Design and Simulation of Power-to-Liquid Processes by utilization of Vacuum Residue from Oil Refineries

Design and Simulation of Power-to-Liquid Processes by utilization of Vacuum Residue from Oil Refineries. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
PhD Dissertation_ CHE_Fayez Nasir_ AlRowaili_ Decemebr _2021.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 19 June 2023.

Download (7MB)

Arabic Abstract

ملخص الرسالة عنوان الرسالة: تصميم ومحاكاة عمليات تحويل الطاقة إلى سائل عن طريق استخدام البقايا الصلبة الناتجة من مصافي النفط التخصص: هندسة كيميائية تاريخ الدرجة العلمية: ديسمبر 2021 يستلزم التصاعد الدائم لانبعاثات الكربون العالمية استخدام الوقود الأحفوري بطريقة فائقة النظافة ومستدامة. التغويز هو تقنية محتملة وواعدة يمكنها تحويل الوقود الأحفوري الغير نظيف لإنتاج وقود نظيف وصديق للبيئة بطريقة اقتصادية. في هذه الدراسة ، تم تقديم فكرة عمل جديدة لإنتاج الميثانول بتكلفة أقل وانبعاثات أقل لثاني أكسيد الكربون مقارنة بالطريقة التقليدية لإعادة تشكيل الغاز الطبيعي بالبخار إلى ميثانول .(SRTM) يتم استخدام البقايا الصلبة من مصفاة النفط كمادة اولية لإنتاج ميثانول عالي الجودة. يتم محاكاة عملية تحويل البقايا الصلبة من مصفاة النفط الى ميثانول (VRTM) باستخدام Aspen Plus بطاقة انتاجية محددة من الميثانول و بنقاوة 99.9٪ بالوزن. تمت مقارنة عملية VRTM المطورة بحالتي التحول الحلو و الحامض مع عملية SRTM التقليدية من خلال استهلاك الطاقة ، والتحليل البيئي والاقتصادي. في حالات أخرى ، تم دمج VRTM مع عملية إعادة تشكيل الميثان الجافة(DMR) بالتوازي والتسلسل مع وحدة التغويز. تم التحقق من صحة أداء وحدة التغويز لبقايا النفط الصلبة الناتجة من مصفاه النفط ، وحدة إعادة تشكيل الغاز الطبيعي (STMR) ومفعل تكوين الميثانول بالمقارنة ببيانات المصنع ووجدت نتائج المحاكاة تعطي نتائج دقيقة و صحيحة . أظهرت النتائج أن عملية VRTM توفر كفاءة طاقة واعدة أعلى من عملية .SRTM أيضًا ، لوحظ أن تكلفة 1كغم لمنتج الميثانول من عملية VRTM أقل مقارنة بعملية .SRTM فيما يتعلق بالتحليل البيئي ، تصدر عملية SRTM انبعاثات كربون أقل من عملية .VRTM ومع ذلك ، توفر عملية VRTM ثاني أكسيد الكربون عالي النقاوة يمكن استخدامه في عمليات آخري بحيث يساهم في تخفيض تكلفه الميثانول الكلية.

English Abstract

ABSTRACT Full Name : [Al-Rowaili, Fayez Nasir] Thesis Title : Design and Simulation of Power-to-Liquid Processes by utilization of Vacuum Residue from Oil Refineries Major Field : [Chemical Engineering] Date of Degree : [December 2021] The perpetual upsurge of global carbon emissions necessitates the utilization of fossil fuels in an ultra-cleaner and sustainable way. Gasification is a potential and promising technology that can convert the dirty fossil fuels to produce clean and environmentally friendly fuels in an economical manner. In this study, a novel work is introduced for the synthesis of clean fuel in less cost and less CO2 emission. Vacuum residue is employed as a feedstock to produce high grade fuel. A vacuum residue to fuel (VRTM) process is simulated using Aspen Plus for a specific fuel production capacity with 99.9 wt.% purity. The developed VRTM process with sweet and sore shift were compared with the conventional SRTM process through energy, environmental and economic analysis. In other cases, VRTM integrated with methane dry reforming in parallel and sequence with gasification unit were compared. The performance of vacuum residue gasifier, natural gas reformer and the fuel synthesis reactor are validated against the plant data and the simulation results are found to be in good correlation. The results showed that the VRTM process offers a promising energy efficiency higher than the SRTM process. Also, the unit cost of fuel product from the VRTM process was observed to be lower compared to the SRTM process. In terms of environmental analysis, SRTM process emits less carbon emissions than the VRTM process. However, the VRTM process offers a high purity captured CO2 stream that can be utilized for another application that can further offset the fuel production cost

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Engineering
Chemical Engineering
Department: College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor: Al-Mutairi, Eid Musaad H.
Committee Members: Al-Juhani, Abdulhadi Abdullah and Jamal, Aqil and Abdur Razzak, Shaikh
Depositing User: Fayez Al-Rowaili (g200503850)
Date Deposited: 21 Jun 2022 11:01
Last Modified: 21 Jun 2022 11:01
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142161