خطة مبتكرة لاسترجاع الغاز في وحدة نزع الماء في وحدة تجفيف الغاز: تقييم تقني–اقتصادي لشركة خارك للبتروكيمياويات كدراسة حالة
DOI:
https://doi.org/10.52716/jprs.v15i3.1098الكلمات المفتاحية:
Dehydration, Stripping gas, Triethylene glycol, Regenerator, Aspen Hysys.الملخص
يُعد وجود بخار الماء في الغاز الطبيعي من التحديات الكبيرة، لما يسببه من تآكل وانسدادات في الأنابيب وتقليل سعة النقل. لذلك تُعد عملية نزع الماء من الغاز خطوة أساسية لتقليل محتوى الماء والحد من هذه المشاكل. في هذه الدراسة، تم محاكاة وحدة نزع الماء في شركة خارك للبتروكيمياويات (KPC) التي تستخدم مادة ثلاثي إيثيلين غلايكول (TEG) كمجفف، وذلك باستخدام برنامج Aspen HYSYS v11.0. وتتمثل أهمية هذا البحث في اقتراح طريقة محسّنة لاسترجاع الغاز المتبخر المستخدم في عملية تجديد محلول الغلايكول، حيث جرى تقييمها بشكل شامل من الناحية الفنية والاقتصادية. وقد جرى التحقق من صحة نتائج المحاكاة من خلال مقارنتها مع بيانات مخطط تدفق العمليات (PFD) في المصنع. كما أجري تحليل حساسية لتحديد أثر عدد من المتغيرات على أداء وحدة نزع الماء وكفاءة الغاز الجاف المنتج. وأظهرت النتائج أن زيادة معدل دوران المذيب، ومعدل تدفق غاز التجريد، ودرجة حرارة الغلاية تؤدي إلى تحسين معدل إزالة الماء. كما تم تقييم عدة خيارات لاسترجاع ما يقارب (0.7) مليون متر مكعب قياسي من غاز التجريد من برج التجديد عن طريق رفع ضغط التشغيل، مع تقدير النفقات الرأسمالية والتشغيلية لكل خيار. وقد تبين أن الخيار الأمثل هو إعادة توجيه الغاز المسترجع إلى ضاغط الغاز المغذي منخفض الضغط، حيث بلغت الكلفة الرأسمالية المقدرة له نحو (80,000 دولار) وفق برنامج Aspen ICARUS، إضافةً إلى حساب التكاليف الإضافية كنسبة من كلفة المعدات. ويسهم هذا الخيار في منع هدر الغاز وتحويله إلى ميثانول بتكلفة تشغيلية تقارب (67,000 دولار)، مما يحقق إيرادات سنوية تصل إلى (1.7 مليون دولار). كما أن كمية الانبعاثات التي تم تقليلها عبر استرجاع الغاز تعادل نحو (48 طن من ثاني أكسيد الكربون يومياً).
المراجع
S. Mokhatab, W. A. Poe, and J. Y. Mak, “Handbook of Natural Gas Transmission and Processing: Principles and Practices”, Third editio, Gulf professional publishing, Canada, 2015. https://doi.org/10.1016/C2017-0-03889-2
T. Peruzzo, R. Battisti, J. L. F. Alves, F. Manenti, C. Marangoni, and R. A. F. Machado, “Triethylene glycol recovery by an energetically intensified thermosyphon-assisted falling film distillation unit: Experimental assessment on a pilot-scale unit and in-silico comparison with a conventional column from natural gas processing”, Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, vol. 176, p. 108970, 2022. https://doi.org/10.1016/j.cep.2022.108970.
A.M. Braek, R.A. Almehaideb, N. Darwish, and R. Hughes, “Optimization of process parameters for glycol unit to mitigate the emission of BTEX/VOCs”, Process Safety and Environmental Protection, vol. 79, no.4, pp. 218–232, 2001. https://doi.org/10.1205/095758201750362262.
E. E. Okoro, J. E. Otuekpo, E. B. Ekeinde, and A. Dosunmu, “Rate and Equilibrium Based Modeling with the Sequential Quadratic Programming Optimization Method for Glycol Dehydration of Produced Natural Gas”, Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 37, pp. 745–756, 2020. https://doi.org/10.1007/s43153-020-00064-4.
M. R. Rahimpour, S. M. Jokar, P. Feyzi, and R. Asghari, “Investigating the Performance of Dehydration Unit with Coldfinger Technology in Gas Processing Plant”, Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 12, pp. 1–12, 2013. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2013.01.001.
F. Alnili, and A. Barifcani, “Simulation Study of Sweetening and Dehydration of Natural Gas Stream Using MEG Solution”, The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 96, no.9, pp. 2000–2006, 2018. https://doi.org/10.1002/cjce.23132.
M. Netusi, and P. Ditl, “Comparison of three methods for natural gas dehydration”, Journal of Natural Gas Chemistry, vol. 20, no.5, pp. 471-476, 2011. https://doi.org/10.1016/S1003-9953(10)60218-6.
R. R. Akberov, A. R. Fazlyev, A. V. Klinov, A. V. Malygin, M. I. Farakhov, and V. A. Maryakhina, “Pervaporation Technology for Regeneration of Diethylene Glycol at Russian Complex Gas Treatment Plants with the Use of Ceramic Membranes HybSi”, Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 26, pp. 670–682, 2015. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.07.006.
Z. Y. Kong, A. Mahmoud, S. Liu, and J. Sunarso, "Revamping Existing Glycol Technologies in Natural Gas Dehydration to Improve the Purity and Absorption Efficiency: Available Methods and Recent Developments", Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 56, pp. 486-503, 2018. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2018.06.008.
