저장 탱크에서 증기 회수 최적화

Jan 01, 2024

2022년 2월 1일 | 작성자: Yik Fu Lim, Dominic CY Foo, Mike Boon Lee Ooi

저장 탱크의 경질 탄화수소는 기화되어 대기로 배출되어 유해한 배출물을 생성할 수 있습니다. 최적화된 증기 회수 장치는 이러한 배출을 효과적이고 경제적으로 줄일 수 있습니다.

화학, 석유 정제 및 천연 가스 산업에서 저장 용기는 응축수, 원유 및 생산수와 같은 다양한 액체를 담는 데 사용됩니다. 응축수와 원유는 일반적으로 생산 유정과 파이프라인 또는 트럭 운송 사이의 고정 지붕 대기압 탱크에 보관됩니다. 해양 유전의 저장 용기에는 일반적으로 연결된 유정이나 인근 플랫폼에서 생산된 원유와 응축수가 들어 있습니다[1].

대부분의 경우 원유에 포함된 메탄, 휘발성 유기 화합물(VOC), 천연가스액체(NGL), 유해대기오염물질(HAP)과 같은 경질 탄화수소는 고정식 지붕과 액체 사이의 공간에서 증발하여 모이는 경향이 있습니다. 탱크의 레벨 [2]. 주변 온도 변화로 인해 탱크 내 액체 수위가 변동되어 증기가 대기 중으로 빠져나갑니다. 이렇게 빠져나온 증기는 탄화수소 양의 감소와 API(American Petroleum Institute)의 석유 중력 측정치 변화로 인해 소득 손실을 초래합니다. 잠재적인 화재 위험 외에도 메탄(C1)과 이산화탄소(CO 2 )는 지구 온난화에 기여하는 온실가스이기 때문에 환경 오염에도 기여합니다[3].

플래시 가스는 연소되거나 대기로 직접 배출될 수 있습니다. 후자는 환경 배출에 영향을 미칩니다[4]. 따라서 가벼운 탄화수소 배출을 동시에 줄이고 상당한 경제적 절감을 실현하기 위해 일반적으로 수용되는 옵션은 저장 용기에 증기 회수 장치(VRU)를 설치하는 것입니다. VRU는 판매용 또는 현장 사용(예: 연료)을 위해 경질 탄화수소 증기의 약 95%를 포집할 수 있는 비교적 간단한 시스템입니다. 참조. 2는 경질 탄화수소를 회수하여 비용을 절감하는 동시에 HAP 및 메탄 배출량을 줄인다고 보고했습니다.

이 기사에서는 경질 탄화수소 회수를 위해 VRU에 대한 시뮬레이션과 최적화를 수행했습니다. VRU의 더 높은 수익성을 달성하기 위해 수익성에 영향을 미치는 프로세스 매개변수가 식별되고 최적화되었습니다.

기본 사례 시뮬레이션 모델(그림 1)은 업계에서 천연가스 시스템을 평가하는 데 자주 사용되는 Peng-Robinson 상태 방정식을 사용하는 열역학 패키지를 사용하여 상용 공정 시뮬레이션 소프트웨어 Aspen Hysys v8.8을 사용하여 개발되었습니다. 공급 스트림 구성은 표 1에 표시된 것처럼 부유식 생산 저장 및 하역(FPSO) 장치[5]에 대해 보고된 문헌 사례 연구에서 가져왔습니다.

그림 1에 표시된 것처럼 저장 용기에서 배출되거나 연소되는 경질 탄화수소 공급물(스트림 1)은 대기 조건(1atm 및 40°C)에서 액체 링 압축기로 공급됩니다. 공급물은 압축기 출구에서 최대 온도(150°C)에 해당하는 압력으로 압축됩니다(압축기 손상을 방지하기 위해). 그런 다음 압축된 가스는 공기 냉각기(0.3barg의 압력 강하)를 통과하며, 여기에서 35°C의 주변 공기가 냉각에 사용됩니다. 다음으로, 흡입 스크러버(3상 분리기)를 사용하여 유기상인 생성물(스트림 5)에서 기체상(스트림 4)과 수층(스트림 6)을 분리합니다.

제품 흐름에서 분리된 유기상은 판매 또는 추가 처리를 위해 서지 용기로 전달됩니다. 대부분 물로 구성된 스트림 6의 수성상은 냉각 매체인 열 교환기(HE)에 들어가기 전에 소량의 탄화수소가 포함된 팽창 가스(스트림 13)와 혼합됩니다. HE를 빠져나오면 이 흐름은 확 타오르거나 배출됩니다.

그림 1. 이 최적화 연습을 위한 시뮬레이션 모델은 Aspen HYSYS 소프트웨어를 사용하여 개발되었습니다.