مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

شبیه سازی ایستگاه تقلیل فشار گاز به منظور کاهش مصرف مواد شیمیایی و انرژی(مطالعه موردی: ایستگاه قلعه حاتم بروجرد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی شیمی، واحد بروجرد، دانشگاه آزاد اسلامی، بروجرد، ایران
2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده پتروشیمی، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران
3 واحد پژوهش شرکت گاز استان لرستان
10.22034/ijche.2026.585731.1617
چکیده
ایستگاه‌های تقلیل فشار گاز طبیعی (CGS) با کاهش فشار گاز از حدود ۱۰۰۰ به ۲۵۰ psia، به دلیل اثر ژول-تامسون با افت دمای قابل‌توجهی مواجه می‌شوند که می‌تواند موجب تشکیل هیدرات، میعانات گازی، خوردگی و انسداد تجهیزات شود. در این پژوهش، عملکرد حالت پایای ایستگاه قلعه‌حاتم بروجرد با استفاده از نرم‌افزار Aspen HYSYS، معادله حالت Peng-Robinson و مدل CSM Hydrate شبیه‌سازی شد. پنج سناریوی عملیاتی شامل حذف هیتر در دماهای ورودی بالا، جایگزینی هیتر با مبدل حرارتی پوسته-لوله، حذف اتیلن‌گلیکول، بازیافت انرژی با توربین انبساطی و استفاده از چند رگلاتور سری یا موازی از نظر فنی و اقتصادی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که در دمای ورودی بالاتر از ۲۱ درجه سانتی‌گراد، حذف هیتر بدون خطر تشکیل هیدرات امکان‌پذیر بوده و سالانه حدود ۶۳ میلیارد ریال صرفه‌جویی ایجاد می‌کند. جایگزینی هیتر با مبدل پوسته-لوله نیز با سرمایه‌گذاری ۱۳۰ میلیارد ریالی، سالانه ۱۳۰ میلیارد ریال صرفه‌جویی و دوره بازگشت سرمایه حدود یک سال به همراه دارد. بیشترین صرفه‌جویی مربوط به توربین انبساطی است که با سرمایه‌گذاری ۵۰۰۰ میلیارد ریال، سالانه ۲۶۰۰ میلیارد ریال کاهش هزینه ایجاد کرده و به‌عنوان بهترین گزینه بلندمدت معرفی شد. همچنین حذف اتیلن‌گلیکول با پایش دمای خروجی بالاتر از ۵ درجه سانتی‌گراد امکان‌پذیر است، اما استفاده از چند رگلاتور سری یا موازی از نظر فنی و اقتصادی توجیهی ندارد. در مجموع، ترکیب توربین انبساطی و مبدل پوسته-لوله به‌عنوان راهکار بهینه برای کاهش هم‌زمان مصرف انرژی، مواد شیمیایی و هزینه‌های بهره‌برداری پیشنهاد می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Simulation of a Gas Pressure Reduction Station for Reducing Chemical and Energy Consumption: A Case Study of the Qaleh Hatam Gas Pressure Reduction Station, Borujerd

نویسندگان English

اصل شیرین Asl shirin 1
MOrteza Esfandyari 2
Asdullah Jalahi 3
Mohammadreza Kamyabi 3
1 Department of Chemical Engineering, Boroujerd Branch, Islamic Azad University, Boroujerd, Iran
2 Deparment of Chemical Engineering,, University of Bojnord, Bojnord, Iran
3 Research Unit of Lorestan Province Gas Company
چکیده English

Natural gas pressure reduction stations experience significant temperature drops due to the Joule-Thompson effect as the gas pressure decreases from approximately 1000 to 250 psia, which can cause hydrate formation, gas condensate, corrosion, and equipment blockage. In this study, the steady-state performance of the Borujerd Qaleh-Hatam station was simulated using Aspen-HYSYS software, the Peng-Robinson equation of state, and the CSM Hydrate model. Five operational scenarios were evaluated from a technical and economic perspective, including heater removal at high inlet temperatures, heater replacement with a shell-and-tube heat exchanger, ethylene glycol removal, energy recovery with an expansion turbine, and the use of multiple regulators in series or parallel. The results showed that at inlet temperatures above 21°C, heater removal is feasible without the risk of hydrate formation and saves approximately 63 billion rials(B-IRR) annually. Replacing the heater with a shell-and-tube exchanger also results in an annual savings of 130 B-IRR with an investment of 130 B-IRR and a payback period of about one year. The largest savings are related to the expansion turbine, which, with an investment of 5,000 B-IRR, has reduced costs by 2,600 B-IRR annually and was introduced as the best long-term option. It is also possible to eliminate ethylene-glycol by monitoring the outlet temperature above 5 °C, but the use of multiple regulators in series or parallel is not technically and economically justified. Overall, the combination of an expansion turbine and a shell-and-tube exchanger is recommended as an optimal solution for simultaneously reducing energy consumption, chemicals, and operating costs.

کلیدواژه‌ها English

Gas pressure reduction stations
simulation
reduction of chemical consumption
process flowsheet modification

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 26 شهریور 1405