نشریه علمی فرآیند نو

نشریه علمی فرآیند نو

بررسی کاهش انتشار CO₂ و مصرف انرژی فرایند تصفیه هیدروژنی نفتای سبک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان
مهدی محمدی رهقی 1
مجید حیاتی آشتیانی 2
1 دانشجوی دکتری مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان
2 استادیار مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان
10.22034/farayandno.2025.2068507.2008
چکیده
کاهش همزمان مصرف انرژی و آلاینده های محیط زیستی در صنایع پالایشگاهی، به یک چالش و اولویت مهم تبدیل شده است. فناوری پینچ روش طراحی برای بررسی امکان کاهش مصرف انرژی است که حالت بهینه فرایند را برای دست یابی به این هدف مشخص می‌کند. این مطالعه با هدف بهینه‌سازی اقتصادی و محیط زیستی واحد تصفیه هیدروژنی نفتای سبک با بکارگیری روش تحلیل پینچ انجام شده است. بدین منظور، سه طرح اصلاحی مبتنی بر مقادیر مختلف اختلاف دمای کمینه برابر با 8، 12 و °C 16 پیشنهاد شد و از دیدگاه مصرف انرژی، انتشار دی اکسید کربن و هزینه‌های اقتصادی ارزیابی شدند که طرح مبتنی بر اختلاف دمای کمینه برابر با °C 12به ‌عنوان گزینه بهینه انتخاب شد. این طرح اصلاحی کاهش های 40% در مصرف انرژی، 41% در انتشار دی اکسید کربن و 41% و افزایش در هزینه‌های عملیاتی با زمان بازگشت سرمایه حدود 3/59 سال به همراه داشت.
کلیدواژه‌ها
انتشار دی اکسید کربن
شبکه مبدل های حرارتی
هزینه های کلی
طرح اصلاحی
مصرف انرژی

موضوعات

عنوان مقاله English

Studying the Decrease in CO2 Emission and Energy Consumption of the Process of Light Naphtha Hydrotreating

نویسندگان English

Mehdi Mohammadi Rahaghi 1
Majid Hayati-Ashtiani 2
1 Ph.D. Student, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, I.R. of Iran
2 Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, I.R. of Iran
چکیده English

Simultaneously reducing energy consumption and environmental pollutants in refining industries has become a major challenge and priority. Pinch Technology is a design method for optimizing energy consumption to specify the process optimum condition for achieving this purpose. This study aims to optimize the economic and environmental performance of a Light Naphtha Hydrotreating unit using the pinch analysis method. For this purpose, three modifications were made based o­n different minimum approach temperatures of 8, 12, and 16 °C. These modifications were evaluated from the perspectives of energy consumption, carbon dioxide emissions, and economic costs. The modification based on a minimum approach temperature of 12 °C was selected as the optimum option. This retrofitting resulted in 40% reductions in energy consumption, 41% in carbon dioxide emissions, and 41% increase in operating costs with a payback time of approximately 3.59 years.

کلیدواژه‌ها English

CO2 Emission
Heat Exchanger Network
Total Costs
Modified Design
Energy Consumption
[1] Z. Ghazizahedi, M. Hayati-Ashtiani, "Investigating the Application of Heat Pump in Isomerization Unit to Decrease the Energy Consumption by Means of Pinch Technology", Iranian Chemical Engineering Journal, vol. 20, pp. 53-63, In Persian, 2022.
[2] B. Linnhoff, J.R. Flower, "A Simple and Effective Approach to the Design of Heat Exchanger Networks", Chemical Engineering Science, vol. 33, pp. 1627-1636, 1978.
[3] A. Manizadeh, A. Entezari, R. Ahmadi, "The Energy and Economic Target Optimization of a Naphtha Production Unit by Implementing Energy Pinch Technology", Case Studies in Thermal Engineering, vol. 12, pp. 396-404, 2018.
[4] M. Alsaidi, S. M. Zahraee, Q. Wang, "Pinch Technology for Crude Oil Preheating Optimization", Energy Reports, vol. 6, pp. 3210-3219, 2020.
[5] Q. Zhang, Z. Wang, H. Chen, "Pinch Analysis for Atmospheric Distillation Unit Optimization", Energy, vol. 233, 121098, 2021.
[6] X. Liu, H. Chen, S. Tan, "AI-based Pinch Technology for Methanol Production Optimization", Applied Energy, vol. 268, 114956, 2022.
[7] J. Kim, H. Lee, I. Moon, "Exergy-based Pinch Analysis for Process Integration in Refinery Plants", Journal of Cleaner Production, vol. 289, pp. 125678, 2021.
[8] M Mohsenpour., M.M. Pazuki., M. Salimi., M. Amidpour, "Optimized Heat Exchanger Network Design for a Phthalic Anhydride Plant Using Pinch Technology: A Maximum Energy Recovery approach with Economic Analysis", Results in Engineering, vol. 24, pp. 103438, 2024.
[9] Y. Wang, X. Feng, K.H. Chu, "Carbon Penalty-based Pinch Analysis for Refinery Heat Exchanger Networks", Process Safety and Environmental Protection, vol. 158, pp. 279-289, 2023.
[10] M.A. Gadalla, Z. Olujic, P.J. Jansens, M. Jobson, R. Smith, "Reducing CO2 Emissions and Energy Consumption of Heat-integrated Distillation Systems", Environmental Science and Technology, vol. 39, pp. 6860-6870, 2005.
[11] Z. Ghazizahedi, M. Hayati-Ashtiani, "Retrofitting Isomerization Process to Increase Gasoline Quality and Decrease CO2 Emission along with Energy Analysis Using Pinch Technology", Energy Resources: Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects, vol. 47, pp. 3778-3789, 2025.
[12] E.M. Gabr, S.M. Mohamed, S.A. El-Temtamy, T.S. Gendy, "Application of Energy Management Coupled with Fuel Switching on a Hydrotreater Unit", Egyptian Journal of Petroleum, vol. 25, pp. 65–74, 2016.
[13] S. Barzegar, M. Hayati-Ashtiani, "Studying and Simulating the Separation Process of the Production Unit of Tissue Plasminogen Activator", Iranian Chemical Engineering Journal, vol. 23: pp. 20-29, 2024.