فهرست مطالب

نشریه مهندسی گاز ایران
پیاپی 12 (پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/26
  • تعداد عناوین: 7
|
  • احسان جعفریان، فرهاد شهرکی، کیانوش رزاقی، سجاد نوری صفحات 7-17

    در این پژوهش ابتدا بخش تصفیه هیدروژنی واحد تبدیل کاتالیستی پالایشگاه آبادان با استفاده از نرم افزار Aspen Hysys نسخه9 شبیه سازی شد. بررسی نتایج شبیه سازی واحد در مقایسه با داده های واقعی، بیان گر خطای میانگین 9/0 درصد می باشد، که بیان-کننده دقت بالای شبیه سازی با انتخاب مدل ترمودینامیکی SRK است. در ادامه بهینه سازی راکتور این واحد با استفاده از مطالعه موردی انجام گرفت و در آن آثار پارامترهای مختلف نظیر دما و فشار خوراک ورودی به راکتور و همچنین دبی هیدروژن بر کیفیت محصول خروجی از راکتور بررسی گردید. نتایح حاصل از آن نشان می دهد که افزایش دو پارامتر دما و فشار خوراک ورودی به راکتور به ترتیب دارای تاثیر مثبت و خنثی بر واکنش های گوگردزدایی می باشد. افزایش دبی هیدروژن نیز به دلیل کاهش زمان اقامت مواد درون راکتور، منجر به عدم کامل شدن واکنش ها در درون راکتور شده که نتیجه آن تاثیر منفی بر کیفیت محصول خروجی است. همچنین بهینه سازی انرژی واحد با استفاده از نرم افزار Aspen Energy Analyzer v9 مورد بررسی قرار گرفت. در این طرح اصلاحی با افزودن دو مبدل فرآیندی با سطح های6/18 و 9/9 متر مربع به ترتیب قبل از برج عاری سازی به عنوان پیش گرمکن خوراک ورودی به این برج و پیش از ورود نفتا به جداکننده خوراک در بخش ورودی واحد یونیفاینر، بار حرارتی در ریبویلر برج عاری سازی و کوره این واحد به ترتیب 3565900 و kj/hr4030100 کاهش یافت. لذا اجرای این طرح نیاز به 35/30529 دلار سرمایه گذاری دارد. بنابراین دوره بازگشت سرمایه این طرح 35 ماه است که پس از آن حدود 87/10447 دلار صرفه جویی در پی خواهد داشت.

    کلیدواژگان: شبیه&#172، سازی، بهینه&#172، راکتور تصفیه هیدروژنی، عاری&#172، Aspen Hysys
  • نیلوفر فتوره چی*، زهرا مشایخی، سعید صادقپور گلویک، مجید معصومی صفحات 18-27

    پس از شناخت اثرات سمی و سرطان زایی ترکیبات آلی سرب، تولید ترکیبات مانند متیل ترشری بوتیل اتر به عنوان افزودنی برای بنزین های هیدروکربنی معمولی مطرح گردید. در نتیجه توسعه فرآیندی جدید برای تولید بنزین با اکتان بالا از ترکیبات پیچیده مقطرهای سبک نفتی به اجرا درآمد. این روش مبتنی بر جداسازی آلکانهای خطی و شاخه ای C5-C8 براساس خواص جذبی آنها، طول زنجیره و تعداد شاخه ها می باشد. در این پژوهش مدل شبکه عصبی هیبریدی بر مبنای داده های تجربی موجود در بانک اطلاعاتی، به عنوان مدلی جایگزین برای پیش بینی میزان جداسازی پارافینهای خطی و شاخهای توسط فرآیند جذب استفاده شده است. دمای جذب، زمان جذب، عدد اکتان و چگالی هیدروکربنها به عنوان چهار پارامتر ورودی و همچنین نسبت غلظت پارافین خطی به کل به عنوان پارامتر خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته شد. مدل شبکه عصبی با موفقیت توسط پایگاه داده آزمایشگاهی تعلیم داده شد و سپس به کمک داده های تست مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدلسازی برای داده های تست نشان از موفقیت آمیز بودن مدل شبکه های عصبی در پیش بینی میزان جداسازی پارافینهای خطی از غیر خطی دارد از این رو مدل شبکه عصبی مصنوعی توسعه داده شده می تواند برای تعیین مطمین C/C0 در فرآیند جذب به کار رود. طبق نتایج به دست آمده برای داده تست، کمترین خطای میانگین مربعات، برابر با 0518/0 بدست آمد. که این میزان رضایت بخش است. داده های مدلسازی با داده های تجربی مقایسه گردید و ضریب رگرسیون برابر 99/0 حاکی از تطابق خوب نتایج تجربی و مدلسازی می باشد

