26305

بكارگيري تحليل اكسرژواكونوميك در انتخاب چيدمان بهينه‌ي برجهاي تقطير پيچيده: مطالعه موردي فرايند NGL

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1400/11/25

نوراله كثيري - اميرحسين خليلي گركاني

دانشكده مهندسي شيمي،نفت وگاز

فرآيند تفكيك مايعات گاز طبيعي (ان جي ال) يكي از فرآيندهاي تأثيرگذار در زنجيره تأمين محصولات پتروشيمي و البته پرهزينه ازنظر مصرف انرژي است. هدف اصلي اين فرآيند، جداسازي و توليد هيدروكربن‌هاي سبك با خلوص موردنظر است و اين كار را به كمك مجموعه‌اي از برج‌هاي تقطيركه تحت عنوان چيدمان شناخته مي¬شوند، انجام مي‌دهد. از طرفي برج‌هاي تقطير يكي از پرخرج‌ترين واحد¬ها از نظر ميزان مصرف انرژي هستند كه راندمان ترموديناميكي پاييني دارند. در اين پژوهش با هدف كاهش انرژي مصرفي، بالا بردن راندمان و كاهش قيمت تمام شده¬ي محصولات در برج تقطير، از تحليل اكسرژواكونوميك درفرآيند ان جي ال واحد 107پارس جنوبي استفاده شده است. براي به‌كارگيري اين تحليل، تابع هدفي جديدي ارائه شد كه هم هزينه تخريب اكسرژي را محاسبه كرده و هم هزينه¬ي سرمايه¬اي را لحاظ مي¬كند. تابع هدف جديد، قيمت تمام‌شده‌ي محصولات را ارائه مي‌دهد، كه به‌كارگيري آن موجب صرفه‌جويي 28% در هزينه محصولات به ازاي هر كيلوگرم در چيدمان بهينه نسبت به چيدمان واحد خواهد شد. بايستي توجه شود كه تابع هدف جديد جنس اكسرژي دارد و هزينه¬هاي عملياتي وارده را براساس هزينه¬ي اكسرژي قيمت گذاري مي¬كند نه براساس هزينه¬ي انرژي. به همين جهت در واحد مطالعاتي، عملكرد بهتري در انتخاب چيدمان بهينه نسبت به انرژي دارد زيرا در تحليل اكسرژي تغييرات دمايي، فشاري و تركيب درصدي تك تك جريان¬ها لحاظ مي¬شود درصورتيكه در تحليل انرژي اين تغييرات ثابت فرض مي¬شود. در ادامه جهت يافتن بهترين چيدمان از بين سه چيدمان برتر پيشنهادي توسط تابع هدف جديد از تحليل اكسرژي پيشرفته استفاده شده، كه اين تحليل، تخريب اكسرژي را به چهاردسته تقسيم بندي مي¬كند كه شامل تخريب اكسرژي درون¬زا، برون¬زا، اجتناب ¬پذير و اجتناب¬¬ناپذير مي¬باشد. از بين چهاردسته تخريب نام برده شده، تخريب اكسرژي اجتناب پذير به دليل دارا بودن قابليت بهبود وكاهش بايستي مورد توجه و بررسي قرار گيرد، كه پس از به‌كارگيري آن، چيدمان انتخابي توسط تابع هدف بهتر عمل كرده و 95/91 درصد از تخريب اكسرژي آن قابل ‌بهبود است. از طرفي برطرف كردن تخريب اكسرژي¬هاي قابل جبران برون¬زا ساده¬تر مي¬¬باشد و برطرف كردن آن ¬از نظر هزينه به نفع واحد است. نتايج بيانگر آن است كه استفاده از تحليل اكسرژي نسبت به تحليل انرژي به منظور انتخاب چيدمان بهينه مناسب¬تر است، همچنين با بكارگيري تحليل اكسرژي پيشرفته مي¬توان تصميم نهايي را در خصوص چيدمان بهينه با قطعيت بيشتري اخذ نمود.

1401/01/16

Applying Exergoeconomic Analysis in selecting the Optimal Layout of Complex Distillation Towers: NGL Process Case Study

2/14/2023 12:00:00 AM

The separation of natural gas liquids is one of the most effective processes in the supply chain of petrochemical products and is expensive in terms of energy consumption. The primary purpose of this process is to separate and produce light hydrocarbons with the desired purity, and this is done with the help of a set of distillation towers. Distillation towers are one of the most common unit operations in the process industry and, at the same time, the most expensive unit in terms of energy consumption with low thermodynamic efficiency. Therefore, today, due to the uncontrolled increase in the consumption of energy carriers as well as global energy prices, trying to find solutions to save energy in distillation operations and increase its efficiency is doubly essential. Reducing energy consumption in distillation operations with increasing efficiency can also be very effective in reducing the cost of products. In this study, in order to reduce the energy consumption and increase the efficiency of the distillation tower, Exergoeconomic analysis has been used. For this analysis, a new objective function was proposed that calculates both the cost of exergy destruction and capital and operation. The new objective function presents the cost price of the products, the use of which will save %28 in the cost of the products per kilogram in the optimal arrangement compared to the single arrangement. In order to find the best arrangement among the top three proposed by the new objective function, advanced exergy analysis was used. After that, the selected arrangement by the objective function performed better than the other two arrangements and can be improve 91.95% of its exergy destruction.

تفكيك NGL، بهبود مصرف انرژي، اكسرژواكونوميك، ارزيابي، تحليل اكسرژي پيشرفته

NGL Separation, Energy Consumption Improvement, Exergoeconomic, Evaluation, Advanced Exergy Analysis

zahra moradi

Norolah Kasiri - Amirhossein Khalili-Garakani