واحد تثبیت میعانات گازی یکی از بخش‌های مهم پالایشگاه‌های گازی است که هدف آن کاهش ترکیبات سبک و افزایش پایداری محصول نهایی است. در این مطالعه، شبیه‌سازی فرآیند تثبیت میعانات گازی و بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی آن با استفاده از نرم‌افزار Aspen HYSYS انجام شده است. هدف اصلی این تحقیق، بهینه‌سازی شرایط عملیاتی مانند فشار و دمای برج تثبیت، نرخ جریان بازجریان و میزان انرژی مصرفی برای دستیابی به محصولی با کیفیت مطلوب و کاهش هزینه‌های عملیاتی است.
میعانات گازی یکی از محصولات جانبی فرآیندهای پالایش گاز طبیعی است که شامل هیدروکربن‌های سبک و سنگین می‌باشد. این ترکیبات باید تثبیت شوند تا از مشکلاتی مانند بخار شدن در حین ذخیره‌سازی و انتقال جلوگیری شود. تثبیت میعانات گازی معمولاً در برج‌های تقطیر انجام می‌شود که در آن ترکیبات سبک جدا شده و محصول نهایی با فشار بخار Reid (RVP) مناسب به دست می‌آید.
روش تحقیق
برای شبیه‌سازی فرآیند تثبیت میعانات گازی، از نرم‌افزار Aspen HYSYS استفاده شده است. مدل‌سازی شامل بخش‌های مختلفی از جمله برج تثبیت، کندانسورها و ریبویلر است. پارامترهای کلیدی مورد بررسی عبارتند از:
– فشار عملیاتی برج تثبیت
– دمای ورودی خوراک
– نرخ بازجریان (Reflux Ratio)
– میزان انرژی مصرفی در ریبویلر
نتایج و بحث
1. تأثیر فشار عملیاتی بر کیفیت محصول
افزایش فشار عملیاتی برج تثبیت باعث افزایش نقطه جوش ترکیبات در جریان پایین‌دست می‌شود. این امر منجر به کاهش مقدار ترکیبات سبک در محصول نهایی و در نتیجه کاهش مقدار بخار شدن آن می‌شود. نتایج نشان داد که فشار بهینه بین 4 تا 6 بار قرار دارد.
2. تأثیر دمای ورودی خوراک
افزایش دمای خوراک ورودی موجب بهبود فرآیند جداسازی در برج می‌شود، اما در عین حال ممکن است باعث افزایش مصرف انرژی شود. با بررسی چندین سناریو، دمای بهینه حدود 100-120 درجه سانتی‌گراد تعیین شد.
3. تأثیر نرخ بازجریان بر عملکرد برج
کاهش نرخ بازجریان باعث کاهش مصرف انرژی می‌شود، اما از طرفی ممکن است جداسازی ترکیبات سبک و سنگین را تحت تأثیر قرار دهد. بر اساس داده‌های شبیه‌سازی، نرخ بهینه بازجریان حدود 0.8 تا 1.2 تعیین گردید.
4. بهینه‌سازی مصرف انرژی
با استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی در نرم‌افزار، مشخص شد که استفاده از مبدل‌های حرارتی بهینه و تنظیم میزان بخار ریبویلر می‌تواند مصرف انرژی را تا 15٪ کاهش دهد، بدون اینکه کیفیت محصول نهایی تحت تأثیر قرار گیرد.
نتیجه‌گیری
در این پژوهش، فرآیند تثبیت میعانات گازی با استفاده از نرم‌افزار Aspen HYSYS شبیه‌سازی و بهینه‌سازی شد. نتایج نشان داد که با تنظیم مناسب فشار عملیاتی، دمای ورودی، نرخ بازجریان و انرژی مصرفی می‌توان به محصولی پایدار و اقتصادی دست یافت. این بهینه‌سازی منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش بهره‌وری واحد تثبیت می‌شود.
پیشنهادات
– استفاده از فناوری‌های جدید در طراحی برج‌های تثبیت برای افزایش بازدهی انرژی
– بهره‌گیری از هوش مصنوعی برای کنترل خودکار پارامترهای عملیاتی
– مطالعه تأثیر ترکیبات مختلف میعانات گازی بر عملکرد برج تثبیت
منابع
1. “Gas Condensate Stabilization Process Optimization,” Journal of Natural Gas Science and Engineering.
2. “Simulation and Optimization of Condensate Stabilization Unit,” Chemical Engineering Research and Design.
3. گزارش‌های صنعتی و مقالات منتشر شده در همایش‌های مرتبط با پالایش و پتروشیمی.