    کلیدواژگان: بنزین، عدد اکتان، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی
  • میثم رجبی *، احسان جان بیگی، احسان اسماعیل نژاد صفحات 28-38

    بر اساس مطالعات انجام گرفته بیشترین افزایش مصرف در بین منابع انرژی در سال های آتی مربوط به گاز طبیعی می باشد. افزایش مصرف گاز از یک طرف و وجود اوج مصرف در فصل های سرد سال از طرف دیگر، اهمیت ذخیره سازی گاز طبیعی را در در استان خراسان رضوی نشان می دهد، چرا که خلف وعده ی کشورهای شمالی در تامین سوخت این قطب جمعیتی کشور، در بسیاری موارد موجب بروز مشکلاتی شده است. در نتیجه با در اختیار داشتن یک مخزن ذخیره سازی گاز، می توان توانایی کشور را در انعقاد قراردادهای واردات و صادرات گاز افزایش داد. از بین روش های مختلف ذخیره سازی، ذخیره سازی زیرزمینی بهترین گزینه است. در این مقاله، هدف بررسی ضرورت ایجاد این گونه مخازن در استان خراسان رضوی است. بدین منظور، مصارف عمده گاز استان در چند سال گذشته مطالعه شده و نحوه مصرف گاز در ماه های مختلف سال برای این مصرف کننده ها مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس بررسی های انجام شده وجود مخازن زیر زمینی گاز در استان می تواند گزینه چاره ساز و در عین حال اقتصادی در جهت عرضه گاز در ماه های سرد سال و تامین گاز استان های مجاور باشد. با توجه به نتایج به دست آمده، مناطقی در شمال غربی مشهد (در ناحیه طرقبه)، مرکز کلات و جنوب غربی سرخس برای حفر مغار سنگی ذخیره سازی گاز بسیار ایده آل بودند.

    کلیدواژگان: ذخیره سازی گاز طبیعی، مخازن زیرزمینی، ضرورت ایجاد مخازن، استان خراسان رضوی
  • رضا احمدی*، معصومه شریعتی زارچ صفحات 39-46

