نشریه علمی فرآیند نو

نشریه علمی فرآیند نو

کاربرد یکپارچه‌سازی حرارتی در کاهش مصرف انرژی در واحد استحصال اتان

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
محمد مزیدی شرف آبادی 1
اسماعیل رضایی 2
فاطمه گودرزوند چگینی 3
محمد جابری 4
رضا فتح الله زاده عطار 5
یونس ملک زاده 6
مهدی آقارضی 6
1 استادیار مهندسی مکانیک، پژوهشکده توسعه و بهینه‌سازی فناوری‌های انرژی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
2 رئیس پژوهش و فناوری شرکت پتروشیمی پارس، عسلویه، بوشهر، ایران
3 مربی مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه و بهینه‌سازی فناوری‌های انرژی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
4 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه و بهینه‌سازی فناوری‌های انرژی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران
5 کارشناس ارشد پژوهش و فناوری شرکت پتروشیمی پارس، عسلویه، بوشهر، ایران
6 کارشناس ارشد مهندسی فرآیند شرکت پتروشیمی پارس، عسلویه، بوشهر، ایران
10.22034/farayandno.2022.701659
چکیده
یکپارچه‌سازی حرارتی با استفاده از تحلیل پینچ یکی از مهم‌ترین ابزارهای کاربردی جهت دستیابی به راه‌کارهایی است که موجب کاهش مصرف انرژی در واحدهای عملیاتی می‌شود. با استفاده از این ابزار و با تعیین هدف‌گذاری، شرایطی از فرآیند که در آن بتوان حداکثر پتانسیل‌های صرفه‌جویی انرژی را به دست آورد، بررسی و ارزیابی می‌شود. روش کار در این پژوهش، تحلیل بهترین فرصت‌های صرفه‌جویی انرژی در استفاده از تحلیل پینچ در واحد استحصال اتان در شرکت پتروشیمی پارس است. در این پژوهش رویکرد مبتنی بر محدودیت‌های صنعت و به­کارگیری راه‌کارهایی که کمترین تغییرات و هزینه سرمایه‌گذاری را به واحد صنعتی تحمیل کند، به کار رفته است. بررسی‌های فنی و عملیاتی صورت گرفته نشان می‌دهد بیشترین فرصت‌های صرفه‌جویی انرژی در یکپارچه‌سازی حرارتی بین کولرهای هوایی و مبدل‌های حرارتی صورت می‌گیرد. مطابق دو راهکار نهایی ارائه‌شده سالیانه 12950 کیلووات صرفه‌جویی در مصرف انرژی این واحد صورت می‌گیرد.
کلیدواژه‌ها
کاهش مصرف انرژی
فناوری پینچ
یکپارچه‌سازی حرارتی
استحصال اتان

عنوان مقاله English

Application of heat integration in reducing energy consumption in the ethane extraction unit

نویسندگان English

Mohammad Mazidi Sharfabadi 1
Esmaeil Rezaei 2
Fatemeh Goodarzvand-Chegini 3
Mohammad Jaberi 4
Reza Fatollahzadeh Attar, 5
Younes Malekzadeh, 6
Mehdi Agharazi, 6
1 Assistant Professor of Mechanical Engineering, Development and Optimization of Energy Technologies Division, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI)
2 Head of Research and Development Division, Pars Petrochemical Company, Asalouyeh, Bousher, Iran
3 Instructor of Chemical Engineering, Development and Optimization of Energy Technologies Division, Research Institute of Petroleum Industry, Tehran, Iran
4 MS of Chemical Engineering, Development and Optimization of Energy Technologies Division, Research Institute of Petroleum Industry, Tehran, Iran
5 Research and Development Division, Pars Petrochemical Company, Asalouyeh, Bousher, Iran
6 Process Engineering Division, Research, Pars Petrochemical Company, Asalouyeh, Bousher, Iran
چکیده English

Heat integration using pinch analysis is one of the most important practical tools to achieve solutions that reduce energy consumption in operational units. Using this tool and determining the targeting, the conditions of the process in which the maximum potential of energy savings can be achieved are examined and evaluated. The method of this paper is to analyze the best energy saving opportunities using the pinch analysis method in the Ethane extraction unit of Pars Petrochemical Company. In this research, the approach based on the limitations of the industry and the application of solutions that impose the less modifications and investment costs on the industrial unit have been used.Technical and operational studies show that the most opportunities for energy savings occur in heat integration between air coolers and heat exchangers. According to the two final solutions, 12,950 Kilowatt of energy will be saved annually in this unit.

کلیدواژه‌ها English

Reduction of Energy Consumption
Pinch Technology
Heat Integration
Ethane Extraction
[1] U.S. Energy Data. U.S. Energy Information Administration, 2018 Manufacturing Energy Consumption Survey (MECS Table 1.2), 2021.       
[2] BP Satatistical Review of World Energy, 67th Edition, BP p.l.c., London, UK, 2018.
[3] Sung-Geun Yoon, Jeongseok Lee, Sunwon Park, "Heat integration analysis for an industrial ethylbenzene plant using pinch analysis", Applied Thermal Engineering,Volume 27, Issues 5–6, 2007.
[4] Sieniutycz, S., Jezowski, J., "Energy Optimization in Process Systems and Fuel Cells", Second edition, Elsevier, 2013.
[5] Jezowski, J., Bochenek, R., Jezowska, A., "Loop breaking in heat exchanger networks by mathematical programming", Applied thermal engineering, vol. 21, pp. 1429-1448, 2001.
[6] Xu, K.; Qin, K.; Wu, H.; Smith, R. "A Novel Step-by-Step Automated Heat Exchanger Network Retrofit Methodology Considering Different Heat Transfer Equipment." Processes 2022, 10, 1459.
[7] Kemp, Ian. C., "Pinch Analysis & Process Integration: A user guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy", Second Edition, Elsevier, 2007.
[8] Goodarzvand-Chegini, F., Ghasemikafrudi, E., "Application of exergy analysis to improve the heat integration efficiency in a hydrocracking process", Energy & environment; 0(0), pp. 1-16, 2017.
[9] Linnhoff, B., Hindmarsh, E., “The pinch design method for heat exchanger networks”, chemical engineering science, vol. 38, No. 5, pp. 745-763, 1983.
[10] Smith, R., "Chemical process design and integration", John Wiley & Sons Ltd., 2nd Edition, (Chapter 17: Heat Exchanger Networks III/ Capital Cost Targets), West Sussex, England, 2016.
[11] Hojjati, Mahmood Reza, Omidkhah, Mohammad Reza, Panjeh Shahi, Mohammad Hassan, "Cost Effective Heat Exchanger Network Design with Mixed Materials of Construction", Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, Vol. 23, No.2, 2004.
[12] Hojati, M., "Heat exchanger modification for distillation units of Shiraz oil refinery", Iranian Chemical Engineering Journal, Vol.15-No. 88, pp. 98-106, 2017.
[13] EPA, Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2018. Annex 2 (Methodology for Estimating CO2 Emissions from Fossil Fuel Combustion), Table A-47 and Table A-53. U.S. Environmental Protection Agency, 2020.
[14] The Energy and Fuel Data Sheet, Lain Staffell, University of Birmingham, UK, March 2011, Based on "International Energy Agency, Oil & Key World Energy Statistics Information. 2010: Paris.