شماره ركورد
31886
پديد آورنده
رضا علائي
عنوان
مطالعه فرآيندي و بررسي موازنه هيدروژن در پالايشگاه اصفهان با هدف بهبود مديريت هيدروژن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/10/03
استاد راهنما
دكتر محمد امين ثباتي
استاد مشاور
دكتر سروش برادران
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
هيدروژن بهعنوان يك گاز استراتژيك و باارزش در صنايع پتروشيمي و پالايشگاهي بهكار گرفته ميشود. در پالايشگاه اصفهان، از اين گاز براي انجام فرآيندهاي تصفيه هيدروژني جريانهاي حاوي تركيباتي نظير سولفور و اكسيژن و همچنين در واكنشهاي شكست هيدروژني، بهويژه در واحد آيزوماكس، استفاده ميشود. با توجه به اجراي طرح توسعه در بخش جنوبي پالايشگاه اصفهان ، نياز به احداث واحدهاي جديد براي توليد هيدروژن بهمنظور پاسخگويي به تقاضاي روزافزون و افزايش ظرفيت توليد، بيش از پيش احساس ميشود. بازيابي هيدروژن از جريان off-gas پالايشگاه، يكي از اقتصاديترين و ارزانترين روشهاي توليد هيدروژن محسوب ميشود. اين فرآيند با جداسازي هيدروژن از گازهاي مازادِ فرآينديِ پالايشگاه، امكان توليد هيدروژن با هزينه كمتر و بهرهوري بالاتر را فراهم ميكند و به همين دليل بهعنوان يكي از گزينههاي اصلي در صنعت پالايشگاهي براي تأمين هيدروژن مورد نياز مطرح است. در اين تحقيق، امكان بازيابي هيدروژن از جريانهاي مختلف off-gas پالايشگاه اصفهان، شامل جريانهاي خروجي از واحدهاي تبديل كاتاليستي (CRU Gas)، آمين در فشار بالا (HP Amine)، آمين در فشار پايين (LP Amine) و آيزومريزاسيون (Sweet Gas) مورد ارزيابي قرار گرفت. اين جريانها علاوهبر هيدروژن حاوي گازهاي متان، اتان، پروپان، بوتان، پنتان و هگزان ميباشند. از اين رو به يك فرآيند جداسازي جهت حذف ناخالصيها از اين جريانها، نياز ميباشد. جداسازي با استفاده از فرآيند جذب با حلال هيدروكربني در نرمافزار Aspen HYSYS شبيهسازي شد. در اين بررسي، از دو حلال بنزين و گازوئيل استفاده شد كه نتايج حاصل از حلال گازوئيل نسبت به حلال بنزين عملكرد بهتري داشت. ميزان خلوص هيدروژن توليدي با استفاده از حلال گازوئيل براي جريانهايCRU Gas ، HP Amine، LP Amine و Sweet Gas from Iso به ترتيب 99/0 ، 97/0 ، 98/0 و 98/0 درصد مولي حاصل شد. همچنين مقدار بازيافت هيدروژن از اين جريانها بهترتيب 93/ 0، 94/0 ، 91/0 و 93/0 بهدست آمد. اثر دبي حلال، دما و فشار فرآيند جذب، بر روي خلوص و مقدار بازيافت هيدروژن توليدي مورد مطالعه قرار گرفت. در نهايت فرآيند جذب با حلال با استفاده از جريانهاي منتخب، ارزيابي اقتصادي شده و با يكديگر مقايسه شدند. نتايج اقتصادي نشان ميدهد كه فرآيند جذب با حلال با استفاده از خوراك CRU Gas با هزينه توليد 036/1 دلار به ازاي يك كيلوگرم هيدروژن، از ساير جريانها اقتصاديتر است. از بين جريانهاي مورد بررسي، جريان Sweet Gas خروجي از واحد آيزومريزاسيون بهدليل حجم قابل توجه تركيبات پروپان، بوتان و همچنين هيدروژن موجود در جريان، مورد بررسي فرآيندي و بازيابي هيدروژن و LPG، قرار گرفت. خلوص هيدروژن توليدي از فرآيندLHR (Light Hydrocarbon Recovery)، 97 درصد مولي ميباشد. سود ساليانه حاصل از اين فرآيند، 024,146,12 دلار و دوره بازگشت سرمايه آن تنها يك سال محاسبه شد. با اجراي طرح بازيابي هيدروژن از جريانهاي خروجي از پالايشگاه، ميتوان بخش قابل توجهي از هيدروژن مورد نياز واحدهاي جنوبي پالايشگاه را تامين كرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/10/24
عنوان به انگليسي
Process Study and Hydrogen Balance Analysis in Esfahan Refinery with the Aim of Improving Hydrogen Management
تاريخ بهره برداري
12/23/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
رضا علائي
چكيده به لاتين
