فرآیند تولید NGL - محصولات

فرآیند تولید NGL و بهینه سازی آن به کمک شبیه سازی دینامیکی با نرم افزار Aspen Hysys

Spread the love

فرآیند تولید NGL یا فرآورده های مایع حاصل از گاز که با عنوان مایعات گازی یا مایعات هیدروکربنی نیز شناخته میشوند، یکی از فرآیندهای بسیار پر اهمیت در فرآوری گاز میباشد. گازهای حاصل از چاه های نفت یا میادین مستقل گازی را با فرآورش گاز طبیعی در شرایط معین دما و فشار و فرآیندهایی از جمله تفکیک مایعات گازی، می توان به محصولات ارزشمندی مانند اتان، پروپان، بوتان و بنزین طبیعی تفکیک کرد که همگی از اقلام صادراتی و محصول نهایی گاز طبیعی می باشند. در این فرآیند بخش اعظم مایعات گازی در محدوده بنزین و نفت سفید می باشد. ضمن آنکه می توان فرآورده های دیگری مانند حلال ها و سوخت جت و دیزل را نیز از آن تولید نمود که تولید آنها منجر به ایجاد ارزش افروده بسیاری برای صنعت نفت خواهد شد.

گاز طبیعی پس از استخراج از چاه، ابتدا در یک پالایشگاه تحت عملیات شیرین سازی قرار میگیرد که هدف از آن، حذف گازهای اسیدی موجود در گاز است. بدین منظور، معمولاً از یک فرایند جذب استفاده می شود که از یک حلال برای جذب گاز های اسیدی استفاده شده و حلال پس از جذب کردن گازهای اسیدی، احیا شده و مجددا مورد استفاده قرار می گیرد. کاهش مصرف حلال و همچنین کاهش مصرف انرژی مورد نیاز برای احیای حلال می تواند در کاهش هزینه های تولید بسیار اثرگذار باشد. البته اخیرا از روش های دیگر مانند استفاده از غشاها نیز برای شیرین سازی گاز مورد استفاده قرار میگیرند ولیکن روش متداول همان فرآیند جذب با حلال است که شرکت پترو تجهیز ایرانیان در این زمینه نیز پروژه هایی انجام داده است که در آینده نزدیک، اطلاع رسانی خواهد شد.

حال گاز آماده انتقال است و یکی از راه های انتقال گاز طبیعی، مایع سازی آن است که در نتیجه این کار، حجم اشغالی بسیار کم شده و می توان مقادیر بسیار زیادی از آن را توسط کشتی های مخصوص حمل NGL انتقال داد. فرآیند تولید NGL با توجه به استفاده از سیکل یخچال در این فرآیند تقریبا یک فرآیند پر هزینه است، لذا بهینه سازی آن در جهت کاهش مصرف انرژی، می تواند نقش مهمی در کاهش هزینه ها داشته باشد.

به طور سنتی، تحقیقات درباره روش ها یا سیستم های جدید تولید برای کمک به واحدهای پیشتاز انجام می شده است، اما به دلیل هزینه زیاد ساخت و نگهداری این واحدها، از چندین سال پیش، فکر استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی برای کاهش این هزینه ها مطرح شده است. با به کار گیری نرم افزارهای شبیه سازی مانند Aspen Hysys یا Aspen Plus می توان گزینه های مختلف خط تولید را بررسی کرد. افزایش ظرفیت واحد را مورد مطالعه قرار داد یا آن را بهینه سازی کرد و یا اصلا واحد جدیدی را طراحی کرده و ساخت.

در این پروژه نیز پس از شبیه سازی دینامیکی فرآیند تولید NGL با استفاده از نرم افزار Aspen Hysys، تاثیر پارامترهای مهم عملیاتی بر کیفیت و کمیت محصول بررسی گردیده و پارامترهای بهینه فرآیند تعیین گردید. در این راستا درصد ترکیب مواد در خوراک ورودی، پارامترهای مهم عملیاتی نظیر دما، فشا و، شدت جریان تغییر داده شده و نمودارهایی به منظور بهینه سازی فرایند از نظر پارامترهای مذکور ارائه شده است. و در پایان افزایش بهره وری اقتصادی و سودآوری فرآیند تولید NGL،  در پارامترهای عملیاتی بهینه، بدست آمد.