P. Gandhidasan, "Parametric Analysis of Natural Gas Dehydration by a Triethylene Glycol Solution," Energy Sources, vol. 25, no.3, pp. 189–201, 2003. https://doi.org/10.1080/00908310390142235
A. Bahadori, and H. B. Vuthaluru, "Rapid Estimation of Equilibrium Water Dew Point of Natural Gas in TEG Dehydration Systems", Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 1, no. 3, pp. 68–71, 2009. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2009.08.001
Z. Y. Kong, A. Mahmoud, S. Liu, and J. Sunarso, "Development of a Techno-Economic Framework for Natural Gas Dehydration via Absorption Using Tri-Ethylene Glycol: A Comparative Study on Conventional and Stripping Gas Dehydration Processes", J. Chem. Technol. Biotechnol., vol. 94, no.3, pp. 955–963, 2019. https://doi.org/10.1002/jctb.5844.
R. Handogo, S. A. Affandy, A. Kurniawan, J. P. Sutikno, and L. Chien, "Technical and economic evaluation of triethylene glycol regeneration process using flash gas as stripping gas in a domestic natural gas dehydration unit", Eng. Reports, vol. 2, no. 5, p. 12153, 2020. https://doi.org/10.1002/eng2.12153.
C. H. Twu, V. Tassone, W. D. Sim, and S. Watanasiri, "Advanced Equation of State Method for Modeling TEGs Water for Glycol Gas Dehydration", Fluid Phase Equilibria, vol. 228, pp. 213-221, 2005. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2004.09.031.
R. S. Smith, "Custom Glycol Units Extend Operating Limits," In Proceedings of the Laurance Reid Gas Conditioning Conference, Oklahoma, 1993.
L. S. Reid, "Coldfinger, an Exhauster for Removing Trace Quantities of Water from Glycol Solutions Used for Gas Dehydration", Ball-Reid Engineers, Inc., Oklahoma, pp. 592-602, 1975.
A. L. Kohl, and R. B. Nielsen, "Gas Purification", Gulf publishing, California, 1997. https://doi.org/10.1016/B978-0-88415-220-0.X5000-9.
P. Wieninger, "Operating Glycol Dehydration Systems", In 41st Ann Proceedings of the Laurance Reid Gas Conditioning Conference, Oklahoma, 1991.
N. C. G. Jacob, "Optimization of triethylene glycol (TEG) dehydration in natural gas processing plant", International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 3, no. 6, pp. 346-350, 2014. https://doi.org/10.15623/ijret.2014.0306064.
H. Ranjbar, H. Ahmadi, R. K. Sheshdeh, and H. Ranjbar, "Application of Relative Sensitivity Function in Parametric Optimization of a Tri-Ethylene Glycol Dehydration Plant", Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 25, pp. 39-45, 2015. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.04.028.
M. Neagu, and D. L. Cursaru, "Technical and Economic Evaluations of the Triethylene Glycol Regeneration Processes in Natural Gas Dehydration Plant", Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 37, pp. 327-340, 2017. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2016.11.052.
R. Chebbi, M. Qasim, and N. A. Jabbar, "Optimization of Triethylene Glycol Dehydration of Natural Gas", Energy Reports, vol. 5, pp. 723–732, 2019. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.06.014.
E. G. Petropoulou, C. Carollo, G. D. Pappa, G. Caputo, and E. C. Voutsas, "Sensitivity Analysis and Process Optimization of a Natural Gas Dehydration Unit Using Triethylene Glycol", Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 71, p. 102982, 2019. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.102982.
Z. Y. Kong, X. J. M. Wee, A. Mahmoud, L. Shaomin, and S. Jaka, "Development of a Techno-Economic Framework for Natural Gas Dehydration via Absorption Using Tri-Ethylene Glycol: A Comparative Study between DRIZO and Other Dehydration Processes", South African Journal of Chemical Engineering, vol. 31, no.1, pp. 17–24, 2020. https://doi.org/10.1016/j.sajce.2019.11.001.
Dr. Minister Obonukut, “Simulation and Optimization of a Natural Gas Dehydration Plant with Triethylene Glycol”, LJER, vol. 22, no. 1, pp. 61–74, Apr. 2022.
A. H. Moghaddam, "Investigation of Natural Gas Dehydration Process Using Triethylene Glycol (TEG) Based on Statistical Approach", Chemical Papers, vol. 77, pp. 1433–1443, 2023. https://doi.org/10.1007/s11696-022-02564-8.
GPSA, GPSA Engineering Data Book, Gas Processors Suppliers Association 2, pp. 16-24, 2004.
G. Liu, L. Zhu, J. Hong, and H. Liu, "Technical, Economical, and Environmental Performance Assessment of an Improved Triethylene Glycol Dehydration Process for Shale Gas", ACS Omega, vol.7, no. 2, pp. 1861–1873, 2022. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c05236.
S. W. Warren, D. Seider, J. D. Seader, and Daniel R. Lewin, "Product and process design principles Synthesis, Analysis, and Evaluation", Wiley, 2009.
D. Allen, D. Smith, V. M. Torres, and F. C. Saldaña, "Carbon dioxide, methane and black carbon emissions from upstream oil and gas flaring in the United States", Current Opinion in Chemical Engineering, vol. 13, pp.119-123. 2016. https://doi.org/10.1016/j.coche.2016.08.014.
B. P. Ren, Y. P. Xu, Y. W. Huang, C. She, and B. Sun, "Methanol production from natural gas reforming and CO2 capturing process, simulation, design, and technical-economic analysis", Energy, vol.263, p.125879, 2023. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.125879.
التنزيلات
منشور
كيفية الاقتباس
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2025 Arman M. Abdehvand, Mahdi Haghi, Aminreza Ansari, Ebrahim Hoseinirad

هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.