Hydrogen, as a strategic and valuable gas, plays a vital role in the petrochemical and refining industries. In Isfahan Refinery, hydrogen is extensively utilized in hydrotreating processes for streams containing sulfur and oxygen compounds, as well as in hydrocracking reactions, particularly in the Isomax unit. With the implementation of the development plan in the southern section of Isfahan Refinery, the demand for hydrogen is rapidly increasing, necessitating the establishment of new hydrogen production units to meet this growing demand and enhance production capacity. Among the most economical and cost-effective methods for hydrogen production is the recovery of hydrogen from refinery off-gas streams. This process separates hydrogen from excess process gases, enabling the production of hydrogen at lower costs and higher efficiency. Consequently, hydrogen recovery has become one of the primary solutions for hydrogen supply in the refining industry. This study evaluates the feasibility of hydrogen recovery from various off-gas streams in Isfahan Refinery, including streams from catalytic reforming units (CRU Gas), high-pressure amine (HP Amine), low-pressure amine (LP Amine), and isomerization units (Sweet Gas). These streams, in addition to hydrogen, contain other gases such as methane, ethane, propane, butane, pentane, and hexane. Therefore, a separation process is required to remove impurities from these streams. The separation process was simulated using hydrocarbon solvent absorption in Aspen HYSYS software. Gasoline and diesel were employed as the solvents for absorption, with diesel demonstrating superior performance over gasoline. The purity of hydrogen produced using diesel for the CRU Gas, HP Amine, LP Amine, and Sweet Gas streams was achieved at 0.9887, 0.9766, 0.9882, and 0.9875, respectively. Furthermore, the hydrogen recovery rates from these streams were calculated as 0.9324, 0.9426, 0.9175, and 0.934, respectively. The effects of solvent flow rate, absorption temperature, and process pressure on the hydrogen purity and recovery rates were studied. An economic assessment of the absorption process using selected streams was conducted and compared. The results indicate that hydrogen recovery using the CRU Gas stream is the most cost-effective option, with a production cost of $1.036 per kilogram of hydrogen. Among the streams analyzed, the Sweet Gas stream from the isomerization unit, due to its significant content of propane, butane, and hydrogen, was further investigated for process evaluation and recovery of hydrogen and LPG. The hydrogen purity achieved through the Light Hydrocarbon Recovery (LHR) process was 97 mol%. The annual profit from this process was calculated to be $12,146,024, with a payback period of only one year. Implementing a hydrogen recovery plan for refinery off-gas streams can significantly supply the hydrogen required for the southern units of Isfahan Refinery, reducing the dependency on external hydrogen sources and enhancing overall operational efficiency.
كليدواژه هاي فارسي
هيدروژن , گازهاي خروجي پالايشگاه , جذب با حلال , ارزيابي اقتصادي
كليدواژه هاي لاتين
hydrogen , Refinery Off-Gas , Solvent Absorption , Economic evaluation
Author
Reza Alaei
SuperVisor
Dr. Mohamad Amin Sobati