Enerji ve Çevre Dünyası 180. Sayı | Doğalgaz Dergisi 237. Sayı(Mart 2023)

34 DOĞALGAZ VE ENERJİ • Mart / 2023 ölçülen CO içeriği(~%0,19), minimum gereken (%0,3-1) düşürülerek CO’in H2’ne dönüşümünün artmasını sağladı [61,68]. Proses Isı kapasitesi ve Soğutma Maliyeti Optimizasyonu. Reaktörlerdeki çalışma sıcaklıkları, soğutucuların ve ısıtıcıların çıkış akış sıcaklıkları giriş parametreleri olarak reaktörde ve çeşitli ısı kapasitesi HYSYS aracılığıyla sabitlenerek hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar Tablo 10’da gösterilmiştir. Bu bağlamda, Şekil 13’te görsterildiği gibi Aspen HYSYS v12 ‘de geliştirilmiş işlem süreçi ve burada tanıtılmış bazı ısı eşanjörleri kilit noktalara yerleştirildi. Sonuç olarak, ısıtıcı E-100 heat exchanger1 eşanjörile değiştirilerek (UA= 1.35e +04 kJ/C.h) reformerin çıkışında atık ısı olarak çıkan heat exchanger 1’e döndürülerek eşanjörde ısı değişimi yaparak reform girişine giden besleme fed (550 C) kadar ısıtılarak büyük bir tassaruf sağlandı. Heat exchanger 1 eşanjörün çıkışında fed 1 buhar-gaz dönüştürme reaktöre göndermek üzere heat exchanger 2 eşanjörde (UA= 4.55e+04 kJ/C.h) 250 C kadar soğutularak ( kompresür işini) görmüş oluyor ve fed olarak E-101 soğutucuya gönderildi ve E-101 soğutucuda WGS besleme fed olarak 200 C kadar soğutuldu. Bu optimizasyonun sonucu Grafik 1’de gösterimektedir. Robinson Prensibine göre) yüksek CO dönüşümü tercih edilirken, daha yüksek sıcaklıklar kinetik olarak reaksiyon hızının oranını artırır. Bu nedenle, endüstriyel tesislerde su-gaz dönüştürme reaktörde ve sıcaklık kontröl şekli, sıcaklık (200 - 340 C) aralığında gerçekleştirilir. Bu kapsamda, 200 C sıcaklıklarda buhar-gaz dönüşüm reaktörde maksimum CO dönüşümüne ulaşmak için seçildi ve özellikle istenmeyen reaksiyonu (Rxn 5) desteklemek için 200 C’den düşük sıcaklıklar tercih edilmektedir. Buhar-gaz dönüşüm (WGS) çalışma sıcaklığına gelince, yaklaşım reaksiyonu hızlandırmak ve yüksek bir CO dönüşümüne endüstriyel (3 – 5%) aralığında (kuru bazda kalan CO) ulaşıldı [69]. Bu nedenle, Şekil 12a’da buhar-karbon (S/C) farklı oranlarında çalışma sıcaklığının fonksiyonunda CO dönüşüm eğilimi çizilmiştir [61,64]. Peng Robinson İlkesine göre, buhar-karbon (S/C) oranının 2’den 4’e artırılması Şekil 4.7a’da görüldüğü gibi sıcaklığı 200’den 500 C’ye yükseltılmesı ile CO dönüşümü üzerinde ters etki yaratarak sürekli olarak azalma gözlendi. Nispeten uygun bir sıcaklık koşulunda endüstriyel aralıkta çalışmak için S/C= 2.5-3.5 ve 200-300 C aralığı sıcaklık koşullara göre seçildi. Sonuç olarak, buhar-gaz dönüşüm (WGS) sıcaklıklarının optimize edilmesi, Şekil 12 b’de görüldüğü gibi (WGS) reaktörünün sonunda ölçülen ~%96.81’lik bir genel CO dönüşümü ile sonuçlandı. Bu nedenle, buhar-gaz dönüşüm (WGS) çıkışında nispeten azlma değerden kuru bazlı ortamda Şekil 12. (a) buhar-gaz dönüşüm(WGS) reaktöründeki çalışma sıcaklığına ve buhar-karbon (S/C) oranına karşı CO kayma değişimi, (b) buhar-gaz dönüşüm (WGS) reaktör sıcaklığının fonksiyonunda CO dönüşümünün ve çıkıştaki CO kaymasının değişimi S/C= 4. Ünite Enerji akışı Duty (kJ/h) Isıtıcı - Heater EQ-100 4.872e + 006 Reformer Reformer Q 9.390e +006 Soğutucu - Cooler EQ-101 3.043e +006 Buhar-gaz dönüşüm WGS WGS -Q -0.6066e +006 Soğutucu - Cooler EQ-102 5.273e + 006 Absorber Absorber Q 2.749e + 006 Soğutucu - Cooler EQ-103 0.8633e +006 Metanatör Mehanator Q -2.484e +006 Tablo 10. Reaktörler, soğutucu ve ısıtıcılar için Hysys simülasyon ısı kapasitesi ( heat duties). Şekil 13. Isı entegrasyonundan sonra buhar-reformasiyon işlemi Aspen HYSYS V12 simülasyonu. MAKALE