مدل‌سازی شبکه توزیع هیدروژن به‌منظور بهبود شبکه و بهینه‌سازی مصرف هیدروژن در واحدهای پالایشی

نوع مقاله : ترویجی

نویسندگان

1 مدیر عملیات، شرکت پالایش نفت امام‌خمینی(ره) شازند، اراک، ایران

2 رئیس پژوهش و توسعه، شرکت پالایش نفت امام‌خمینی(ره) شازند، اراک، ایران

3 استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فراهان

4 کارشناس ارشد مهندسی فرآیند، ستاد مرکزی شرکت ملی پالایش و پخش، تهران، ایران

چکیده

در حال حاضر افزایش ظرفیت در یک پالایشگاه با نگاه بر ظرفیت تولید هیدروژن مورد نیاز برنامه‌ریزی می‌شود و عدم‌تعادل بین عرضه و تقاضای هیدروژن بایستی بر پایه یکپارچه‌سازی و بهینه‌سازی شبکه هیدروژن باشد به‌طوری‌که توجه به تأثیرات زیان‌بار ترکیباتی همچون بنزن، آروماتیک‌ها، اولفین‌ها و ترکیبات گوگرددار در سوخت‌های هیدروکربنی بر سلامت انسان و محیط‌زیست و اولویت حذف آن‌ها، اهمیت مدیریت مصرف بهینه هیدروژن در صنایع پالایش نفت را ضرورت می‌بخشد. امروزه مدیریت شبکه هیدروژن برای پالایشگاه‌ها به‌منظور رقابت‌پذیری و سودآوری بسیار حیاتی است، هدف از این تحقیق بهینه‌سازی و بهبود شبکه هیدروژن پالایشگاه نفت امام‌خمینی‌(ره) شازند بوده است. در این مدل‌سازی ابتدا شبکه توزیع هیدروژن پالایشگاه ترسیم و مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته و شرایط بهینه تولیدکننده‌ها و مصرف‌کننده‌ها تعیین می‌شود. سپس باتوجه به پتانسیل‌های موجود در پالایشگاه به اعمال تغییرات فرایندی در شبکه توزیع جهت بهبود شبکه هیدروژن و همچنین به‌طور اختصاصی به بررسی و ارائه مدل ریاضی مناسب با دقت بالاتری در مقایسه با سایر مدل‌سازی‌ها برای واحدهای مصرف‌کننده هیدروژن پرداخته می‌شود. مدل ارائه شده اخیر تمامی مشکلات و فرضیات اشتباه مدل‌های قبلی در این زمینه را مرتفع کرده است. در انتها نیز پس از بررسی و بهینه‌سازی شبکه توزیع هیدروژن چندین مسیر که طی سال‌های اخیر اجرا شده و منجر به تغییرات عملیاتی مفید و باارزشی در شبکه توزیع هیدروژن شده است پیشنهاد گردید. مهم‌ترین دستاورد این پژوهش حاصل از اجرای کامل مدل بهینه‌سازی، عدم نیاز به تولید هیدروژن واحد تولید هیدروژن فاز یک پالایشگاه است و بر اساس برآوردهای اقتصادی، میزان صرفه‌جویی حاصل از بسته شدن واحد مذکور بیش از 2 هزار میلیارد ریال در سال خواهد بود و بدون شک یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای صنایع پالایش نفت کشورمان محسوب می‌شود که در سال گذشته با موفقیت کامل محقق گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling the Hydrogen Network in Order to Improving the Network and Optimizing Hydrogen Consumption

نویسندگان [English]

  • ezatolah gholami 1
  • omid fadavi 2
  • rooholah ghanei 3
  • seyed ali aleyasin 4
1 Operation Manager, Imam Khomeini Oil Refining Company, Arak, Iran
2 Head Master of R&D, Imam Khomeini Oil Refining Company, Arak, Iran
3 Professor of Chemical Engineering, Farahan Azad University
4 Master of Process Engineering – NIORDC, Tehran, Iran
چکیده [English]

Hydrogen is a vital substance for refineries in order to respond to increasing demand for clean and standard transportation fuels. Intensifying environmental regularities has reduced demand for heavy fuel in the world and it is necessary to convert such heavy fuels to cleaner and lighter fuels. To do this, a huge amount of hydrogen is needed, also hydroprocessing of refining products is known valuable and economical for increasing the quality and quantity of products makes Hydrogen Management in all refineries a matter of importance.
The goal of this study is optimization of Imam Khomeini refinery hydrogen network. In this research at first, we have a review on previous record of hydrogen management in the refineries of the world. Then we proceed to the modeling and optimization of hydrogen Networks of Shazand refinery. Hydrogen network is presented in this research has high accuracy than other previous modeling because of new parameter definition in new model. After model execution, with change operation parameters at hydrogen network, one of the best result is no need for production hydrogen unit at phase one of Shazand refinery. Therefore based on economical estimation, cost and energy saving will be more than 2000 billion Rials at every year. Undoubted run this research at last year is one of the greatest achievement in oil refinery industry of Iran.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogen network
  • Mathematical modeling
  • Process optimization
  • IKORC
[1] Towler G.P., Mann R., Serriere A.J-L., Gabaude C.M.D. “Refinery hydrogen management: Cost analysis of chemically-integrated facilities”. Ind. Eng. Chem. Res., 35 (7), pp. 2378-2388, 1996.
[2] M.R Sardashti Birjandi, F. Shahraki, M. Sardashti Birjandi, M. Sinaei, Application of global optimization strategies to refinery hydrogen network, Volume 39, Issue 27, 12 September 2014, pp. 14503-14511.
[3] M. Shariati, N. Tahouni, M.H Panjeshahi, International Journal of Hydrogen Energy 38, 2013, pp. 3257-3267.
[4] M. Khajehpour, F. farhadi, M. Pishvaie, Reduced superstructure solution of MINLP problem in refinery hydrogen management, International Journal of Hydrogen Energy 34(22), 2009, pp. 9233-9238.
[5] W.F.Baade, N.Patel, R.J.Jordan, S.Sekhri, "Integrated Hydrogen Supply –Extend Your Refinery’s Enterprise", NPRA Annual Meeting, March (2008).
[6] Fonseca A., Sá V., Bento H., Tavares M. L.C., Pinto G. , Gomes L. A.C.N., “Hydrogen distribution network optimization: a refinery case study”, Journal of Cleaner Production, 2009, (16), pp. 1755-1763.
[7] Ahmada M. I., Zhangb N., “Modelling and optimization for design of hydrogen networks for multi-period operation”, Journal of Cleaner Production, (18), 9, 2010, pp. 889-899.
[8] Hallale N., Liu F., Refinery hydrogen management for clean fuels production, Advances in Environmental Research, 6, 2001, pp.81-98.
[9] Ding Y., Feng X., Chu K. H., “Optimization of hydrogen distribution systems with pressure constraints” Journal of Cleaner Production, (19), 2-3, 2011, pp. 204-211.