شبیه سازی سنتز متانول با هیدروژناسیون دی اکسید کربن بازیافت شده از گازهای احتراق واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان

زمینه و اهداف: پالایشگاه‌ها حدودا چهار درصد از انتشار جهانی دی اکسید کربن را تولید می‌کنند، نزدیک به یک میلیارد تن در سال. در سطح جهان، بخش پالایش پس از بخش تولید برق و صنعت سیمان رتبه سوم در بین تولیدکنندگان ثابت دی اکسید کربن را دارد. این گاز گلخانه ای عامل اصلی گرمایش جهانی و تغییر اقلیم می‌باشد و خطری جدی برای سلامت انسان و محیط زیست می‌باشد. یکی از راهکارهای کاهش این گاز گلخانه ای در اتمسفر، کاهش دی اکسید کربن از طریق برگشت پذیر کردن این گاز در چرخه سوخت می‌باشد. واحد کت کراکر یکی از منابع انتشار این گاز گلخانه ای در پالایشگاه آبادان می‌باشد که مقدار 230 تن در ساعت گازهای احتراق تولید می‌کند و دارای 7/12 درصد مولی دی اکسید کربن می‌باشد. شناسایی منابع انتشار گاز دی اکسید کربن در پالایشگاه آبادان و شبیه سازی جذب شیمیایی این گاز گلخانه ای و تبدیل آن به سوخت متانول از اهداف این پژوهش می‌باشد. روش کار: در این پژوهش میزان غلظت دی اکسید کربن خروجی از منابع انتشار پالایشگاه آبادان توسط دستگاه testo 350xl و کروماتوگرافی گازی اندازه گیری شده است. با توجه به اینکه مقدار غلظت دی اکسید کربن در گازهای احتراق واحد کت کراکر بیشترین مقدار را داشت، لذا با استفاده از نرم افزار aspen hysys شبیه سازی جذب شیمیایی دی اکسید کربن از گازهای احتراق برج احیاء واحد کت کراکر با حلال دی اتانول آمین 30٪ وزنی انجام و طی یک واکنش هیدروژناسیون به متانول تبدیل شده است. در نهایت محاسبات اقتصادی طرح انجام گردید.یافته ها: راندمان کلی جذب شیمیایی دی اکسید کربن در شبیه سازی با نرم افزار 92% و درجه خلوص co2 بازیافتی 9.64٪ بدست آمده است. با این روش می‌توان 1003 تن در روز دی اکسید کربن واحد کت کراکر را جذب و بازیافت نمود و به محصول متانول تبدیل کرد. در شبیه سازی تبدیل دی اکسید کربن بازیابی شده به سوخت متانول، مقدار 686 تن در روز متانول با درجه خلوص 8/99% بدست آمد. محاسبات اقتصادی طرح نشان می‌دهد که هزینه کاهش انتشار هر تن دی اکسید کربن 19 دلار می‌باشد. میزان نرخ داخلی بازگشت سرمایه این طرح 22٪ و ارزش خالص فعلی طرح 92 میلیون دلار می‌باشد. بازگشت سرمایه این طرح 3 سال می‌باشد.نتیجه گیری: دی اتانول آمین راندمان بالایی در جذب دی اکسید کربن از گازهای احتراق دارد. با روش جذب شیمیایی با آمین می‌توان آلاینده دی اکسید کربن را از گازهای احتراق تولیدی در پالایشگاهها بازیافت نمود و بعنوان خوراک ارزان برای تولید سوخت متانول استفاده نمود . با این روش علاوه بر ایجاد ارزش افزوده، از انتشار این گاز گلخانه ای به محیط زیست جلوگیری می‌گردد.

Simulation of methanol synthesis by hydrogenation of carbon dioxide recovered from combustion gases of Fluid Catalytic Cracking Unit of Abadan Refinery

Refineries produce about four percent of the global carbon dioxide emissions, close to one billion tons per year. Globally, the refining sector is the third largest producer of carbon dioxide after the electricity generation and cement industry.This greenhouse gases is a major cause of global warming and climate change and is a serious threat to human health and the environment. One way to reduce this greenhouse gas into the atmosphere is to reduce carbon dioxide by reversing this gas in the fuel cycle.The Fluid Catalytic Cracking unit (FCCU) is one of the emissions sources of this greenhouse gas in Abadan Refinery,which produces 230 tons per hour of combustion gases,it has 12.7% mole of carbon dioxide. Identifying the sources of carbon dioxide emissions in Abadan Refinery and simulating the chemical absorption of this greenhouse gas and converting it into methanol fuel is one of the objectives of this study. Methods: In this research, the concentration of carbon dioxide emitted from the emission sources of Abadan Refinery has been measured by Testo 350XL and GC. Due to the fact that the concentration of carbon dioxide in the combustion gases of the FCC unit was the highest amount, so the chemical absorption of carbon dioxide from the combustion gases of this unit by 30 wt% diethanolamine solvent and converted into methanol during a hydrogenation reaction has been simulated with Aspen Hysys software. Finally, the economic calculations of the project were performed.Results: The overall efficiency of chemical absorption of CO2 in the simulation with software is 92% and the purity of captured CO2 is 94.6%. With this method, 1003 ton per day of carbon dioxide in FCC unit can be absorbed and recovered and also converted into methanol product. In the simulation of the conversion of recovered carbon dioxide into methanol, the amount of 686 ton per day of methanol with a purity of 99.8% was obtained. The economic calculations of the project show that the cost of reducing emissions per ton of carbon dioxide is $ 19. The internal rate of return on the project is 22% and the net present value of the project is $ 92 million. The return time on investment of this project is 3 years.Conclusion: Diethanolamine has a high efficiency in absorbing carbon dioxide from combustion gases.By chemical absorption method with this amine, carbon dioxide pollutant can be recovered from combustion gases that produced in refineries and used as an inexpensive feed to produce methanol fuel.This method, in addition to creating added value, prevented the emission of this greenhouse gas into the environment.