Journal of Gas Technology

Energy Optimization of the Sweetening Unit of Gachsaran Natural Gas Refinery by the Use of Vapor Recompression

Document Type : Original Article

Authors

Department of Chemical Engineering, Pazhoohesh Institute, Tehran, Iran

20.1001.1/jgt.2023.560313.1006

Abstract

Globally, Iran ranks 6th in natural gas production. Producing over 1 billion cubic feet of dry natural gas, the Gachsaran gas refinery is a major revenue source for the country. Tens of thousands of barrels are sent to the Bandar-e-Emam petrochemical plant every day, and the Gachsaran oil and gas refinery always aims to partially supply the feed for this petrochemical complex by sweetening sour natural gas feed containing some H2S and CO2. Due to the high energy consumption of the sweetening unit, energy optimization of this process is significant. Vapor Recompression Column was used for optimizing sweetening process energy in the Gachsaran gas unit, and the distillation column's top vapor was compressed to transfer its thermal energy to the bottom. The results show that Vapor Recompression Column consumed about 75% less energy than the conventional process mostly due to warm and cold utility savings. The output pressure of the compressor added in this process was calculated accurately. If the compressor output pressure increases excessively, this method becomes inefficient and uneconomical.

Keywords

Main Subjects

Article Title [Persian]

بهینه‌سازی انرژی واحد شیرین‌سازی گاز طبیعی پالایشگاه گچساران با استفاده از روش تراکم بخار

Authors [Persian]

  • محدثه شاه بهرامی
  • تیام خوانساری
  • سارا پیراینده
  • مرتضی قلی زاده
  • سارا نجفی برزگر

موسسه آموزش عالی آزاد پژوهش، تهران، ایران

Abstract [Persian]

ایران دارای ششمین جایگاه در تولید گاز طبیعی در جهان به شمار می­‌رود .پالایشگاه گاز گچساران با تولید بیش از یک میلیارد فوت مکعب گاز خشک در روز سهم عمده­ای در تأمین درآمدهای اقتصادی کشور دارد.
شیرین‌سازی گاز ترش که به‌صورت مایع وجود دارد، همواره جهت تأمین بخشی از خوراک مجتمع‌های پتروشیمی بندر امام، یکی از مهم‌ترین اهداف پالایشگاه نفت و گاز گچساران بوده است. به‌طوری‌که روزانه ده­ها‌­­ هزار بشکه به پتروشیمی بندر امام ارسال می‌شود. گازترشی که به‌عنوان خوراک ورودی مورد استفاده قرار می‌گیرد، دارای مقداری سولفید هیدروژن و دی‌اکسید کربن است. به دلیل انرژی مصرفی بالای شیرین‌سازی، بهینه‌سازی انرژی این فرآیند از اهمیت بالایی برخوردار است .در این مطالعه، از روش تراکم بخار به‌منظور بهینه‌سازی انرژی فرآیند شیرین‌سازی واحد گاز گچساران استفاده شده است. در این روش به کمک کمپرسور، بخار بالای برج تقطیر فشرده می‌شود و این امکان را پیدا می‌کند که انرژی گرمایی خود را به جریان پایین برج منتقل کنند. نتایج نشان می‌دهد که روش تراکم بخار نسبت به فرآیند مرسوم ۷۵ درصد کاهش مصرف انرژی داشته است که مهم‌ترین دلیل آن کاهش مصرف یوتیلیتی گرم و یوتیلیتی سرد است. البته در این فرایند یک کمپرسور اضافه می‌شود که فشار خروجی آن به‌طور دقیق محاسبه شده است. چنانچه فشار خروجی کمپرسور بیش از حد افزایش یابد، این روش کارایی خود را از دست می‌دهد و غیراقتصادی می‌شود.

Keywords [Persian]

  • شیرین‌سازی گاز ترش
  • گاز طبیعی
  • تراکم بخار
  • بهینه‌سازی انرژی
Al-Amri, A., Zahid, U., 2020. Design Modification of Acid Gas Cleaning Units for an Enhanced Performance in Natural Gas Processing. Energy & Fuels 34, 2545-2552.
Al-Lagtah, N.M., Al-Habsi, S., Onaizi, S.A., 2015. Optimization and performance improvement of Lekhwair natural gas sweetening plant using Aspen HYSYS. Journal of Natural Gas Science and Engineering 26, 367-381.
Dale, S., 2022. The Statistical Review of World Energy analyses data on world energy markets from the prior year.The Review has been providing timely, comprehensive and objective data to the energy community since 1952., in: Dale, S. (Ed.), bp Statistical Review of World Energy, 71st edition ed.
Darani, N.S., Behbahani, R.M., Shahebrahimi, Y., Asadi, A., Mohammadi, A.H., 2021. Simulation and Optimization of the Acid Gas Absorption Process by an Aqueous Diethanolamine Solution in a Natural Gas Sweetening Unit. ACS omega 6, 12072-12080.
Feng, S., Ye, Q., Xia, H., Li, R., Suo, X., 2017. Integrating a vapor recompression heat pump into a lower partitioned reactive dividing-wall column for better energy-saving performance. Chemical Engineering Research and Design 125, 204-213.
Feng, Z., Shen, W., Rangaiah, G., Dong, L., 2020. Design and control of vapor recompression assisted extractive distillation for separating n-hexane and ethyl acetate. Separation and Purification Technology 240, 116655.
Hatmi, K.A., Mashrafi, A.a.A., Balushi, S.U.A., Al-Kalbani, H., Al-Battashi, M., Shaikh, M., 2018. Energy Savings of Amine Sweetening Process through Lean and Rich Vapor Compression Approaches, Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference. OnePetro.
Karthigaiselvan, K., Panda, R.C., 2021. Dynamic modeling and solubility studies of sour gases during sweetening process of natural gas. Journal of Natural Gas Science and Engineering 95, 104087.
Moghadasi, M., Ozgoli, H.A., Farhani, F., 2021. Steam consumption prediction of a gas sweetening process with methyldiethanolamine solvent using machine learning approaches. International Journal of Energy Research 45, 879-893.
Nejat, T., Movasati, A., Wood, D.A., Ghanbarabadi, H., 2018. Simulated exergy and energy performance comparison of physical–chemical and chemical solvents in a sour gas treatment plant. Chemical Engineering Research and Design 133, 40-54.
Othman, A., Almomani, F., Al-musleh, E.I., Bouabidi, Z., Katebah, M.A., Hussein, M.M., 2021. Heat Recovery in an Actual LNG Supply Chain: Retrofitting of Designed Heat Exchange Networks (HENs) for Potential Fuel Saving. Chemical Engineering and Processing-Process Intensification, 108477.
Rix, A., Schröder, M., Paul, N., 2023. Vapor Recompression: An interesting option for vacuum columns? Chemical Engineering Research and Design.
Shrikhande, S., Babu, G.U.B., Ahmad, Z., Patle, D.S., 2020. Intensification and analysis of ethyl levulinate production process having a reactive distillation through vapor recompression and bottom flash techniques. Chemical Engineering and Processing-Process Intensification 156, 108081.
Journal of Gas Technology
Volume 7, Issue 2 - Serial Number 9
December 2022
Pages 35-40