بررسی فنی اقتصادی و بهینه سازی عملکرد مبدل آمین-آمین با انجام شبیه سازی فرایندی در واحد شیرین سازی شرکت پالایش گاز فجر جم با رویکرد کاهش مصرف انرژی

هدف این پروژه، بهینه سازی مصرف انرژی در واحد شیرین سازی گاز است. برای این منظور، از نرم افزارهای Aspen HYSYS وHTRI جهت شبیه سازی فرایند و تحلیل عملکرد مبدل های حرارتی پوسته و لوله استفاده شده است. ابتدا شبیه سازی فرایند انجام و با داده های طراحی (PFD) برای صحت سنجی و اعتبارسنجی مقایسه شد تا دقت نتایج تایید شود. در مرحله بعد، شبیه سازی با داده های عملیاتی واقعی واحد برای دو ظرفیت 260و 360 مترمکعب در ساعت آمین انجام گرفت. هدف این شبیه سازی ها، بررسی تحلیل های حساسیت فرایندی و تاثیر تغییرات مختلف بر عملکرد فرایند بود. در این بخش، تاثیر رسوب گیری و پلاگ کردن تیوب ها تا 25 درصد به صورت جداگانه و ترکیبی شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که رسوب گیری بیشترین تاثیر را در کاهش بازدهی مبدل و افزایش مصرف انرژی دارد، در حالی که پلاگ کردن تیوب ها به تنهایی تاثیر قابل توجهی بر کاهش بازدهی ندارد. در ادامه، یک مبدل حرارتی صفحه ای به عنوان جایگزین برای مبدل پوسته و لوله طراحی شد. این مبدل صفحه ای با شرایط جریان فرایندی به گونه ای طراحی شد که بهره وری بیشتری داشته و مصرف انرژی را کاهش دهد. در تحلیل های اقتصادی، با استناد به قیمت های ارائه شده توسط کارفرما در تاریخ چهارم مهرماه 1403، مقایسه ای میان عملکرد مبدل پوسته و لوله در دو وضعیت تمیز (Clean) و کثیف (Dirty) و همچنین جایگزینی مبدل صفحه ای انجام شد. این مقایسه در دو حالت بارگذاری آمین، یکی با ظرفیت 260 مترمکعب در ساعت )حالت (A و دیگری با360 مترمکعب در ساعت )حالت (B انجام شد. نتایج نشان داد که اختلاف هزینه های مصرف انرژی بین حالت تمیز و کثیف برای حالت A حدود 598،522/71 یورو در سال است که 493،3592/92 یورو از این اختلاف مربوط به هزینه مصرف بخار کم فشار می باشد، )معادل 82/44 درصد از کل اختلاف هزینه ها(. در حالت B ، اختلاف هزینه مصرف انرژی حدود 549740/45 یورو در سال برآورد شد که 381،592/43 یورو آن به هزینه مصرف بخار کم فشار اختصاص دارد، )معادل 69/41 درصد از کل اختلاف هزینه ها(. در ادامه همچنین هزینه ساخت مبدل حرارتی صفحه ای در دو سناریو مورد ارزیابی قرار گرفت. در سناریوی نخست، هزینه مبدل بر اساس طراحی انجام شده در نرم افزار Aspen EDR محاسبه شد که در این حالت، قیمت تخمینی مبدل حرارتی صفحه ای 45،397 یورو برآورد گردید. بر این اساس، مقدار بازگشت سرمایه برای استفاده از مبدل صفحه ای در حالت A (با نرخ بارگذاری 260 مترمکعب بر ساعت از محلول آمین) برابر با 629،597/62 یورو در سال و در حالت B (با نرخ بارگذاری 360 مترمکعب بر ساعت) معادل 605،629/15 یورو در سال محاسبه شد. در سناریوی دوم، هزینه مبدل حرارتی صفحه ای از طریق استعلام قیمت از کارخانه سازنده تعیین شد که در این شرایط، قیمت مبدل 128،700 یورو برآورد گردید. در این وضعیت، مقدار بازگشت سرمایه برای استفاده از مبدل در حالت A برابر با 546،294/63 یورو در سال و در حالت B برابر با 522،326/14 یورو در سال برآورد شد.

کلیدواژه ها:

شبیه سازی ، بهینه سازی ، شیرین سازی گاز ، جذب شیمیایی ، آمین فعال شده