    در پژوهش حاضر به منظور برنامه ریزی آتی ذخایر بالقوه هلیوم ایران و شناسایی بازارهای هدف مهم، وضعیت ‏میزان منابع و ذخایر، تولید، مصرف و تجارت جهانی هلیوم در یک دوره زمانی 10 ساله (2019-2010) مورد ‏بررسی آماری قرار گرفته است. در این راستا از طریق استخراج داده ها از منابع و مراجع آماری معتبر بین-‏المللی، پردازش و ترسیم نمودارها و تحلیل آنها، جایگاه قاره ها و کشورهای پیشتاز جهان در زمینه های مختلف ‏مشخص گردید. نتایج پژوهش نشان می دهد که بیشتر منابع هلیوم جهان در ایالات متحده آمریکا، قطر، ‏الجزایر و روسیه قرار دارند. همچنین دو‎ ‎کشور ایالات متحده آمریکا و‎ ‎قطر عمده‎ ‎هلیوم‎ ‎جهان‎ ‎را‎ ‎تامین‎ ‎می-‏کنند. متوسط تولید جهانی هلیوم چیزی در حدود 175 میلیون متر مکعب در سال است که بطور متوسط ‏ایالات متحده‎ ‎آمریکا 55%، قطر 32%، الجزایر 6%، استرالیا 3%، روسیه 2%، لهستان 1% و بقیه کشورهای جهان ‏نیز 1% از تولید جهانی هلیوم را بر عهده دارند. از نظر میزان مصرف هلیوم نیز قاره های آمریکا، آسیا، اروپا و ‏آفریقا به ترتیب رتبه بندی شدند. کشورهای ایالات متحده آمریکا، ژاپن و چین به ترتیب بیشترین میزان مصرف ‏هلیوم جهان را به خود اختصاص داده اند. کشورهای آسیایی چین و ژاپن از واردکنندگان بزرگ هلیوم و برخی ‏از کشورهای منطقه خاورمیانه نیز واردکننده هلیوم هستند که به عنوان بازارهای هدف صادراتی می توان روی ‏آنها تمرکز نمود. بزرگ ترین صادرکنندگان هلیوم جهان نیز به ترتیب ایالات متحده آمریکا، قطر، الجزایر، ‏فرانسه، روسیه، استرالیا و امارات متحده عربی می باشند. بنابراین در آینده رقبای اصلی تجاری ایران در زمینه ‏صادرات هلیوم، کشورهای قطر، روسیه و استرالیا خواهند بود که باید با برنامه ریزی های اصولی و درست، گوی ‏سبقت را از آنها ربود و بازارهای هدف صادراتی را از آن خود نمود. ‏

    کلیدواژگان: هلیوم، آمار میزان ذخیره، تولید، مصرف و تجارت جهانی هلیوم، ایران، جهان
  • مصطفی جعفری، علیرضا بهروز سرند * صفحات 47-63

    یکی از رایج ترین روش های بهره بردن از گازهای فلر تبدیل آن به محصولات با ارزش نظیر بنزین و سایر محصولات است. فرآیند تبدیل گاز فلر به بنزین (FGTG)، شامل 5 واحد است : 1) واحد شیرین سازی گاز فلر، 2) واحد بازیافت گوگرد، 3) واحد تولید گاز سنتز، 4) واحد سنتز متانول و 5) واحد تبدیل متانول به بنزین. شبیه سازی آرایش های مختلف فرآیند FGTG با هدف کاهش گازهای گلخانه ای، افزایش تولید محصولات و کاهش مصرف انرژی و آنالیز حساسیت پارامترهای عملیاتی موثر از اهداف مهم این پژوهش است. در آرایش های جدید پیشنهادی برای فرآیند تبدیل گاز فلر به بنزین، به منظور کاهش گازهای گلخانه ای و همچنین افزایش تولید محصول، یک واحد ترکیبی غشایی- واکنش عکس شیفت با بخارآب (Membrane+RWGS) یا واحد واکنش عکس شیفت با بخارآب بدون جداسازی غشایی (RWGS) در کنار واحد FGTG پیشنهاد می شود و در نهایت آرایش مدل پایه با این دو آرایش جدید مقایسه خواهند شد. با آنالیز حساسیت مشخص شد، فرآیند FGTG به همراه واحد ترکیبی غشایی-عکس شیفت با بخار آب بیشترین تولید محصول و بیشترین مصرف انرژی را نسبت به سایر آرایش ها دارد.

    کلیدواژگان: گاز فلر، تبدیل متانول به بنزین، گازمایع، فرآیند غشایی
  • اشکان ملکی*، مهرزاد محمودی، احسان پورولی صفحات 64-72

