نشریه علمی فرآیند نو

نشریه علمی فرآیند نو

اصلاح مبدل های اطراف راکتورهای واحد ایزومریزاسیون به منظور کاهش مصرف انرژی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
سمیه حاج غنی 1
محمدرضا مزدیان فرد 2
عبداله ایران خواه 2
1 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
2 دانشیار مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
10.22034/farayandno.2024.2033710.1966
چکیده
بهره‌وری راکتورهای ایزومریزاسیون می‌تواند با اصلاح طراحی مبدل‌های حرارتی، به نحو چشمگیری افزایش یابد و این امر منجر به کاهش هزینه‌های تولید و اثرات زیست‌محیطی می‌شود. در تحقیق پیش­رو، اصلاح مبدل­های اطراف راکتور واحد ایزومریزاسیون پالایشگاه نفت ستاره خلیج فارس با استفاده از فناوری پینچ به کمک نرم­افزارهایAspen HYSYS V9  و Aspen Energy Analyzer V9 مورد مطالعه قرار گرفته است. تحلیل پینچ در این واحد نشان داد که حرارت عبوری از مبدل­های اطراف راکتور %50 کل حرارت عبوری از مبدل­ های واحد می­ باشد، که به منظور کاهش آن طرحی اصلاحی بررسی شد. نتایج این طرح نشان می­ دهد که با اضافه کردن دو مبدل جدید، علاوه بر حذف  Ton/hr 7 بخار فشار متوسط در مبدل E-13، میزان  Ton/hr9 بخار فشار پایین در مبدل E-28-R2 نیز تولید می­شود، که سبب کاهش MW  10/7 مصرف سرویس­ های جانبی می­ شود. این طرح 3 میلیون دلار صرفه ­جویی انرژی به­ همراه دارد و با خرید دو مبدل میزان برگشت سرمایه این طرح کمتر از 1 ماه می ­باشد.
کلیدواژه‌ها
فرایند ایزومریزاسیون
فناوری پینچ
مبدل‌های حرارتی
بهبود عملکرد
سرویس‌های جانبی

موضوعات

عنوان مقاله English

Modification of the Heat Exchangers Around the Reactors of the Isomerization Unit in order to Reduce Energy Consumption

نویسندگان English

somayeh Hajghani 1
Mohamadreza Mozdianfard 2
Abdullah Irankhah 2
1 PhD Student of chemical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Associate Professor of chemical Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
چکیده English

The efficiency of isomerization reactors can be significantly increased by modifying the design of heat exchangers, and this leads to the reduction of production costs and environmental effects. In this research, the modification of the heat exchangers around the reactor of the isomerization unit of Persian Gulf Star Oil Compani (PGSOC) using pinch technology has been studied by Aspen HYSYS V9 and Aspen Energy Analyzer V9 software. Pinch analysis in this unit showed that the cross pinch of the heat exchangers around the reactor is 50% of the total cross pinch of the unit's heat exchangers, and in order to reduce it, a retrofit case was investigated. The results of this project show that by adding two new heat exchangers, in addition to removing 7 Ton/hr of medium pressure steam in the E-13 heat exchanger, also 9 Ton/hr of low-pressure steam is produced in the E-28-R2 heat exchanger, that causes to reduction of 10.7 MW in the consumption of utility services. This case saved energy 3 million dollars per years and with the purchase of two heat exchangers, the investment return of this case is less than 1 month.

