Energy and exergy analysis of a hydrodesulfurization unit
Bir hidrodesülfürizasyon ünitesinin enerji ve ekserji analizi
- Tez No: 841333
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖMER FARUK DİLMAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankırı Karatekin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bu çalışmada, petrol rafinerilerinin en önemli proseslerinden birisi olan hidrodesülfürizasyon (HDS) ünitesinin simülasyonundan elde edilen veriler yardımıyla enerji ve ekserji analizi çalışmaları yapılmıştır. HDS prosesinin simülasyonu için AVEVA Pro/II proses simülasyon yazılımı, kütle, enerji ve ekserji analizi hesaplamaları için Microsoft Excel programı kullanılmıştır. Isıtma fırını için gerekli olan minimum yakıt gazı tüketimi, kompresörde düşük elektrik tüketimi ve daha düşük emisyon salınımı ve enerji tüketimi sağlamak amacıyla daha ekonomik ve çevreci işletim koşullarına ulaşmak için gerçek çalışma koşullarını ve kritik ürün özelliklerini etkilemeyecek şekilde yeni bir proses modeli önerilmiştir. Önerilen yeni modelde proses akımlarının ve ekipmanların etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada, HDS ünitesindeki enerji kulanımı ve aktarımı yüksek olan ekipmanlar için enerji ve ekserji analizi temelinde denklikler oluşturulmuş ve bunların yardımıyla gerçek ve önerilen proses şartlarında ekserji analizi çalışmaları yapılmıştır. Önerilen proses modeli simülasyonuna göre, geri dönüşüm gazının akış hızı azaldığında ısı eşanjörlerinden biri göz ardı edilebilir ve ünite ürünlerinin krtitik özelliklerinde çok küçük ve etkisiz değişiklikler olduğu görülmüştür. Ekserji analizi sonucunda, önerilen proses modelindeki F-1 ısıtma fırınında ekserji tahribi 6,47 MW, T-1 destilasyon kolonunda 0,57 MW, HX-1 ısı değiştiricisinde 0,32 MW azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca, termoekonomik analizin optimizasyon, işletim ve tasarım için önemini ortaya koymak amacıyla, gerçek ve önerilen proses modelleri üzerinde, proseslerin tamamı için termoekonomik denklikler oluşturularak iki model arasında bir karşılaştırma yapılmıştır. Ayrıca, proses modellerinin genel termoekonomik analizine göre, önerilen proses modelinde birim ekserji maliyeti 3,82 $/GJ iken, gerçek proses modelinde birim ekserji maliyeti 3,9 $/GJ olarak hesaplanmış ve buna bağlı olarak 362,25 $/h eşdeğer bir maliyet azalması elde edilmiştir. Tüm HDS ünitesinin termoekonomik optimizasyonu yapılarak, HDS ünitesinde sezgisel olarak seçilen parametrelere bağlı olarak önerilen proses modelinin gerçek prosese göre daha sürdürülebilir olabileceği öngörülmektedir. Farklı tasarım ve çalışma parametrelerinin etkilerinin araştırılması sonucunda yüksek miktarda enerji ve yakıt gazı tasarrufu ile daha az H2 tüketimi sağlanabilir. Dolayısıyla enerji maliyetleri büyük ölçüde azaltılabilir ve atmosfere salınan emisyon miktarı en aza indirilebilir.
Özet (Çeviri)
In this study, energy and exergy analysis studies were performed using data from the simulation of the hydrodesulfurization (HDS) unit, one of the most important processes in oil refineries. The process simulation software AVEVA Pro/ II was used to simulate the HDS process, and the Microsoft Excel program was used for the mass, energy, and exergy analysis calculations. In order to achieve more economical and environmentally friendly operating conditions that ensure minimal fuel gas consumption for the heating furnace, low power consumption in the compressor, and lower emissions and energy consumption, a new process model was proposed without compromising actual operating conditions and critical product characteristics. In the proposed new model, the effects of process operations and equipment were studied. In this study, based on energy and exergy analysis, equations for high energy input and transfer equipments in the HDS unit were established, and exergy analysis studies under actual and proposed process conditions were conducted using these equations. The simulation of the proposed process model showed that if the flow rate of recycle gas is reduced, one of the heat exchangers can be neglected and the critical characteristics of the products and operating conditions of the unit change very slightly and ineffectively. As a result of the exergy analysis, it was found that the exergy destruction in the heating furnace F-1 in the proposed process model decreases by 6.47 MW, in the distillation column T-1 by 0.57 MW and in the heat exchanger HX-1 by 0.32 MW. In addition, to illustrate the importance of thermoeconomic analysis for optimization, operation, and design, a comparison was made between the two models by creating thermoeconomic equations for whole processes in the actual and proposed process models. In addition, the overall thermoeconomic analysis of the process models showed that the exergy cost per unit in the proposed process model is 3.82 $/GJ, while the exergy cost per unit in the actual process model was calculated to be 3.9 $/GJ, resulting in a cost reduction of 362.25 $/h. By performing thermoeconomic optimization of the entire HDS unit, it is predicted that the proposed process model can be more sustainable than the actual process, depending on the intuitively chosen parameters in the HDS unit. By investigating the effects of different design and operating parameters, high energy and fuel gas savings and lower H2 consumption can be achieved. Therefore, energy costs can be significantly reduced and minimize the amount of emissions released into the atmosphere.
Benzer Tezler
- Kinetic study for hydrodesulfurization processes of diesel fuels over CoMo-based catalyst
CoMo-bazlı katalizörde dizel yakıtların hidrodesülfürizasyon proseslerinin kinetik çalışması
AYŞEGÜL BAYAT
Doktora
İngilizce
2023
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Characterization and reactivity studies for chemical loop gasification of high sulfur lignites
Yüksek kükürt içeren linyitlerin kimyasal çember gazlaştırma süreçleri için sınıflandırma ve tepkime testleri
ARZU KANCA
Doktora
İngilizce
2013
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. DENİZ ÜNER
- Energy and exergy analysis of a high-temperature PEM fuel cell integrated into a solar-based hydrogen production system
Güneş enerjili bir hidrojen üretim sistemine entegre edilmiş yüksek sıcaklıklı PEM yakıt hücresinin enerji ve ekserji analizi
MUTLUCAN BAYAT
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZALP
- Biyokütle yakıtlı bir termik santralin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis of a biomass fired thermal power plant
SULTAN BOYRAZ ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİT LUTFİ YÜCEL
- Energy and exergy analysıs of a dıesel engıne
Bir dizel motorunun enerji ve ekseri analizleri
ERDİ TOSUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZCANLI