شبيه سازي سنتز متانول با هيدروژناسيون دي اكسيد كربن بازيافت شده از گازهاي احتراق واحد كت كراكر پالايشگاه آبادان

Simulation of methanol synthesis by hydrogenation of carbon dioxide recovered from combustion gases of Fluid Catalytic Cracking Unit of Abadan Refinery

زمينه و اهداف: پالايشگاه‌ها حدودا چهار درصد از انتشار جهاني دي اكسيد كربن را توليد مي‌كنند، نزديك به يك ميليارد تن در سال. در سطح جهان، بخش پالايش پس از بخش توليد برق و صنعت سيمان رتبه سوم در بين توليدكنندگان ثابت دي اكسيد كربن را دارد. اين گاز گلخانه اي عامل اصلي گرمايش جهاني و تغيير اقليم مي‌باشد و خطري جدي براي سلامت انسان و محيط زيست مي‌باشد. يكي از راهكارهاي كاهش اين گاز گلخانه اي در اتمسفر، كاهش دي اكسيد كربن از طريق برگشت پذير كردن اين گاز در چرخه سوخت مي‌باشد. واحد كت كراكر يكي از منابع انتشار اين گاز گلخانه اي در پالايشگاه آبادان مي‌باشد كه مقدار 230 تن در ساعت گازهاي احتراق توليد مي‌كند و داراي 12/7 درصد مولي دي اكسيد كربن مي‌باشد. شناسايي منابع انتشار گاز دي اكسيد كربن در پالايشگاه آبادان و شبيه سازي جذب شيميايي اين گاز گلخانه اي و تبديل آن به سوخت متانول از اهداف اين پژوهش مي‌باشد. روش كار: در اين پژوهش ميزان غلظت دي اكسيد كربن خروجي از منابع انتشار پالايشگاه آبادان توسط دستگاه Testo 350-XL و كروماتوگرافي گازي اندازه گيري شده است. با توجه به اينكه مقدار غلظت دي اكسيد كربن در گازهاي احتراق واحد كت كراكر بيشترين مقدار را داشت، لذا با استفاده از نرم افزار Aspen Hysys شبيه سازي جذب شيميايي دي اكسيد كربن از گازهاي احتراق برج احياء واحد كت كراكر با حلال دي اتانول آمين 30٪ وزني انجام و طي يك واكنش هيدروژناسيون به متانول تبديل شده است. در نهايت محاسبات اقتصادي طرح انجام گرديد. يافته ها: راندمان كلي جذب شيميايي دي اكسيد كربن در شبيه سازي با نرم افزار 92% و درجه خلوص CO2 بازيافتي 94/6٪ بدست آمده است. با اين روش مي‌توان 1003 تن در روز دي اكسيد كربن واحد كت كراكر را جذب و بازيافت نمود و به محصول متانول تبديل كرد. در شبيه سازي تبديل دي اكسيد كربن بازيابي شده به سوخت متانول، مقدار 686 تن در روز متانول با درجه خلوص 99/8% بدست آمد. محاسبات اقتصادي طرح نشان مي‌دهد كه هزينه كاهش انتشار هر تن دي اكسيد كربن 19 دلار مي‌باشد. ميزان نرخ داخلي بازگشت سرمايه اين طرح 22٪ و ارزش خالص فعلي طرح 92 ميليون دلار مي‌باشد. بازگشت سرمايه اين طرح 3 سال مي‌باشد. نتيجه گيري: دي اتانول آمين راندمان بالايي در جذب دي اكسيد كربن از گازهاي احتراق دارد. با روش جذب شيميايي با آمين مي‌توان آلاينده دي اكسيد كربن را از گازهاي احتراق توليدي در پالايشگاه ها بازيافت نمود و بعنوان خوراك ارزان براي توليد سوخت متانول استفاده نمود . با اين روش علاوه بر ايجاد ارزش افزوده، از انتشار اين گاز گلخانه اي به محيط زيست جلوگيري مي‌گردد.

Refineries produce about four percent of the global carbon dioxide emissions, close to one billion tons per year. Globally, the refining sector is the third largest producer of carbon dioxide after the electricity generation and cement industry.This greenhouse gases is a major cause of global warming and climate change and is a serious threat to human health and the environment. One way to reduce this greenhouse gas into the atmosphere is to reduce carbon dioxide by reversing this gas in the fuel cycle.The Fluid Catalytic Cracking unit (FCCU) is one of the emissions sources of this greenhouse gas in Abadan Refinery,which produces 230 tons per hour of combustion gases,it has 12.7% mole of carbon dioxide. Identifying the sources of carbon dioxide emissions in Abadan Refinery and simulating the chemical absorption of this greenhouse gas and converting it into methanol fuel is one of the objectives of this study. Methods: In this research, the concentration of carbon dioxide emitted from the emission sources of Abadan Refinery has been measured by Testo 350-XL and GC. Due to the fact that the concentration of carbon dioxide in the combustion gases of the FCC unit was the highest amount, so the chemical absorption of carbon dioxide from the combustion gases of this unit by 30 wt% diethanolamine solvent and converted into methanol during a hydrogenation reaction has been simulated with Aspen Hysys software. Finally, the economic calculations of the project were performed. Results: The overall efficiency of chemical absorption of CO2 in the simulation with software is 92% and the purity of captured CO2 is 94.6%. With this method, 1003 ton per day of carbon dioxide in FCC unit can be absorbed and recovered and also converted into methanol product. In the simulation of the conversion of recovered carbon dioxide into methanol, the amount of 686 ton per day of methanol with a purity of 99.8% was obtained. The economic calculations of the project show that the cost of reducing emissions per ton of carbon dioxide is $ 19. The internal rate of return on the project is 22% and the net present value of the project is $ 92 million. The return time on investment of this project is 3 years. Conclusion: Diethanolamine has a high efficiency in absorbing carbon dioxide from combustion gases.By chemical absorption method with this amine, carbon dioxide pollutant can be recovered from combustion gases that produced in refineries and used as an inexpensive feed to produce methanol fuel.This method, in addition to creating added value, prevented the emission of this greenhouse gas into the environment.