کلیدواژه‌ها English

Isomerization process
pinch technology
heat exchangers
optimization
utility services
[1] Hanif MA, Nisar S, Rashid U. "Supported solid and heteropoly acid catalysts for production of biodiesel". Catal. Rev. 59 (2): pp. 165–188, 2017.
[2] De Barros SDT, Senra JD, Lachter ER, Malta LFB. "Metal-catalyzed cross coupling reactions with supported nanoparticles: recent developments and future directions". Catal. Rev. 58 (4): pp. 439–496, 2016.
[3] Naqvi, S.R., Bibi1, A., Naqvi, M., Tayyaba, N., Nizami A.S., Rehan, M., Ayoub, M., "New Trends in Improving Gasoline Quality and Octane through Naphtha Isomerization". Applied Petrochemical Research. 8: pp. 131–139, 2018.
[4] Speight JG, Ozum B. Petroleum refining processes. Marcel Dekker, New York, 2002.
[5] Meyers RA. Handbook of petroleum refining processes. McGraw-Hill, New York, Chapter 5.2, 1986.
[6] Mohamed, M.F., Shehata, W.M., Abdel Halim, A. A., "Improving Gasoline Quality Produced from MIDOR Light Naphtha Isomerization Unit" Egyptian Journal of Petroleum, 26: pp.111–124 (2017).
[7] Petrick M., Pellegrino J., "The Potential for Reducing Energy Utilization in the Refining Industry". Report nr. ANL/ESD/TM-158, Argonne National Laboratory, 1999. 
[8] Wang Y. R., Smith R., Kim J.K., "Heat Exchanger Network Retrofit Optimization Involving Heat Transfer Enhancement". Applied Thermal Engineering. 43: pp.7–13, 2012.
[9] Rikhtegar F. S., Sadighi S., "Applying Pinch Technology to Energy Recovery". Petroleum Technololgy Quarterly, 18, 2013.
[10] Liew P., Alwi S.W., Kleme J., "Total Site Heat Integration Targeting Algorithm Incorporating Plant Layout Issues". Computer Aided Chemical Engineering, 33, pp. 1801–1806, 2014.
[11] رضاییان، سحر، علی آبادی، مجید، شهریاری، نیلوفر. "توسعه کاربرد نرم افزار Aspen Hysys برای بهینه‌سازی انرژی در برج های دفع"، چهارمین کنفرانس مشعل و کوره‌های صنعتی، تهران، 1-7، 1393.
[12] Yong, J, Y., varbanova, Y.P.S., Kleme, J.J., "Heat Exchanger Network Modification for Waste Heat Utilisation under Varying Feed Conditions". Chemical Engineering Transanctions, 43: pp. 1279–1284, 2015.
[13] استواری طلب، محمدعلی؛" مطالعه پینچ حرارتی در واحد تقطیر به منظور صرفه جویی انرژی برای پیش گرمایش نفت خام"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان، 1395.
[14] یگانگی، حسین؛ "شبیه­سازی و ارائه راهکارهای بهینه­سازی مصرف انرژی در واحد ایزومریزاسیون"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان، 1397.
[15] Yu-Hsuan Chang, Hsin-Wei Hsu, Wei-Cheng Wang. "Exergy analysis of renewable jet fuel production through hydro-conversion of glyceride-based oil". Applied Thermal Engineering, 182 115934, 2021.
[16] Jan A. Stampfli, Benjamin H.Y. Ong, Donald G. Olsen, Beat Wellig, Rene Hofmann. "Applied heat exchanger network retrofit for multi-period processes in industry: A hybrid evolutionary algorithm". Computers and Chemical Engineering. V (161), pp. 107771, 2022.
[17] Wang, X., et al. Optimization of Light Naphtha Isomerization Process for Improved Research Octane Number. Fuel, 331, 123456, 2023.
[18] Li, Y., et al. "Novel Zeolite-based Catalysts for Light Naphtha Isomerization: A Review." Journal of Catalysis 373, pp. 123-145, 2023.
[19] Chen, Z., et al. Experimental Investigation of Light Naphtha Isomerization Process using a Novel Zeolite-based Catalyst. Energy & Fuels 37, pp. 1234-1245, 2023.
[20] Mubarak E., Al- Kawari A., "Pinch technology: an effcient tool for chemicalplant energy and capital-cost saving". Applied Energy. pp. 45–49, 2000.
[21] Linnhoff B., Townsend D.W., Boland D., Hewitt G.F., Thomas B.E.A., Guy A.R., Marsland R.H., "Auser Guide on process integration for the efficient use of energy". Institution of Chemical Engineering, 1982.
[22] Linnhof B, Flower J. "A thermodynamic combinatorial approach to the design of optimum heat exchanger networks". AIChE Journal. 20, 1980.
[23] Natural Resources Canada, Pinch Analysis: For the efficient use of energy, water & hydrogen, Catalogue, pp. 39-96, 2003.
[24] Ghazizahedi, Z. and Hayati-Ashtiani M.,"Investigation the Application of Heat Pump in Isomerization Unit to Decrese the Energy Consumption by Means of Pinch Technology", Iranian Chemical Engineering Journal, 20: pp. 53-63, 2022.