    نمک های همراه نفت، با توجه به مبدا و منشا تولیدشان معمولا شامل املاح سدیم، پتاسیم و منیزیم هستند. یکی از بهترین و موثرترین روش های جداسازی آب نمک از نفت خام استفاده از میدان الکترواستاتیکی است. در این روش قطرات در حضور میدان الکتریکی پلاریزه شده و یک نیروی الکترواستاتیکی بین آن ها ایجاد می شود که باعث نزدیک شدن قطرات و انعقاد آن ها می شود. با استفاده از میدان الکتریکی می توان سرعت انعقاد یک فاز پراکنده در امولسیون را افزایش داد. از این رو روش های مبتنی بر جریان الکتریکی مطرح شده اند. از دیدگاه بازدهی انرژی، جداسازی الکتریکی بهترین روش شکستن امولسیون و نمک زدایی نفت می باشد. بنابراین در موقعی که قطرات آب نمک به سختی از نفت جدا می شوند از جریان الکتریسته استفاده می شود. اصول بنیادی نمک زدایی الکتروستاتیک نفت خام را می توان در ادغام قطرات کوچک آب تحت میدان الکتریکی اعمال شده و تشکیل قطرات بزرگتر آب با سرعت ته نشینی بالاتر خلاصه نمود.

    کلیدواژگان: نمکزدایی، امولسیون، میدان الکتریکی، نفت خام
  • احمد قضاتلو * صفحات 73-81

    فرایند هسته زایی در ذخیره سازی گاز طبیعی بصورت جامد از مراحل کلیدی در حجم ذخیره سازی و پایداری گاز ذخیره شده تحت شرایط محیطی می باشد که می توان با کنترل این مرحله شرایط ذخیره سازی گاز را بهبود داد. در این تحقیق سعی شده از نانوساختارهای متخلخل استفاده شود تا ضمن بهره مندی از خواص حرارتی نانوذرات در پایداری گاز جامد شده بتوان از تخلخل در ابعاد نانویی حجم ذخیره سازی را افزایش داد. از این رو استفاده از گرافن نانومتخلخل خالص و عاملدار شده در قالب نانوسیال پایدار مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل از آن با یکدیگر مقایسه شدند. فرایند جامد سازی گاز با غلظت 1% وزنی در فشار psig 1000 و دمای 4 درجه سانتی گراد انجام شد. نتایج بدست آمده با یک نمونه شاهد حاوی آب/سورفکتنت و یک نمونه شاهد آب خالص مقایسه و مشاهده شد که فرایند عاملدار کردن با حذف سورفکتنت از محیط در نهایت عملکرد بهتری را از خود بجای می گذارد. همچنین مشاهده شد علی رغم اینکه گاز جامد شده در حضور گرافن نانومتخلخل پایداری کمتری از نمونه شاهد دارد، اما بعد از رسیدن به شرایط پدیده خودنگهداری، میزان گاز ذخیره شده در ساختار گرافن نانومتخلخل از مقدار مربوط به نمونه شاهد بیشتر است. گرافن به تنهایی فرایند انحلال را %2/67 و زمان فرایند القا را تا %71 کاهش داده و مقدار ذخیره سازی را %67 افزایش داده است. همچین ملاحظه می شود که گرافن نانومتخلخل در ذخیره سازی گاز همان نقش سورفکتنت را ایفا می کند با این تفاوت که پایداری را افزایش می دهد. این در حالی است که سورفکتنت باعث کاهش این پایداری و افزایش نرخ تجزیه گاز می گردد.

    کلیدواژگان: هسته زائی، گرافن نانومتخلخل، ذخیره سازی، گاز
|
  • Ehsan Jafarian, Kiyanoosh Razzaghi, Farhad Shahraki *, Sajjad Nouri Pages 7-17

    In this study, the hydrogen purification section of the catalytic reforming unit of Abadan Oil Refining was simulated by Aspen Hysys v9.0. The check of the simulation results of the unit compared to the actual data represent the mean total error of 0.9 %, which indicates the high accuracy of the simulation by choosing the SRK thermodynamic model. The unit reactor was optimized by the use of Case Study and the effect of various parameters such as temperature, the pressure of feed and also the hydrogen discharge ratio on the quality of the product was investigated. The results showed that the increase in temperature and pressure of feed have a positive and neutral effect on desulfurization reactions, respectively. The increase in discharge ratio of hydrogen also has a negative effect on the quality of the product due to the decrease in residence time and incomplete reactions in the reactor. Also, the unit energy was optimized by Aspen Energy Analyzer v9.0. In this modified method, two heat exchangers with areas of 18.6 and 9.9 square meters were added prior to stripper column as feed preheat and naphtha inlet to the separator in the unifing unit. That decreased the heat load of stripper column reboiler and the unit furnace by 3.38 and 3.82 MMBtu/hr, respectively. As a result, this plan needs 30,529.35$ worth of investment. Therefore, the return of capital of this plan was estimated to be 35 months which will result in a 10,447.87$ saving.

    Keywords: Simulation, Optimization, Hydrotreating reactor, stripper, Aspen Hysys
  • Niloufar Fatourehchi *, Zahra Mashayekhi, Saeed Sadeghpour Galooyak, Majid Masoumi Pages 18-27

    After recognizing the toxic and carcinogenic effects of Lead organic compounds, production of compounds such as Methyl tertiary butyl ether as an additive to ordinary hydro carbonate gases was proposed. These materials are able to enter into water, soil and air due to relative steam pressure and partial dissolution in water and cause the pollution. As a result, development of a new process for producing gas with high octane from complex compounds of light petroleum distillates was initiated. This method is based on separating C5-C8 linear and branched alkanes according to their absorption properties, chain length and the number of branches. In this study, the hybrid neural network model based on experimental data in the database has been used as an alternative model for predicting the separation rate of linear and branched paraffin through absorption process. Absorption temperature, absorption time, hydrocarbons' octane number, and hydrocarbon density are considered as four input parameters, and the ratio of linear paraffin concentration to total (C/C0) as the output parameter of neural network. The neural network model was successfully generalized by experimental database and then was investigated with the help of test data. The results of modeling for the test data indicated the success of neural network model in predicting the rate of linear paraffin separation from non-linear ones. Therefore, the developed neural network model can be used for determining the C/C0 with confidence in absorption process. According the obtained results for test data, the minimum mean squared error is 0/0518, which is a satisfactory measure. The model and experimental data were compared and regression coefficient 0.990 shows good matching between modeling results and experimental results.

    Keywords: Gasoline, Octane Number, Genetic algorithm, Neural network
  • maysam rajabi *, ehsan janbeygi, ehsan Esmailnezhad Pages 28-38

    Studies show that the maximum energy consumption in future years would be natural gas. Increasing gas consumption and peak of consumption in cold seasons make natural gas storage crucial to prevent future crisis. Underground storage is considered the best storage method for this purpose. The purpose of this paper to investigate the necessity of underground gas storage construction Razavi Khorasan Province. Razavi Khorasan Province is one of the areas where the cold period is relatively longer in comparison with other regions. This province is far from oil-rich regions of the country and the area is supplied with fossil fuel through pipelines (for gas) or road transport (for oil). Both transmission systems lack a high safety factor and are not considered reliable fuel-supply systems for the region in case of disaster. Evidence for this claim is the problems and hardships caused by the fuel supply in the unprecedented cold of the 2007 winter. To do this, natural gas consumptions of Razavi Khorasan Province within last years were evaluated and consumption methods in different months were also investigated. Our studies show that during cold months, Razavi Khorasan Province encounters gas shortage and therefore, underground storage of natural gas can be a proper and economic solution.

    Keywords: Natural gas storage, underground reservoir, Necessity of Underground Storage Construction, Razavi Khorasan Province
  • Reza Ahmadi *, Masoumeh Shariati Zarch Pages 39-46

    In the present research, to plan the future of Iran's potential helium reserves and identify ‎important target markets, the status of resources and reserves, production, consumption and ‎global trade of helium has been statistically investigated during a period of 10 years (2010-2019). ‎In this regard, by extracting data from valid international statistical sources and references, ‎processing and drawing diagrams and analyzing them, the position of the world's leading ‎continents and countries in various fields was determined. The results of the research show that ‎most of the world's helium sources are in the United States of America, Qatar, Algeria and ‎Russia. The United States and Qatar also supply much of the world's helium. The average global ‎production of helium is about 175 million cubic meters per year, where moderately the United ‎States, 55%, Qatar, 32%, Algeria, 6%, Australia, 3%, Russia, 2%, Poland, 1% and the rest of the ‎world countries, perform 1% of global helium production. In terms of helium consumption, the ‎continents of America, Asia, Europe and Africa were ranked respectively. The United States of ‎America, Japan and China have the highest helium consumption in the world, respectively. Asian ‎countries China and Japan are major importers and some countries in the Middle East are also ‎importers of helium, which can be focused as export target markets. The world's largest exporters ‎of helium are the United States of America, Qatar, Algeria, France, Russia, Australia and the ‎United Arab Emirates, respectively. Therefore, in the future, Iran's main trade competitors in the ‎field of helium exports will be Qatar, Russia and Australia countries which, with logical and ‎correct planning, should overtake them and seize the target export markets.‎

    Keywords: Helium, Statistics of reserve, production, consumption, universal trade of helium, Iran, World
  • mostafa Jafari, Alireza Behroozsarand * Pages 47-63

    One of the most common ways to use flare gases is to convert it into valuable products such as gasoline and other products. process of gas transformation to gasoline(FGTG), consist of 5 units: 1) gas sweetening unit, 2) sulfur recovery unit, 3) synthesis gas production unit, 4) methanol synthesis unit, 5) methanol conversion to gasoline unit. simulating different scheme of (FGTG) process aiming to reduce greenhouse gases, increasing productivity and reducing energy consumption and effective operational parameter sensitivity analysis one of the important goals of this literature. Suggested New schemes for conversion of flare gas to gasoline, in order to reduce greenhouse gases and increases of productivity, a Combined membrane–reverse water gas shift reaction unite(Membrane + RWGS) or reverse water gas shift reaction unite membrane without separation (RWGS) recommended besides of (FGTG) unit. Finally, the basic model layout will be compared with the two new ones. By sensitivity analysis, it was found that the FGTG process with the Combined membrane–reverse water gas shift reaction unite has the highest product yield and the highest energy consumption compared to other compositions.

    Keywords: flare gas, methanol to gasoline, LPG, membrane process
  • ashkan maleki *, mehrzad mahmoudi, Ehsan pourvali Pages 64-72

    Oil-associated salts, depending on their origin, usually contain sodium, potassium, and magnesium. One of the best and most effective ways to separate salt water from crude oil is to use an electrostatic field. In this method, the droplets are polarized in the presence of an electric field and an electrostatic force is created between them, which causes the droplets to approach and coagulate. Using an electric field, the coagulation rate of a dispersed phase in an emulsion can be increased. Therefore, methods based on electric current have been proposed. From an energy efficiency point of view, electrical separation is the best way to break the emulsion and desalinate the oil. Therefore, an electric current is used when the salt water droplets are difficult to separate from the oil. The basic principles of electrostatic desalination of crude oil can be summed up as the application of small droplets of water under an electric field and the formation of larger droplets of water with higher settling velocities.

    Keywords: desalination, emulsion, electrical field, crude oil
  • Ahmad Ghozatloo * Pages 73-81

    The nucleation process in solid natural gas storage is one of the key steps in the storage capacity and stability under environmental conditions. The gas storage conditions can be improved by controlling this stage. In this research, we tried to use nonporous materials In order to obtain the thermal properties of nanoparticles in the stability of solid gas and use of its porosity in nanoscale dimensions to increase the storage capacity. Therefore, the use of pure and functional nanoparticle graphene into nanofluid was evaluated and the results were compared with each other. The gas solidification process was carried out at a concentration of 1% wt. of graphene at 1000 psig and 4 °C.The results were compared with a control sample containing water/surfactant and a pure water sample, and it was observed that the functionalizing process by removing surfactant would ultimately lead to better performance. Graphene itself reduced the process of dissolution by 67.2% and induction time to 71% and increased the storage value by 67%.It is also seen that the graphene nanoparticulate plays the same role in storing gas as surfactant, with the difference that it increases stability. This is while surfactant decreases this stability and increases the rate of gas dissolution.

    Keywords: Nucleation, Graphene, Nanoparticles, Storage, Gas