Energy and exergy analysis of a hydrodesulfurization unit

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.