گامی نوین در فرآیند جداسازی گاز‌‌مایع با بکارگیری برج تقطیر دیواره ‌میانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان ، ایران

3 گروه مهندسی شیمی، دانشگاه شهید باهنرکرمان، کرمان، ایران

چکیده

طراحی یک سیستم تقطیر پایدار و اقتصادی یک چالش بزرگ جهانی در زمینه صنایع شیمیایی است . برج‌ های دیواره میانی ، به عنوان نسل جدیدی از برج‌ های تقطیر، با مزایایی همچون کاهش مصرف انرژی و اشغال فضای کمتر ، توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌ اند . این تحقیق با هدف بررسی و شبیه‌ سازی عملکرد برج دیواره میانی در فرآیند جدا سازی گاز‌ مایع به دنبال ارتقای راندمان ، افزایش خلوص و بازیابی بیشتر محصولات است . در این راستا ، ابتدا با استفاده از روشی میانبر مبتنی بر مقالات معتبر ، مقادیر اولیه‌ ای نظیر تعداد سینی و دبی جریان‌ های ورودی و خروجی برای هر بخش از برج برآورد می‌ شود . سپس ، کارایی این مقادیر اولیه با شبیه‌ سازی دقیق در نرم افزار Aspen Plus اعتبارسنجی شده است . نتایج شبیه‌سازی گویای آن است که استفاده از برج دیواره میانی به جای دو برج اتان‌ زدا و پروپان‌ زدا در فرآیند جداسازی گازمایع ، حدود 35 % صرفه جویی در مصرف انرژی را به ارمغان خواهد آورد . این صرفه‌ جویی قابل توجه ، دستاوردی ارزشمند از نظر اقتصادی خواهد بود . علاوه بر این ، تعداد جوشاننده ، چگالنده ، پمپ‌های برگشتی و مبدل‌های حرارتی نیز کاهش خواهد یافت . همچنین استفاده از برج دیواره میانی منجر به افزایش خلوص اتان از 49/0 به 74/0 و 25 درصد افزایش بازیابی پروپان می‌ شود . این امر نشان‌ دهنده کارایی بالای این نوع برج در فرآیند جدا سازی گاز مایع است .

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Gómez-Castro, F.I.; Rodríguez-Ángeles, M.A.; Segovia-Hernández, J.G.;Gutiérrez-Antonio, C.; Briones-Ramírez. (2011). A. Optimal Designs of Multiple Dividing Wall Columns. Chem. Eng. Technol, volume34,p. 2051–2058.
 
[2] Petlyuk, F.B., Platonov, V.M., and Slavinskii, D.M., 1965. Thermodynamically optimal method for separating multicomponent mixtures. Int. Chem. Eng., 5(3), pp.555–561.
 
[3] Song, Z.W., Cui, W., Wu, Y.Y., Wu, B., Chen, K. and Ji, L.J., 2024. Energy, exergy, economic, and environmental analysis of a novel liquid-only transfer dividing wall column with vapor recompression. Separation and Purification Technology, 329, p.125122.
 
[4] Waibel, Y., Trescher, L., Ränger, L.M. and Grützner, T., 2023. First multiple dividing wall column: Design and operation. Chemical Engineering Research and Design, 193, pp.132-144.
 
[5] Zhang, H., Lu, P., Ding, Z., Li, Y., Li, H., Hua, C. and Wu, Z.(2022). Desig Optimization and Control of Dividing Wall Column for Purification of Trichlorosilane. Chemical Engineering Science, Volume 1, p.117716.
 
[6] Xing Q., Shengkun J., Kejin H., Haisheng C., Yang Y., and Liang Zh.(2020). Optimal design of Kaibel dividing wall columns based on improved particle swarm optimization methods,Journal of Cleaner Production, Volume 273, p.123041.
 
[7] Jalil Elahi Choran. (2016). investigation of the shortcut method in the design of a column with a divided wall in a   gas-liquid separation unit, Master's thesis, Ferdowsi University of Mashhad, (in persian).
 
[8] B. Kaibel. (2014). “Dividing-Wall Columns,” in Distillation: Equipment and Processes, Elsevier,p. 183–199.
 
[9] Kiss. (2013). A. Dividing-wall column. In: Advanced distillation technologies: design, control and applications. John Wiley & Sons ,volume 2, p.67–110.
 
[10] Hosanna, U.; Han, S., Kim, S. K.; Hwang, K. S. (2014). Structural design of fully thermally coupled distillation column using approximate group methods. Chem.Eng.Proc.Des,p.85,155.
 
[11] Hosanna, U.; Han, S.; Hwang, K. S. (2014). New design method for fully thermally coupled distillation column using group and approximate methods. Ind. Eng. Chem.Res, volume 53,p.11979-11988.
 
[12] Seihoub, Fatima-Zohra and Benyounes, Hassiba and Shen, Weifeng and Gerbaud, Vincent . (2017). An Improved Shortcut Design Method of Divided Wall Columns Exemplified by a Liquefied Petroleum Gas Process, Industrial & Engineering Chemistry Research, volume 56 ,p.9710 – 9720
 
[13]Abdolahpour, S., Ahmadian Behrooz, H., Fazeli, A. (2020). 'The Optimal Design of the Dividing Wall Distillation Columns - Case Study of Benzene, Toluene and Xylene Separation', Iranian Chemical Engineering Journal, 19(110), pp. 66-80, (in persian).