but.committee	prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (předseda) Ing. Jiří Buzík, Ph.D. (člen) prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (člen) Ing. Libor Horsák, Ph.D. (člen) prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen) doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen) prof. Ing. Pavel Ditl, DrSc. (člen)	cs
but.defence	Přínos práce pro oblast zpracovávání zepmního plynu je zřejmá. Významně totiž přispěla k výzkumu metod intenzifikace tohoto procesu. Vznikl kvalitní výchozí rámec pro aplikaci intenzifikaci procesů v petrochemickém průmyslu a následně byl aplikován v reálných podmínkách procesu sušení zemního plynu. Přínos je významný pro úspory energie, snížení emisí i ekonom. úspory.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Stroje a zařízení	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Máša, Vítězslav	en
dc.contributor.author	Abdulrahman, Ibrahim	en
dc.contributor.referee	Jegla, Zdeněk	en
dc.contributor.referee	Ditl,, Pavel	en
dc.date.created	2022	cs
dc.description.abstract	Vysoušení zemního plynu, anglicky natural gas dehydration, je zásadní součástí procesu zpracování vytěženého zemního plynu. Klíčová úloha vysoušení spočívá především v podpoře množství a kvality produktu, ale také v prevenci tvorby hydrátů, koroze či nežádoucí vodní kontaminace při transportu plynu. Tento petrochemický proces má všechny předpoklady pro aplikaci tzv. intenzifikace procesů (PI), moderního přístupu z oblasti procesního inženýrství. Jeho intenzifikace je žádoucí z pohledu investičních a provozních nákladů (CAPEX and OPEX), spotřeby energie i produkce nežádoucích emisí. Současné globální požadavky v oblasti ochrany životního prostředí i ochrany zdraví osob umocňují význam těchto snah. V odborné literatuře v posledních letech významně roste zájem o intenzifikovaná zařízení (PI equipment), méně však už o rozvoj metod intenzifikace procesů a jejich aplikaci na komplexnější procesy. Překvapivě málo se také při výzkumu PI využívá počítačové podpory ve formě simulace procesů. Předložená práce představuje novou systematickou metodu pro intenzifikaci procesu vysoušení zemního plynu založenou na počítačové simulaci, která využívá dva hodnotící parametry: jmenovitou spotřebu energie (Rated energy consumption, REC) a předepsaný obsah vody v produkovaném zemním plynu. Spotřeba energie je tvořena přímou spotřebou samotného procesu a entalpickými ztrátami přes hranici procesu. Snižování jmenovité spotřeby energie je klíčovou motivací intenzifikace a současně prostředkem k jejímu hodnocení. Předepsaný obsah vody je klíčovým projekčním a provozním parametrem procesu. Navržená metoda vychází z interakce těchto dvou parametrů. Práce staví na zodpovědném rozlišování mezi intenzifikací konkrétní procesní jednotky a intenzifikací komplexnějšího procesu, který zahrnuje více dílčích jednotek. Využívá přitom efektivní rámec pro implementaci PI v petrochemickém průmyslu, který byl definován autorem práce. Navržená metoda byla aplikována na existující průmyslový provoz zpracovávající vytěžený zemní plyn. Pro analýzu nejčastěji využívané technologie sušení, tzv. triethylenglykolové absorpce (TEG), byl použit výkonný software pro simulaci procesů. Byla provedena citlivostní analýza jmenovité spotřeby energie (Rated energy consumption, REC) této jednotky na změnu tří vybraných proměnných – průtoku triethylenglykolu, teploty v koloně a průtoku stripovacího plynu. Ukázalo se, že tyto proměnné mají obrovský potenciál pro intenzifikaci TEG jednotky. Jejich cílenou změnou je možné snížit jmenovitou spotřebu energie o 11 až 18 %, BTEX emise až o 69 %, emise CO2 až o 37 % a ztráty triethylenglykolu až o 35%, přičemž není negativně ovlivněna předepsaná kvalita produktu. Metoda předpokládá postupné provozní zásahy do procesu a nevyužívá technologických změn. Navržené úpravy jsou proto velmi dobře využitelné při optimalizaci provozu stávajících jednotek glykolové absorpce i návrhu nových. Navržená systematická metoda byla použita i na další jednotky, které předchází a navazují na glykolovou absorpci. Výsledky potvrzují výše uvedený přínos a významný potenciál PI při snižování spotřeby energie, kterého může být dosaženo v rámci celého procesu vysoušení zemního plynu.	en
