بخشی از مقاله
ارائه روشی با هدف بهبود عملکرد واحد شیرین سازي پالایشگاه گاز ایلام با استفاده از تکنولوژي پینچ
چکیده
گاز ترش ورودي به واحد شیرین سازي پالایشگاه گاز ایلام، از جدا کنندهاي واقع در واحد تثبیت میعانات گازي تامین شده که بر اساس نقشههاي فرآیندي در فصل زمستان دماي آن 18 درجه سانتیگراد بوده که این گاز تنها پس از عبور از یک جدا کننده دو فازي مستقیما به واحد تصفیه وارد میشود. بر اساس نتایج نرم افزار گاز ترش ورودي در نقطه شبنم خود بوده که این امر میتواند احتمال وقوع پدیده فومینگ را به علت کندانس شدن ترکیبات سنگین در روي سینیهاي برج افزایش دهد. از طرفی در دماي مذکور بعلت نزدیکی به دماي تشکیل هیدرات، احتمال یخ زدگی نیز بالا خواهد بود . در این مقاله با بهره گیري از تکنولوژي پینچ (اصلاح شبکه مبدل حرارتی)، روشی با هدف کاهش قابل ملاحظه مشکلات فوق الذکر در واحد شیرین سازي پالایشگاه گاز ایلام ارائه شد. نتایج حاصل از شبیه سازي با نرم افزار Aspen Hysys نشان داد که در صورت استفاده از روش پیشنهادي دماي گاز ترش ورودي به برج تماس دهنده از 18 درجه به 37 درجه سانتیگراد افزایش، محتواي آب در گاز شیرین 68 درصد کاهش و در نهایت میزان مصرف انرژي الکتریکی در کولر هوایی که در حال حاضر جهت خنک سازي جریان گاز شیرین از آن استفاده میشود، 100 درصد کاهش خواهد یافت. به منظور بررسی توجیه پذیري اقتصادي روش ارائه شده، برآورد اقتصادي براي آن صورت گرفت و مشخص شد که در صورت استفاده از روش پیشنهادي سالانه 110400 دلار سرمایه برگردانده میشود .
واژگان کلیدي: تکنولوژي پینچ، پدیده فومینگ، کاهش محتواي آب، نرم افزار Aspen Hysys
-1 مقدمه
بکار گیري روش هاي خاص به منظور تعیین راه حل موثر و اقتصادي یک مسئله در یک فرایند را بهینه سازي می گویند
. بهینه سازي از عمده ترین ابزار تصمیم گیري در صنایع می باشد، بهینه سازي با انتخاب بهترین جواب یا راه حل از میان جواب هاي محتمل با بکارگیري روش هاي موثر کمی سر و کار دارد . البته رایانه و نرم افزارهاي مرتبط با موضوع، محاسبات لازم را امکان پذیر و با حداقل هزینه انجام می دهند . [1] حفظ انرژي در طراحی یک واحد شیمیایی همواره یکی از مهمترین موارد مورد توجه می باشد به علاوه تعین کمترین مقدار انرژي گرمایی و سرمایی مورد نیاز یک پروسه از اصلی ترین محاسبات براي تعین مقدار ذخیره انرژي است بنابراین انتگراسیون حرارتی (یکپارچه کردن انرژي) یکی از عوامل مهم در طراحی هاي اقتصادي می باشد . [2] نام تکنولوژي پینچ براي پژوهشگران و دانشمندان فعال در عرصه بهینه سازي مصرف انرژي شناخته شده و آشناست . این تکنولوژي براي تحلیل و بررسی شبکه مبدل هاي حرارتی به منظور کاهش مصرف انرژي استفاده می شود . پژوهشگران به منحنی ترکیبی بعنوان ابزاري مهم در بازیافت انرژي پرداختند . تاکید آن ها بر نقطه پینچ بعنوان نقطه کلیدي در بازیافت انرژي بود و به همین علت نام تکنولوژي پینچ را براي آن انتخاب نمودند . تا به امروز تکنولوژي پینچ پیشرفت هاي زیادي نموده است و علاوه بر شبکه مبدل هاي حرارتی براي بهینه سازي برج هاي تقطیر و کوره ها استفاده می شد . [3]
-2 شرح فرآیند واحد شیرین سازی پالایشگاه گاز ایلام
ابتدا گاز ترش که با فشار 7701 کیلو پاسکال و دماي 18 درجه سانتیگراد وارد جدا کننده دو فازي شده و مقداري از مایعات همراه آن جداسازي می شوند سپس گاز خروجی از بالاي جدا کننده از زیر سینی اول (شماره گذاري از بالا به پایین است) وارد تماس دهنده آمین می شود و در تماس با محلول %43 وزنی متیل دي اتانول آمین قرار گرفته و با دماي 50 درجه سانتی گراد از بالاي تماس دهنده خارج شده و جهت از دست دادن مایعات احتمالی وارد اسکرابر می شود . محلول آمین غنی که از پایین برج تماس دهنده خارج شده ابتدا وارد یک شیر فشار شکن می شود و تا فشار 471 کیلو پاسکال فلش می شود سپس جهت تفکیک مقداري از گازهاي سبک محلول وارد جدا کننده آنی آمین می شود، جریان گاز خروجی از این جدا کننده به یک برج پر شده ارسال و در تماس با بخشی از محلول آمین، تصفیه می شود . مایع خروجی با دماي 64/2 درجه سانتیگراد به مبدل معروف آمین-آمین ارسال می گردد (شکل شماره . (1 در ادامه محلول آمین پیش گرم شده از روي سینی سوم (شماره گذاري از بالا به پایین) وارد برج احیا آمین شده و طی 20 مرحله (بدون در نظر گرفتن کندانسور و ریبویلر) عملیات دفع گازهاي اسیدي از محلول آمین غنی شده صورت می گیرد، فشار بالاي برج احیا 185/3 کیلو پاسکال و فشار ریبویلر 211/3 کیلو پاسکال کنترل می شود . محصول خروجی از کندانسور این ستون (کندانسور از نوع برگشتی کامل است) گاز اسیدي (ترکیب در جدول شماره (1 بوده که به واحد بازیافت گوگرد ارسال می شود . خروجی از این ستون سینی دار آمین احیا شده است که با دماي 125 درجه سانتیگراد به مبدل آمین-آمین ارسال می گردد . [4] آمین خروجی از این مبدل با دماي 82 درجه سانتیگراد وارد پمپ چرخش آمین شده و به فشار 7991 کیلو پاسکال (فشار آمین از فشار گاز ورودي بیشتر در نظر گرفته می شود) می رسد و در نهایت وارد کولر آمین شده و به دماي 50 درجه سانتیگراد می رسد و جهت انجام عملیات جذب گازهاي اسیدي مجددا به برج تماس دهنده که مشتمل بر 20 سینی می باشد ارسال می گردد . [4]
جدول : 1 ترکیب گاز اسیدي[4]
-3 بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق
یکی از معایب طراحی واحد شیرین سازی پالایشگاه گاز ایلام را می توان عدم استفاده از تکنیک های مرتبط با مبحث بهینه سازی انرﮊی از جمله اصلاح شبکه مبدل حرارتی دانست، که منجر به تحمیل هزینه های بسیار زیاد و هدر رفت سرمایه می شود . این در حالی است که می توان با یکپارچه سازی انرﮊی (انتگراسیون حرارتی) بر هزینه هایی از این دست فائق آمد . بطور کلی می توان ضرورت انجام تحقیق را، کاهش مصرف انرﮊی و ارائه روشی منطقی به منظور بر طرف نمودن مشکلات فومینگ و هیدرات های گازی بیان نمود . بر اساس نقشه های فرآیندی میزان آب همراه در گاز شیرین برابر با ۱۳۳ کیلوگرم در ساعت بوده که بسیار زیاد می باشد و چنانچه از واحد گلایکول به منظور نم زدایی استفاده شود مستلزم دبی بالایی از حلال خواهد بود . از طرفی دمای گاز ترش ورودی نیز بسیار پایین می باشد، بطوریکه در این دما مشکل فومینگ ناشی از کندانس شدن ترکیبات سنگین ایجاد خواهد شد زیرا گاز ترش ورودی به برج تماس دهنده دقیقا در نقطه شبنم هیدروکربن ها قرار دارد (جدول شماره ۲) . علاوه بر موارد مذکور جایی برای استفاده از تکنیک های مرتبط با بهینه سازی مصرف انرﮊی در طراحی واحد شیرین سازی پالایشگاه گاز ایلام در نظر گرفته نشده و به منظور
