مدلسازی واحد صنعتی خالص سازی هیدروژن پتروشیمی کاویان توسط فرآیند جذب سطحی تناوب فشار

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

شیراز ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز،دانشکده مهندسی، گروه مهندسی شیمی

چکیده
موضوع تحقیق: مدلسازی فرایند جذب سطحی تناوب فشار (Pressure Swing Adsorption, PSA) در پتروشیمی کاویان که برای خالص‌سازی هیدروژن استفاده می‌شود.
روش تحقیق: در این تحقیق فرایند PSA و بهینه‌سازی متغیرهای مؤثر بر کیفیت هیدروژن با استفاده از مدلسازی فرایند به روش رانگ کاتا گیل(Rung-kutta gill) با استفاده از نرم‌افزار متلب به‌صورت نوآورانه برای واحد الفین پتروشیمی کاویان برای اولین ‌بار در ایران انجام شد و برای اولین ‌بار بهینه‌سازی فرایندها برای افزایش بهره‌وری تولید شبیه‌سازی شد.
نتایج اصلی: به‏ منظور بررسی اثر فشار برای این فرایند، فشار مرحله جذب از bar 20 تا bar 40 تغییر داده شد. نتایج نشان داد با افزایش فشار از bar 20 تا bar 25 خلوص هیدروژن به اندازه %0.53 افزایش و سپس با افزایش بیشتر فشار تا 40 بار به میزان %0.29 کاهش یافته است. تغییرات فشار بر روی بازیابی و بهره‏ وری هیدروژن نیز تأثیرگذار بود؛ به‌طوری که افزایش فشار از 20 تا 40 بار منجر به کاهش 51.27 درصدی بازیابی هیدروژن و کاهش 51.28 درصدی بهره ‏وری هیدروژن شد. براساس نتایج شبیه‌سازی، در صورتی که خلوص بالای هیدروژن مدنظر باشد فشار بهینه، 25 بار تعیین شد. اما در صورتی که بازیابی و بهره‏ وری اهمیت داشته باشد بهتر است فشار تا حد امکان پایین باشد زیرا افزایش %0.53 درصدی خلوص هیدروژن با افزایش فشار به معنای کاهش تولید هیدروژن به میزان حدوداً 5 تن به ازای هر تن جاذب در سال است. به ‏منظور اعتبارسنجی مدل، نتایج حاصل از مدل‏سازی با داده‏های صنعتی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این مقایسه نشان می‏ دهد میزان خطا بین نتایج حاصل از مدل‏سازی با داده‏های صنعتی بسیار جزیی و حدود یک درصد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Modeling of Kavian Petrochemical Hydrogen Purification Industrial Unit by Pressure Swing Adsorption Process

نویسندگان English

Mohammad Javad Ghane
Iman Khonsha
Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Shiraz Branch., Islamic Azad University, Shiraz, Iran
چکیده English

Research Subject: Modeling the Pressure Swing Adsorption (PSA) process in Kavian Petrochemical, which is used for hydrogen purification
 Research Approach: In this research, PSA process and structural optimizations on hydrogen quality using process modeling by the Rung-kutta gill method using MATLAB software were innovatively carried out for the first time in Iran for the Kavian Petrochemical Olefin Unit, and for the first time, process optimization was simulated to increase production efficiency.
Main Results: In order to investigate the effect of pressure on this process, the pressure of the adsorption stage was changed from 20 to 40 bar. The results showed that by increasing the pressure from 20 to 25 bar, the hydrogen purity increased by 0.53% and then decreased by 0.29% with further increase in pressure to 40 bar. Pressure changes also affected hydrogen recovery and productivity, with an increase in pressure from 20 to 40 bar resulting in a 51.27% decrease in hydrogen recovery and a 51.28% decrease in hydrogen productivity. Based on the simulation results, if high hydrogen purity is desired, the optimal pressure was determined to be 25 bar. However, if recovery and productivity are important, it is better to keep the pressure as low as possible because a 0.53% increase in hydrogen purity with increasing pressure means a decrease in hydrogen production of approximately 5 tons per ton of adsorbent per year. In order to validate the model, the modeling results were compared with industrial data. The results of this comparison show that the error between the modeling results and industrial data is very small, about one percent.
 

کلیدواژه‌ها English

Pressure Swing adsorption
Hydrogen Purification
Modeling
Kavian Petrochemical
Rung-kutta gill

  • تاریخ دریافت 18 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 21 تیر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 31 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار 31 شهریور 1404