شماره ركورد
34321
پديد آورنده
نغمه عزيزي
عنوان
بررسي فني- اقتصادي بهكارگيري برجهاي ديوارهتقسيم در فرايند GTL
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/30
استاد راهنما
نوراله كثيري - اميرحسين خليلي گركاني
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
بخش جداسازي در فرايند تبديل گاز به مايع يكي از مراحل كليدي و اثرگذار بر كارايي انرژي اين فرايند بهشمار ميرود. خوراك مورد بررسي شامل 25 جزء هيدروكربني حاصل از سنتز فيشر-تروپش LTFT است كه براي سهولت مدلسازي در قالب چهار برش اصلي شامل LPG، نفتا، كروسين و ديزل گروهبندي شده و متناظر با يك واحد صنعتي GTL با ظرفيت حدود 600 هزار تن در سال ميباشد. هدف اين پژوهش، تحليل و ارزيابي چيدمانهاي مختلف برجهاي ديوارهتقسيم با رويكرد كاهش هزينههاي سرمايهگذاري و عملياتي، بهبود بازده حرارتي و ارتقاي كيفيت جداسازي است. در اين راستا، شش چيدمان بر پايهي دو توالي جداسازي (مستقيم و غيرمستقيم) و سه موقعيت ديواره (بالا، ميانه و پايين) با استفاده از نرمافزار اسپنپلاس طراحي و شبيهسازي شد. بهينهسازي متغيرهاي كليدي شامل تعداد سينيها، محل خوراك، نسبت جريان برگشتي و نرخ جريانهاي جانبي با بهرهگيري از الگوريتم ژنتيك و بر مبناي كمينهسازي هزينهي ساليانهي كل و بهبود خلوص محصولات انجام گرفت. نتايج بهدستآمده بر اساس تحليلهاي اقتصادي و ترموديناميكي، از جمله محاسبهي تلفات اكسرژي و مصرف بخار، ارزيابي شد. يافتهها نشان داد كه چيدمان Direct–Middle Wall از نظر اقتصادي و حرارتي عملكرد برتري دارد؛ بهطوريكه هزينهي ساليانهي كل آن حدود 99/7 ميليون دلار در سال و اتلاف اكسرژي حرارتي آن 04/16 گيگاژول بر ساعت است كه نسبت به چيدمان مرجع، كاهش حدود 25 درصدي را نشان ميدهد. اين بهبود ناشي از توزيع متعادل انرژي در دو سوي ديواره، كاهش اختلاط بخار و مايع و ايجاد تعادل مطلوب ميان مصرف انرژي و خلوص محصولات است. از منظر صنعتي نيز، بهكارگيري چيدمان ديوارهمياني ميتواند منجر به كاهش چشمگير مصرف بخار و بار حرارتي مبدلها و در نتيجه صرفهجويي قابل توجه در هزينههاي بهرهبرداري واحدهاي GTL شود. در مجموع، برجهاي ديوارهتقسيم با موقعيت مياني، رويكردي كارآمد براي افزايش بهرهوري انرژي، كاهش هزينهها و ارتقاي پايداري عملياتي در واحدهاي جداسازي فرايند GTL بهشمار ميآيند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/14
عنوان به انگليسي
Techno-Economic evaluation of Dividing-Wall Column Implementation in the Gas-to-Liquids (GTL) Process
تاريخ بهره برداري
10/22/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
نغمه عزيزي
چكيده به لاتين
The separation section in gas-to-liquids processes represents one of the most critical stages influencing the overall energy efficiency of the system. The feed considered in this study consists of 25 hydrocarbon components originating from LTFT Fischer–Tropsch synthesis, which were grouped into four major cuts LPG, naphtha, kerosene, and diesel for modeling purposes. This feed corresponds to an industrial GTL unit with an approximate capacity of 41,760 barrels per day. The objective of this research is to analyze and evaluate various configurations of dividing-wall columns with the aim of reducing capital and operating costs, improving thermal efficiency, and enhancing separation quality. Accordingly, six DWC configurations, based on two separation sequences (direct and indirect) and three wall positions (top, middle, and bottom), were designed and simulated using Aspen Plus. Optimization of key design variables—including the number of stages, feed location, reflux ratio, and side-stream rates—was performed using a genetic algorithm and based on minimizing the total annual cost while improving product purity. The resulting configurations were assessed through economic and thermodynamic analyses, including exergy destruction and steam consumption. The findings indicate that the Direct–Middle Wall arrangement provides superior economic and thermal performance. This configuration achieved a total annual cost of approximately 7.99 million USD and thermal exergy destruction of 16.04 GJ/h, representing nearly a 25% reduction relative to the base-case configuration. These improvements arise from more balanced energy distribution across the wall, reduced vapor–liquid mixing, and a more favorable trade-off between energy use and product purity. From an industrial perspective, employing the middle-wall configuration significantly reduces steam usage and heat-exchanger duties, leading to considerable savings in the operating costs of GTL separation units. Overall, mid-wall dividing-wall columns present an effective strategy for enhancing energy efficiency, reducing costs, and improving operational sustainability in GTL distillation systems.
كليدواژه هاي فارسي
تشديد فرايند , جداسازي فرايند تبديل گاز به مايع , برج ديوارهتقسيم , چيدمان برجها , شبيهسازي و بهينهسازي
كليدواژه هاي لاتين
Process intensification , Gas-to-Liquid’s process separation , Dividing Wall Column , column sequencing , Simulation and optimization
Author
Naghme Azizi
SuperVisor
Norolah Kasiri - Amirhossein Khalili Garakani