dc.description.abstract	Natural gas dehydration (NGD) is essential in the processing of the associated and non-associated natural gas (NG). Its role is crucial in avoiding the hydraulic slugs, hydrate formation prevention, electrochemical corrosion control, beneficial production, and quality requirement fulfillment. From the perspectives of capital and operational expenses (CAPEX and OPEX), energy consumption, pollution, and greenhouse gas emissions (GHG), the natural gas dehydration (NGD) has all the drivers that support approaching it via the modern process engineering concepts, such as process intensification (PI). The global requests to consider the health and environmental aspects of any development apply further pressure toward this implementation. The literature review reveals a concern with the PI equipment, more than the PI methods and the concepts of the process itself. Furthermore, there is a limited utilization of the computer-aided simulation to serve the PI research. This thesis presents an upgraded methodology for PI in the NGD. The developed method is a systematic simulation-based one that integrates the rated energy consumption (REC) with the dry gas water content specification. The presented method focuses on the mutual relation between the REC as a key driver and evaluation tool of the PI, and the water content specification which is the key input for NGD design. The REC is formulated of two components, process or equipment energy consumption, and enthalpy loss by venting. A combination of two methods is used to formulate the upgraded methodology, • a systematic method that recognizes unit intensification and extended process intensification. • a concise framework for PI implementation in the O&G proposed originally by the author. The established simulation-based method used a powerful process simulator to simulate an absorption-based dehydration unit as a case study for an existing gas plant. The studied dehydration unit uses triethylene glycol (TEG) as a solvent. A sensitivity analysis of the unit independent variables’ impacts on the PI approach is done. The method defines three scenarios to effectively intensify the process in the core unit (TEG), (1) the TEG circulation, (2) stripping gas flow rate, and (3) regeneration reboiler temperature. The defined scenarios can reduce the REC by 11%-18%, BTEX emissions up to 69%, CO2-(process) up to 37%, and TEG loss reduction of about 35%, without compromising the product specification. Due to no CAPEX impacts, these scenarios are valid for both, future design, and current TEG units in operation. Furthermore, the proposed systematic method was also implemented for the upstream and downstream adjacent units. The output indicated the potential PI in terms of REC that could be achieved over the entire process. Moreover, the same method can be used for approaching the PI in any other process by incorporating the specific independent variables of the studied process.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	ABDULRAHMAN, I. Upgraded Methodology for Process Intensification in Natural Gas Dehydration [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.	cs
dc.identifier.other	137748	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/208090
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	Intenzifikace procesů	en
dc.subject	petrochemický průmysl	en
dc.subject	zemní plyn	en
dc.subject	vysoušení zemního plynu	en
dc.subject	absorpce	en
dc.subject	adsorpce	en
dc.subject	glykolová absorpce	en
dc.subject	molekulární síta	en
dc.subject	jmenovitá spotřeba energie	en
dc.subject	obsah vody	en
dc.subject	BTEX.	en
dc.subject	Process Intensification (PI)	cs
dc.subject	Oil and Gas (O&G)	cs
dc.subject	Natural Gas (NG)	cs
dc.subject	Dehydration	cs
dc.subject	systematic simulation-based method	cs
dc.subject	Absorption	cs
dc.subject	Triethylene Glycol (TEG)	cs
dc.subject	Rated Energy Consumption (REC)	cs
dc.subject	Water Content	cs
dc.subject	BTEX.	cs
dc.title	Upgraded Methodology for Process Intensification in Natural Gas Dehydration	en
dc.title.alternative	Upgraded Methodology for Process Intensification in Natural Gas Dehydration	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2022-06-16	cs
dcterms.modified	2022-06-24-10:32:07	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta strojního inženýrství	cs
sync.item.dbid	137748	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2025.03.27 14:44:43	en
sync.item.modts	2025.01.15 16:43:29	en
thesis.discipline	Konstrukční a procesní inženýrství	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav procesního inženýrství	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Upgraded Methodology for Process Intensification in Natural Gas Dehydration

Files

Original bundle

Collections