بهینه سازی مصرف هیدروژن در پالایشگاه با روش برنامه نویسی ریاضی

یکی از مسایل مهم و حیاتی در تولید سوخت های پاک ، مدیریت اثر قوانین زیست محیطی جدید بر میزان مصرف هیدروژن در پالایشگاه می باشد . نیازهای بازار و قوانین زیست محیطی نیاز به هیدروژن در پالایشگاه-های نفتی را افزایش می دهند ، در حالی که به موازات آن محدودیت های بیشتری روی منابع هیدروژن از قبیل واحدهای تبدیل کاتالیستی ایجاد می کنند . همچنین با توجه به تمایل پالایشگاه ها در استفاده از نفت خام سنگین و کاهش فروش مستقیم آن ها ، استفاده از هیدروکراکینگ ها ، که از مصرف کنندگان عمده ی هیدروژن می باشند ، به شدت افزایش یافته است . بنابراین استفاده ی بهینه ، از هیدروژن موجود در پالایشگاه اجتناب ناپذیر است . در این پروژه ، ابتدا ، واحدهای تولید کننده و مصرف کننده ی هیدروژن، در پالایشگاه مرور و در ادامه مقدماتی در مورد انتگراسیون جرمی و روش های آن ارائه می شود . در پایان، شبکه ی توزیع هیدروژن در پالایشگاه تهران مورد بررسی قرار گرفته و بر اساس یک روش ریاضیاتی جدید ، به نام ابرساختار میزان بازیافت هیدروژن خروجی از شبکه ، بیشتر گردیده است . در این روش بر اساس قید فشاری ، شبکه ی توزیع هیدروژن در پالایشگاه در دو حالت بررسی می شود . در حالت اول فقط با تجهیزاتی که در حال حاضر در پالایشگاه موجود است ، بهینه سازی انجام می شود . در این حالت، خروجی واحد تولید هیدروژن و هزینه های عملیاتی کاهش نمی یابد. به عبارت دیگر، در حال حاضر، شبکه ی توزیع هیدروژن در نزدیکی نقطه ی پینچ قرار دارد. اما در حالت دوم، با فرض این که از نظر اقتصادی ، توانایی خرید دستگاه های جدید به خصوص دستگاه بازیافت هیدروژن وجود دارد، بهینه سازی انجام می شود. سپس، میزان صرفه جویی در هزینه های عملیاتی با در نظر گرفتن زمان بازگشت سرمایه کمتر از دو سال، محاسبه می شود. نتایج نشان می دهند که با خرید یک واحد تصفیه ی هیدروژن ، دبی جریان خروجی واحد تولید هیدروژن، در بخش شمال 19% و در بخش جنوب 28% کاهش می یابد. همچنین با افزودن دستگاه بازیافت هیدروژن و با تابع هدف هزینه های عملیاتی، این هزینه ها در بخش شمال 14% و در بخش جنوب 10% کاهش می یابند.