در این فرآیند، گاز شیرین برای انجام عملیات تبادل حرارت وارد مبدل های حرارتی سری اول (E-601) شده و با گاز سرد خروجی قسمت بازیافت مایعات گازی (جریان ۲-۱۰) تبادل حرارت می کند. بخارات آب همراه در هر مرحله تبادل حرارت، به همراه مایعات گازی و گاز، وارد جدا کننده مایع-گاز می شود. مایعات گازی تولید شده جهت تثبیت و جداسازی به برج متان زدا هدایت می شود. گاز (جریان ۹) پس از خروج از جداکننده، وارد مبدل حرارتی سری دوم می گردد. دمای این گاز پس از ورود به مبدل و تبادل حرارت با گاز سرد خروجی از مخزن جداکننده مایع و گاز به حدود ۲۷ درجه سانتیگراد خواهد رسید.

گاز خروجی از مبدل، وارد دو مرحله متوالی سیکل سرماسازی گردیده و با سیال مبرد که در این پروژه، پروپان میباشد، تبادل حرارت نموده و تا دمای منفی نه درجه سانتیگراد خنک می گردد. گاز در شرایط خروجی از سیکل سرماسازی به صورت دو فازی بوده که پس از جداسازی فاز بخار در یک جداکننده، فاز مایع به سمت برج متان زدا هدایت خواهد شد.

فرآیند تولید NGL که توسط تیم مهندسی شرکت پترو تجهیز ایرانیان و با استفاده از نرم افزار Aspen Hysys به طور دینامیکی شبیه سازی شده، در شکل زیر آورده شده است (جهت بهتر رویت کردن جزئیات، بر روی عکس کلیک کنید):

فرآیند تولید NGL

هدف از شبیه سازی دینامیکی فرآیند، این بود که تغییرات فرآیند کاملا ملموس و مطابق با واقعیت باشد. در شبیه سازی دینامیکی قابلیت کنترل کردن سیستم های کنترلی به مانند یک واحد تولیدی واقعی وجود دارد. به طور مثال میتوان با توجه به دمای مخزن یا فشار آن، مقدار محصول خروجی را کم یا زیاد کرد که انجام چنین کارهایی در شبیه سازی استاتیکی وجود ندارد. همچنین در شبیه سازی دینامیکی، پس از اعمال هر گونه تغییری در فرآیند، هر آنچه که در فرآیند رخ خواهد داد، قابل بررسی خواهد بود. به طور مثال در شکل زیر که از نتایج شبیه سازی دینامیکی فرآیند تولید NGL میباشد، تغییرات دمای جریانهای مختلف با گذر زمان را نشان میدهد که پس از اعمال تغییر شدت جریان خوراک حاصل شده است:

فرآیند تولید NGL - تغییرات زمانی

جهت شبیه سازی فرآیند تولید NGL از معادله حالت Peng Robinson استفاده گردید که نتایج بدست آمده با واقعیت بیش از ۹۸ درصد مطابقت داشتند.

جهت سفارش شبیه سازی فرآیندهای مختلف با نرم افزارهایی مانند Aspen Plus ، Aspen Hysys و یا نرم افزاهای مشابه و همچنین کسب اطلاعات بیشتر در زمینه فرآیند تولید NGL و نحوه شبیه سازی یا دریافت فایل شبیه سازی شده آن با ما تماس بگیرید.

همچنین جهت کسب اطلاع هر چه سریعتر از مطالب جدیدی که در سایت شرکت پترو تجهیز ایرانیان قرار خواهد گرفت، میتواند در کانال تلگرم این شرکت عضو شوید:

https://telegram.me/tajhizpro