مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم غشایی نم‌زدایی و مقایسه‌ اقتصادی آن با سایر روش‌های نم‌زدایی گاز طبیعی

در این مطالعه طراحی و شبیه‌سازی فرآیندهای مختلف نم‌زدایی گاز طبیعی شامل فرآیندهای غشایی، جذب به کمک حلال و جذب سطحی انجام شده و نتایج حاصل از ارزیابی‌های اقتصادی این فرآیندها با یکدیگر مقایسه شده است. شبیه‌سازی واحد جذب به کمک حلال توسط نرم‌افزار aspenhysys و مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم غشایی در محیط نرم‌افزار matlab انجام شد. در تمامی فرآیندهای طراحی شده، هدف، رساندن میزان رطوبت موجود در جریان گاز طبیعی به مقدار مجاز موجود در خطوط لوله (یعنی lbm/mmscf 7)  بوده است. نتایج به دست آمده نشان داد که در محدوده‌ شرایط عملیاتی فرض شده در این مطالعه، هزینه‌ جداسازی سیستم غشایی در سرعت‌های پایین خوراک کم‌تر از سایر واحدهای نم‌زدایی است. به تدریج و با افزایش سرعت خوراک و به دنبال آن کاهش قابل ملاحظه در هزینه‌های واحدهای جذب و جذب سطحی، این اختلاف کم‌تر می‌شود. به علاوه، تحت شرایط عملیاتی مورد استفاده در این مطالعه، هزینه‌ واحدهای غشایی از واحدهای جذب سطحی نیز کم‌تر است. طبق نتایج حاصل از ارزیابی اقتصادی و بهینه‌سازی سیستم‌های ترکیبی غشاءجذب و نیز غشاءجذب سطحی، در صورت استفاده از سیستم غشایی در بالادست هر یک از فرآیندهای نم‌زدایی و نیز با توجه به شرایط عملیاتی موجود در هر واحد نم‌زدایی، کاهش قابل ملاحظه‌ای در هزینه‌های جداسازی کل ایجاد خواهد شد.

Modeling and Simulation of Membranebased Dehydration System and Economic Comparison with other Natural Gas Dehydration Processes

Process design and simulation of different natural gas dehydration processes including membrane systems, absorption, and adsorption were investigated in the current study and the results of the economic assessments of these processes were compared with each other. The absorption process was simulated by means of AspenHysys and the modeling and simulation of membrane system were implemented by MATLAB. All of the processes were designed to reduce the water content of natural gas to less than 7 lb/MMSCF. According to the results, under assumed operating conditions, the total separation cost of membrane separation system was lower than that of other dehydration processes at low feed flow rates. The difference decreased with increasing feed flow rates followed by a decrease in the total separation costs of absorption and adsorption processes. In addition, under the operating conditions assumed in this study, the membrane systems showed lower total separation costs than the adsorption processes. According to the economic evaluation and optimization of membraneabsorption and membraneadsorption hybrid processes, the use of membrane system on the upstream of other dehydration processes would result in a significant decrease in total separation costs depending on the operating conditions in each dehydration unit.