DESIGN AND SIMULATION OF CO2-ETHANE SEPARATION USING EXTRACTIVE DISTILLATION IN NGL FRACTIONATION PROCESSES

DESIGN AND SIMULATION OF CO2-ETHANE SEPARATION USING EXTRACTIVE DISTILLATION IN NGL FRACTIONATION PROCESSES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF (ONLY ABSTRACT TO SHARED TO EVERY ONE UNTIL EXPIRY DATE)
DESIGN AND SIMULATION OF CO2 ETHANE SEPARATION USING EXTRACTIVE DISTILLATION IN NGL FRACTIONATION PROCESSES.pdf - Updated Version
Restricted to Repository staff only until 3 February 2021.

Download (45MB)

Arabic Abstract

لا يتم فصل ثاني أكسيد الكربون والإيثان بسهوله في عمليات تجزئة الغاز الطبيعي المسال التي يتم فيها تشغيل أعمدة التقطير المختلفة في وضع السلسلة ، خاصة عندما يكون التدفق الداخل لاعمده التقطير مكون من ثاني أكسيد الكربون. تعتمد المضاعفات في فصل ثاني أكسيد الكربون في الإيثان على وجود أدنى درجة حرارة للأزيوتروب. أثار ثاني أكسيد الكربون في منتج الإيثان قلقًا كبيرًا للعملاء الذين يقومون بمعالجة الإيثان في الصناعات البتروكيماوية ، لذا فإن تقنيات فصل ثاني أكسيد الكربون في الإيثان مطلوبة. عمليات مختلفة مع أعمدة التقطير المختلفة في التركيب تمت دراستها ا في هذه الدراسة باستخدام برامج محاكاة تسمي Hysys و Aspen plus. في هذه البرامج ، تم استحخدام معادلة الحالة المسماه Peng Robinson في علم الديناميكا الحرارية لدراسة فصل ثاني أكسيد الكربون - الإيثان باستخدام المذيب. في هذه الدراسة ، يتم محاكاة عمليات الجعيمه لحالتين مختلفتين هما التدفق الداخل الذي يكون خالي من ثاني أكسيد الكربون التدفق الداخل الغير الطبيعيي الملوث بثاني أكسيد الكربون. تم اقتراح تصميمان لتحديث التركيب الحالي لاعمده التقطير لحل مشكله العملية في حاله تلوث المتدفق الداخل. يُقترح نوعان من المذيبات لفصل ثاني أكسيد الكربون عن الإيثان الذي يتم تحليله باستخدام Aspen Plus عن طريق إنشاء خرائط مختلفة للتحقق من تصميم التقطير للمتدفق الداخل لاعمده التقطير في مصنع الجعيمه. هذه الخرائط فعالة للتحقق مما إذا كانت المذيبات المحتملة قوية في فصل ثاني أكسيد الكربون عن الإيثان. أجريت هذه الدراسة على أداء أعمدة التقطير وتيارات المتدفق الداخله للديناميكا الحرارية. يتم إنشاء مخططات أداء مختلفة مثل الملف التعريفي للحرارة وملف التراكيب وملف مواصفات النقل في العمل الحالي. علاوة على ذلك ، يتم تضمين منحنيات مختلفة مثل نقطة الفقاعة ومنحنيات نقطة الندى ، ومنحنى تشكيل الهيدرات أيضًا. تم تضمين نوعين من حسابات الاقتصاد في هذه الدراسة مثل الهامش الإجمالي وحساب الهبات تم تضمينهما لحساب الهامش الإجمالي لكل برميل ، والخسائر النقدية لكل نوع من أنواع المنتجات ، على التوالي. أخيرًا ، تم إجراء تحليل الطاقة لحساب طاقة المكثف و الغلاية المعاده لكل عمود تقطير وتم إجراء تحليل الحساسية لدراسة التفاعلات بين المعلمات المختلفة

English Abstract

CO2 and Ethane are not simply separated in NGL fractionation processes in which different columns are operated in series mode, especially when feed has CO2 constituent. The complications in CO2-Ethane separation rests on the existence of the minimum temperature azeotrope. CO2 in ethane product raised major concerns to the customers who process the ethane in petrochemical industries, so technologies for CO2-Ethane separation are required. Different processes with different columns Configurations are investigated in this study using Hysys and Aspen plus simulation. In the simulation, Peng Robinson fluid package is used to study CO2-Ethane separation using solvent. In this study, NGL processes are simulated for two cases that are normal feed that is feed without CO2 and abnormal feed that is contaminated by CO2. Two retrofit designs are proposed to resolve the process issues when the feed is contaminated by CO2 which is 11.7 vol%. Two types of solvent are proposed to separate CO2 from ethane which is analyzed using Aspen Plus by generating different maps to check the distillation design for NGL feed. These maps are effective to check whether the prospective solvents are powerful in separation CO2 from ethane. The performance of the distillation columns and feed streams thermodynamics analysis are conducted in this study. Different distillation columns performance plots are generated such as temperature profile, compositions profile, and transport properties profile are included in current work. Moreover, different curves such as bubble point and dew point curves, and hydrate formation curve are included too. Two types of economics calculations were included in this study such as a gross margin and giveaway calculations were included to calculate the gross margin per each barrel, and the monetary losses per each product type, respectively. The gross margin for the normal feed and the contaminated feed is 5.64 $/bbl and 2.17 $/bbl respectively, while the total giveaway computed in this study is $88,398. Finally, the energy analysis was conducted to calculate the specific energy for each design which is 0.01882 MW/m^3,0.00567 MW/m^3, and 0.00023 MW/m^3 for design 1, design 2, and design 3 respectively. Moreover, sensitivity analysis was conducted to study the interactions between different parameters.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Chemistry
Environmental
Chemical Engineering
Divisions: College Of Engineering Sciences > Chemical Engineering Dept
Committee Advisor: DR. ZAHID, UMER
Committee Members: DR. BA-SHAMMAKH, MOHAMMED and DR. Al-Mutairi, EID and DR. baaqeel, HASSAN and DR. USAMA, AHMED
Depositing User: MOHAMMED ALAGIL (g199106230)
Date Deposited: 04 Feb 2020 11:07
Last Modified: 04 Feb 2020 11:07
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141460