ارزیابی ترمودینامیکی فرآیند بازیابی گاز فلر پتروشیمی زاگرس با هدف بازگشت به چرخه تولید متانول

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه یاسوج

چکیده
موضوع تحقیق: فلر به‌عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از واحدهای پتروشیمی علاوه بر تضمین ایمنی و سلامت کارکنان، یکی از منابع اصلی انتشار آلاینده‌ها و ترکیبات آلی فرار است. گازهای ارسالی به فلر غالباً دارای ترکیبات ارزشمندی هستند که بازیابی آن‌ها می‌تواند به افزایش تولید، ارتقای درآمد و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای منجر شود. بررسی امکان بازیابی این گازها و استفاده مجدد آن‌ها در فرایندهای پتروشیمی از اهمیت بالایی برخوردار است.
روش تحقیق: در این مطالعه، با هدف بازیابی گازهای فلر در مجتمع پتروشیمی زاگرس، شبیه‌سازی فرایند و تحلیل انرژی و اکسرژی انجام شده است. فرایند پیشنهادی شامل یک تبدیل‌گر بخار مخلوط متان در دمای 1000 کلوین و فشار 101.3 کیلوپاسکال، سامانه تبادلگر گرمایی، جداساز میعانات آب و فشرده‌ساز گاز بازیابی‌شده تا فشار 7600 کیلوپاسکال متناسب با شرایط راکتور سنتز متانول است. همچنین، آزمون حساسیت برای بررسی اثر تغییر نسبت بخار به کربن و دمای خوراک تبدیل‌گر بر عملکرد کلی انرژی و اکسرژی سامانه نیز صورت گرفته است.
 نتایج اصلی: نتایج نشان داد که نسبت بهینه بخار به کربن در تبدیل‌گر 13 بود که در آن تمامی متان به گاز سنتز تبدیل می‌شد. افزایش دمای خوراک موجب کاهش مصرف انرژی تبدیل‌گر، بهبود بازده انرژی و کاهش تخریب اکسرژی شد. بر اساس تحلیل اکسرژی، تبدیل‌گر با سهم 49.43 درصد بیشترین و جداکننده آب با سهم صفر درصد کمترین تخریب را داشتند. بازده کلی انرژی فرایند 56.43 درصد و بهره‌برداری از انرژی ورودی 17 گیگاژول محاسبه شد. شدت تلفات انرژی و تخریب اکسرژی برای هر تن گاز بازیابی‌شده به‌ترتیب 13.13 و 2.62 گیگاژول بود. شبیه‌سازی واحد سنتز متانول نیز نشان داد تزریق گاز سنتز بازیابی‌شده موجب افزایش 9.16 درصدی تولید متانول، معادل 462/39 تن در روز شد. در نهایت، استفاده از سامانه بازیابی گاز فلر باعث حذف کامل انتشار دی‌اکسیدکربن ناشی از فلرینگ و کاهش ردپای دی‌اکسید کربن به صفر شد.

 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Thermodynamic evaluation of flare gas recovery in the Zagros Petrochemical Complex for integration into the methanol production cycle

نویسندگان English

مهدی پورمند 1
Parviz Darvishi 2
1 Tarbiat Modares University
2 Yasouj University
چکیده English

Research subject: The flare, as an integral part of petrochemical plants, not only ensures the safety of operations and personnel but is also a major source of pollutant emissions and volatile organic compounds. The gases directed to the flare often contain valuable components whose recovery can significantly enhance production, increase revenues, and reduce greenhouse gas emissions. Therefore, investigating the recovery of flare gases and their reuse in petrochemical processes is of considerable importance.
Research approach: In this study, aimed at recovering flare gases in the Zagros Petrochemical Complex, process simulation and energy–exergy analyses were performed. The proposed process consisted of a methane steam reformer operating at 1000 K and 101.3 kPa, a system of heat exchangers, a water–condensate separator, and a gas compression unit increasing the recovered gas pressure to 7600 kPa in accordance with the methanol synthesis reactor conditions. Furthermore, a sensitivity analysis was conducted to examine the effect of steam-to-carbon ratio and reformer feed temperature on the overall energy and exergy performance of the system.
Main results: The results indicated that the optimum steam-to-carbon ratio in the reformer was 13, at which all methane was converted into syngas. Increasing the feed temperature reduced reformer energy consumption, enhanced energy efficiency, and decreased exergy destruction. Exergy analysis showed that the reformer accounted for the highest share of exergy destruction (49.43%), while the water separator contributed none. The overall energy efficiency of the process was calculated as 56.43%, with 17 GJ of input energy utilized. The specific energy loss and exergy destruction per ton of recovered gas were 13.13 GJ and 2.62 GJ, respectively. Methanol synthesis unit simulation revealed that syngas recovery increased methanol production by 9.16%, equivalent to 462.39 tons per day. Finally, the evaluation confirmed that implementing flare gas recovery completely eliminated CO2 emissions from flaring, thereby reducing the CO2 footprint from this source to zero.

کلیدواژه‌ها English

Flare gas
methanol unit
energy
exergy
carbon dioxide

  • تاریخ دریافت 28 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 16 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 17 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 14 آبان 1404
  • تاریخ انتشار 14 آبان 1404