Hydrogen pinch applications in chemical industries
Kimya endüstrisinde hidrojen pinch uygulamaları
- Tez No: 543462
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA ZEHRA ÖZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Hidrojen enerjisi en önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Geleceğin yakıtı ve büyük enerji problemlerine çözüm alternatifi olarak görülmektedir. Çalışma, birçok elementle kolayca reaksiyona girebilen ve bu sebeple birçok endüstride tercih edilerek yaygın olarak kullanılan hidrojenden, süreç boyunca daha etkin ve yüksek verimle faydalanılması, sürecin içeriğindeki CO2 emisyonunun en aza indirilmesi, ve maliyetinin düşürülerek, yararlanılması amaçlıdır. Hidrojen üretim kapasitesinin arttırılması hedeflendiğinde, hem yatırım hem de işletme maliyetinin buna bağlı olarak artacağı gözlemlenmektedir. Temel ekonomik problemlerin en aza indirilme hedefleri için, hidrojen yönetimi özellikle petrokimya endüstrileri başta olmak üzere, diğer birçok endüstriler için de gereklidir. Hidrojen-pinch uygulamaları sonucunda, rafineriler için gerekli en az hidrojen kullanımı ve bu gereksinime ulaşabilmek için çeşitli stratejiler geliştirilmesi sağlanırken, önemli birimlerdeki verimin istenilene ulaştırılması ile işletme maliyetleri düşer, aynı zamanda hidrojen-pinch uygulaması ile kimyasal süreçlerde enerji optimizasyonuna da gidilmiş olur. Hidrojen-pinch analizi, endüstrideki hidrojen arz ve talebinin optimuma yakın noktaya getirilmesi anlamına da gelir. Bu yaklaşımda ne fazla hidrojen kullanımı, ne de hidrojenin atık şeklinde değerlendirilemez hale gelmesi istenir. Bu çalışma, bir petrokimya sürecinin hidrojen şebekesine yöntemin uygulanması, saflaştırma işleminin gerçekleştirilerek grafiksel yöntemle sistemin fazlalık hidrojen miktarının saptanması işlemidir. Bu entegrasyon uygulaması ile utilite kullanımının azalmış olduğu görülmüş ve herhangi bir yeni tasarım yapılmaksızın, sistemin ihtiyacı olan en az hidrojen beslemesi yani talebi saptanmıştır. Hidrojen şebekesi mevcut durumda 277,2 mol/s saf hidrojen besleme akımı ile beslenirken, hidrojen pinch uygulaması ile bu değer 268,8 mol/s değerine indirgenmiştir. Sisteme gerekli en az hidrojen miktarı 268,8 mol/s,besleme akımı olarak gönderildiğinde ve saflaştırma işlemi ile atık gaz olarak uzaklaştırılan hidrojenin saflaştırılıp geri beslenmesiyle, saf hidrojen besleme miktarı 196,8 mol/s ye düşürülmüştür. Bunun sonucunda yaklaşık %30 gibi bir hidrojen geri kazanımı sağlanmıştır. Hidrojen entegrasyonu ile minimum hidrojen ihtiyacı ve sistemin fazlalık hidrojen miktarı saptandıktan sonra, mevcut sistem ve entegre sistem için ayrı ayrı ekserji analizi yapılmış, ve her bir birimin ekserji verimlilikleri hesaplanmıştır. Gereksiz hidrojen tüketimi düşürüldükçe ekserji verimliliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Böylece besleme hidrojen miktarının azaltıldığı entegre sistemin içinde daha faydalı enerji barındırdığı ve daha çevreci olduğu söylenebilmektedir.
Özet (Çeviri)
Hydrogen is the fuel of the future and it is the most important renewable energy source. It offers solutions to some of the greatest energy problems and challenges facing future generations. Hydrogen is a well-established industrial gas that nowadays has many applications. At the same times, it reacts with many elements and for that reason is used in many industries. It is investigated that to increase the yield through the more efficient used of hydrogen on the plant, to achieve lower cost alternatives, to reduce CO2 emission, etc. In addition to these, there are main critical problems based on hydrogen utilization in chemical plant. Operating cost increases if more hydrogen needs to be produced or purchased. If hydrogen production capacity needs to be scaled up, capital investment cost also increases. To eliminate the critical problems hydrogen management is necessary especially for petrochemical refineries and some other chemical industries. Hydrogen pinch as a concept is an optimization of hydrogen supply and demand. Utilities are analyzed in terms of quantity and quality to identify the most appropriate internal recovery opportunities. Hydrogen management become a priority in the current refinery operations and when planning to produce the lower sulphur gasoline and diesel fuel. The effective management and efficient integration of hydrogen and off gases are becoming important tasks for all refineries. Increased demand for the lighter fuels and products, a desire for higher performance products, and an insistence on the more environmentally acceptable products require the hydrogen management around the plants. In this study, the hydrogen pinch analysis is to perform a mass balance on hydrogen sources and demands in the petrochemical industry hydrogen network. By this way, surplus hydrogen amount of network is determined by using graphical method, minimum hydrogen demand for the refinery is identified, strategies are developed to achieve minimum demand, and yield is improved on key process units, capital cost reduces and ongoing operating cost savings.Energy optimization is provided by hydrogen pinch approach. As a result, hydrogen recovery is obtained approximately %30. In addition to these results, operating cost is decreased according to the unit operating costs and annual cost of hydrogen as a raw material. In this study, refinery hydrogen network which is selected to management needs pure hydrogen amount 277.2mol/s to operate exactly. By applying hydrogen pinch approach pure hydrogen amount of network decreased to 268.8mol/s. Additionally, purification process has applied and pure hydrogen amount of network decreased to 196.8mol/s. Exergy analysis has applied to the available and retrofit system to examine the exergy efficiency and integrated system relation. Excess hydrogen amount has decreased by purification of outlet hydrogen and recycled to the system. As a result, fresh hydrogen consumption has decreased. For six units, exergy efficiencies have calculated and compared available system. Retrofit system exergy efficiency is higher than available system. This means that retrofitted system has useful energy and more ecofriendly.
Benzer Tezler
- Industrial applications of Pinch analysis
Pinch analizinin endustriyel uygulamaları
İLKNUR BİLİR GÜLCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
EnerjiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERAP CESUR
YRD. DOÇ. DR. ZEHRA ÖZÇELİK
- Darbeli detonasyon motoru (DDM) ile farklı konfigürasyonlarda detonasyon dalgası oluşturma
Creating detonation wave in different configurations with pulsed detonation engine (PDE)
ALİ CEM BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇAKAN
PROF. DR. ONUR TUNÇER
- Activation and characterization of phenolic carbon fibers
Fenolik bazlı karbon fiberin aktivasyonu ve karakterizasyonu
FİLİZ KARADAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM EKİNCİ
PROF. DR. FERHAT YARDIM
- Çok düşük karbonlu çeliklerin sac şekillendirilebilirliği
Başlık çevirisi yok
M.BİNNAZ AKSAKAL KUNAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Malzemesi ve İmalat Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET DEMİRKOL
- Kayısı çekirdeği katranı, zifti ve sıcaklık modifikasyonlarının karakterizasyonu
Characterization of apricot stone tar, pitch and their modifications
ELİF GENCELİ