreh Saadati 2
Afsaneh Maleki 3
1 Ph.D. Student, Department of Chemistry, Omidiyeh Branch, Islamic Azad University, Omidiyeh, Iran
2 Associate Professor, Department of Chemistry, Omidiyeh Branch, Islamic Azad University, Omidiyeh, Iran
3 Department of Chemistry, Omidiyeh Branch, Islamic Azad University, Omidiyeh, Iran.
20.1001.1/jgt.2024.2025628.1037
Abstract
The oil and gas industry is facing a critical challenge with the growing emissions of flare gases, driven by the global expansion of the industry and increased fossil fuel consumption in refineries and petrochemical plants. The significant environmental impact of these flare gas emissions has created a pressing need to develop effective strategies to minimize the associated environmental risks. However, implementing technologies to reduce flare gas emissions presents both economic and environmental hurdles.
In this study, we investigated the application of nanoadsorbents in packed bed towers as a promising approach to recover and repurpose flare gases. Using MATLAB software, we conducted two case studies to evaluate the performance of different adsorbent materials, including Ws and H silica gels, as well as a 4 Å molecular sieve, for the recovery and conversion of sour flare gas into sweet, moist gas. The analysis revealed that the Langmuir isotherm model provided the most suitable simulation results, demonstrating the technical feasibility and effectiveness of this approach.

Keywords

Subjects

Article Title Persian

شبیه‌سازی و ارزیابی اقتصادی بازیافت گاز مشعل با استفاده از نانوجاذب‌ها

Authors Persian

میثم بیژنی خو 1
زهره سعادتی 2
1 دانشجوی دکتری، گروه شیمی، واحد امیدیه، دانشگاه آزاد اسلامی، امیدیه، ایران
2 دانشیار، گروه شیمی، واحد امیدیه، دانشگاه آزاد اسلامی، امیدیه، ایران
Abstract Persian

صنعت نفت و گاز با انتشار روزافزون گازهای مشعل که ناشی از گسترش جهانی صنعت و افزایش مصرف سوخت فسیلی در پالایشگاه‌ها و کارخانه‌های پتروشیمی است، با چالشی حیاتی مواجه است. اثرات زیست محیطی قابل توجه این انتشار گازهای مشعل، نیاز مبرمی به توسعه استراتژی‌های مؤثر برای به حداقل رساندن خطرات زیست محیطی مرتبط ایجاد کرده است. با این حال، پیاده‌سازی فن‌آوری‌هایی برای کاهش انتشار گازهای مشعل، موانع اقتصادی و زیست‌محیطی را به همراه دارد. در این مطالعه، ما کاربرد نانوجاذب‌ها را در برج‌های آکنده به‌عنوان یک رویکرد امیدوارکننده برای بازیابی و استفاده مجدد از گازهای مشعل بررسی کردیم. با استفاده از نرم‌افزار MATLAB، دو مطالعه موردی را برای ارزیابی عملکرد جاذب­های مختلف، از جمله ژل‌های سیلیکاWs ،H  و همچنین یک غربال مولکولی  Å4، برای بازیابی و تبدیل گازهای مشعل ترش به گاز شیرین و مرطوب انجام دادیم. تجزیه و تحلیل نشان داد که مدل ایزوترم لانگمویر مناسب‌ترین نتایج شبیه‌سازی را ارائه می‌کند که امکان‌سنجی فنی و اثربخشی این رویکرد را نشان می‌دهد.

Keywords Persian

جاذب
ژل سیلیکا
غربال مولکولی
شبیه سازی مشعل
گاز طبیعی
Ahsan, H. Ahsan, J. S. Olfert, L. W. Kostiuk. Experimental Thermal and Fluid Science 2019, 103, 133-142.
A. Tofigh, M. Abedian. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2016, 57, 1296-1306.
Jafari, S. Ashtab, A. Behroozsarand, K. Ghasemzadeh, D. A. Wood. Gas Processing Journal 2018, 6, 1-20.
A. Keshavarz, the fourth national process engineering conference, refinement and petrochemical, 2015.
Jafari, A. Vatani, M. S. Deljoo, A. Khalili-Garakani. Journal of Gas Technology 2021, 6, 28-44.
Hajizadeh, M. Mohamadi-Baghmolaei, R. Azin, S. Osfouri, I. Heydari. Chemical Engineering Research and Design 2018, 131, 506-519.
Freundlich, H. Hatfield. Ltd., London 1926, 110-114
Barekat-Rezaei, M. Farzaneh-Gord, A. Arjomand, M. Jannatabadi, M. H. Ahmadi, W.-M. Yan.
Fard, M. Shafiee. Adv. J. Chem. A 2019, 3, 49-57.
Hajizadeh, M. Mohamadi-Baghmolaei, R. Azin, S. Osfouri, I. Heydari. Chemical Engineering Research and Design 2018, 131, 506-519.
Heidari, A. Ataei, M. H. Rahdar. Applied Thermal Engineering 2016, 104, 687-696.
L. Ng, J. Honeysett, Y. Scorgie. Sustainable Production and Consumption 2023, 35, 116-128.
G. U. Strategy. The International Bank for Reconstruction and Development. The World Bank 2004, 113.
Khanipour, A. Mirvakili, A. Bakhtyari, M. Farniaei, M. R. Rahimpour. Fuel Processing Technology 2017, 166, 186-201.
Zolfaghari, V. Pirouzfar, H. Sakhaeinia. Energy 2017, 124, 481-491.
Davoudi, M. Rahimpour, S. Jokar, F. Nikbakht, H. Abbasfard. Journal of Natural Gas Science and Engineering 2013, 13, 7-19.
Gholami, M. Talaie. Industrial & engineering chemistry research 2010, 49, 838-846.
Saidi. International Journal of Hydrogen Energy 2018, 43, 14834-14847.
R. Rahimpour, S. M. Jokar. Journal of hazardous materials 2012, 209, 204-217.
E. N. Ojijiagwo, C. F. Oduoza, N. Emekwuru. Procedia Manufacturing 2018, 17, 444-451.
Xue, X. Li, X. Cui, X. Cheng, S. Liu, W. Xu, Y. Wang. SPE Prod. Oper 2023, 49, 504-512.
Jafari, A.Vatani, MS. Deljoo, A. Khalili-Garakani, Journal of Gas Technology. 2021, 6, 28-44.
M. Sabaghian, M. Hajipour. Journal of Gas Technology. 2022, 7, 4-15.
Journal of Gas Technology
Volume 8, Issue 2 - Serial Number 11
February 2024
Pages 35-55