شبیه‌سازی و بررسی فرآیند واحد تنظیم نقطه شبنم یک پالایشگاه گازی و استفاده از سیکل سردسازی پروپان به منظور دست‌یابی به شرایط بهینه عملکرد فرآیند

در این پژوهش، ابتدا به شناسایی نقاط دارای پتانسیل ایجاد مشکل در حالت عدم حصول به شرایط طراحی واحد ژولتامسون (تنظیم نقطه شبنم) یک پالایشگاه‌ گاز پرداخته شده و در ادامه، اتصال این واحد با یک سیکل سردسازی پروپان به منظور بهبود عملکرد فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. اتلاف حرارت از لوله‌ها و تجهیزات فرآیندی، پدیده حمل مایع در جداکننده، شرایط جریان ورودی فرآیند و عملکرد شیرژولتامسون از مواردی هستند که در این تحقیق به عنوان عوامل موثر بر عملکرد فرآیند بررسی شدند. بدین منظور، براساس اطلاعات واقعی فرآیندی، شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار aspen hysys v10.0 انجام شد. با استفاده از سنجش‌های میدانی و روابط تجربی، اتلاف حرارتی و میزان تاثیر آن بر عملکرد فرآیند محاسبه شد. سپس، پدیده‌ی ماندگی مایع در گاز و گاز در مایع مربوط به جداکننده‌ی دما پایین و حساسیت تغییرات دما و فشار ورودی بر دمای نقطه شبنم گاز خروجی از واحد بررسی شد. عملکرد شیر ژولتامسون مورد سنجش قرار گرفت. در انتها، به طراحی و آنالیز اقتصادی ایجاد یک سیکل سردسازی پروپان و اتصال آن با واحد ژولتامسون برای بهبود عملکرد واحد پرداخته شد. نتایج نشان داد که با بهبود عایق‌کاری لوله‌ها و جداکننده، می‌توان c° 2 الی c° 4 دمای شبنم گاز خروجی را کاهش داد. به علاوه، ماندگی مایع در گاز و گاز در مایع درون جداکننده و همچنین عملکرد شیر ژولتامسون، عوامل اصلی دور شدن از شرایط طراحی در این پالایشگاه نیست. در مرحله آخر یک سیکل تبرید طراحی و در قالب تعداد 10 طرح مختلف، به واحد مورد نظر متصل شد. برای یافتن بهترین عملکرد سیکل سردسازی، این طرحها از لحاظ انرژی مصرفی و اقتصادی مورد بررسی قرار گرفت. طرحی اتصال سیکل سردسازی به واحد از طریق یک مبدل در محل ورودی جداکننده و پس از شیر ژولتامسون به عنوان طراحی بهینه از نظر اقتصادی تعیین شد.

Simulation and Analysis of Dew Point Regulation Unit Process of a Gas Refinery and Use of Propane Cooling Cycle in Order to Achieve Optimal Operation Conditions

In this study, first potentials of problem were identified in case of failure to meet the design condition of the JouleThomson unit, and then, connection of this unit with a propane cooling cycle was studied in order to improve the process performance. For this purpose, based on real information, a simulation process was performed using ASPEN HYSYS V10.0 software. The unit heat loss and its effect on the process were obtained using field measurements and empirical correlations. Then, the carryover related to the separator and the sensitivity of inlet pressure and temperature changes to the dew point temperature of the exhaust gas from the unit were investigated. Further, the performance of the JoulesThomson valve was studied. Finally, the design and economic analysis of a propane cooling cycle and its connection to the JouleThomson unit are discussed to improve unit performance. The results showed that by improving the insulation of pipes and separators, the dew temperature of the exhaust gas can be reduced by 2 °C to 4 °C. Finally, a cooling cycle was designed and connected to the unit in the form of 10 different scenarios. To find the best performance of the cooling cycle, these scenarios were examined in terms of energy consumption and economy.