Design And Process Economics Of A Monoethylene Glycol (Meg) Recovery System From Produced Water

Monoethylene glycol (MEG) is a widely used hydrate inhibitor in the oil and gas industry to reduce the risk of hydrate formation in pipelines that could cause a blockage. Large volumes of MEG are used annually as an effective hydrate control strategy adding an extra cost on oil and gas industries. The spent MEG is disposed of afterward by injection in wells. The environmental impact of the disposal of MEG has not been well studied yet, but it is expected to gain importance in the near future. The development of an effective process for MEG recovery has been gaining importance to reduce its purchase cost and eliminate the environmental concern of its disposal after use. Hence, the present study was performed to develop and optimize MEG recovery process based on a simulation method and to evaluate the economic feasibility of recycling and reusing the recovered MEG. The simulation process was carried out using Aspen Plus and a built-in ELEC-NRTL thermodynamic package, while the process economics was investigated using the economic analyzer tool add-in to estimate the cost of the design developed. The process simulation was conducted in two distinct designs with four scenarios. The results revealed that an optimized process consists of a flash separator and a distillation column operated under vacuum pressure recovering 99.7% of high purity (99.7wt%) MEG. The capital expenditures (CAPEX) and operating expenses (OPEX) associated with the optimized process reported as present worth, project lifetime of 20 years and annual interest rate of 8%, were estimated to be 11.5 and 35 MMUSD, respectively. All studied scenarios achieved the required MEG recovery and purity reaching values up to 99.7% as per the requirement of the Qatari industry in general and ConocoPhillips in specific. The similarity in the trends for all scenarios is due to the homogenous water chemistry as well as the low amount of total dissolved solids (TDS). Applying the proposed MEG recovery system can save at least 50% of the MEG purchase cost if MEG passes through one regeneration cycle in the unit. Moreover, this study shows that 80% of MEG purchase cost can be saved when MEG is regenerated up to 5 times. Finally, an environmental benefit is achieved due to the considerable reduction in the disposal of spent MEG.

يُعتبر احادي جلايكول الإيثلين (MEG) من مثبطات هيد ا رت الغاز الأكثر استعمالاً في قطاع صناعة النفط والغاز للحد من مشاكل تكون هيد ا رت الغاز التي تؤدي إلى انسداد خطوط نقل الغاز. يتم استخدام كميات كبيرة من احادي جلايكول الإيثلين سنوياً كاست ا رتيجية فعالة للتحكم في تكون هيد ا رت الغاز مما يضيف تكلفة إضافية على صناعات النفط والغاز. يتم التخلص من احادي جلايكول الإيثلين المستهلك بعد ذلك عن طريق الحقن في الآبار . إلى الآن، لم يتم د ا رسة الآثار البيئية الناتجة عن التخلص من احادي جلايكول الإيثلين المستهلك بشكلٍ جيد، ولكن من المتوقع أن تكتسب أهمية في المستقبل القريب. لقد ازدادت أهمية تطوير عملية فعالة لاسترجاع احادي جلايكول الإيثلين لتقليل تكلفة الش ا رء و تجاهل القلق الخاص بعملية التخلص منه بعد الاستعمال. وبالتالي، تم إج ا رء هذه الد ا رسة لتطوير وتحسين عملية استرجاع احادي جلايكول الإيثلين باستخدام برنامج محاكاة وتقييم الجدوى الاقتصادية لإعادة تدوير اوستخدام احادي جلايكول الإيثلين المسترجع. تم تنفيذ عملية المحاكاة باستخدام برنامج Aspen Plus و حزمة الديناميكا الح ا ررية ELEC-NRTL ، في حين تم فحص اقتصاديات العملية باستخدام أداة التحليل الاقتصادي المدمجة بالبرنامج لتقدير تكلفة التصميم الذي تم تطويره. تم إج ا رء محاكاة العملية من خلال تصميمين مختلفين مع أربعة سيناريوهات. كشفت النتائج أن العملية المحسنة تتكون من فاصل ح ا رري وعمود تقطير يعملان تحت ضغط التفريغ ينتُج عنها استعادة ٩٩٬٧ ٪ من احادي جلايكول الإيثلين عالي النقاء ) ٩٩٬٧ ٪ بالوزن(. تم تقدير القيمة الحالية للنفقات ال أ رسمالية (CAPEX) و المصروفات الجارية (OPEX) للعملية المحسنة لمدة ٢٠ عاماً للمشروع و سعر الفائدة السنوية المقدرة ب ٨٪ بمبلغ ١١٬٥ و ٣٥ مليون دولار أمريكي على التوالي. حققت جميع السيناريوهات التي تمت د ا رستها معدل نقاء ونسبة استرجاع لاحادي جلايكول الايثلين تصل إلى ٩٩٬٧ ٪ وفقًا لمتطلبات الصناعة القطرية بشكل عام و شركة ConocoPhillips بقطر بشكل خاص. يرجع التشابه في نتائج جميع السيناريوهات إلى كيمياء المياه المتجانسة بالإضافة إلى انخفاض كمية الأملاح الذائبة ) TDS (. يمكن لتطبيق نظام استرجاع احادي جلايكول الإيثلين المقترح أن يوفر حوالي ٥٠ ٪ على الأقل من تكلفة ش ا رء احادي جلايكول الإيثلين إذا مرت بدورة تجديد واحدة في وحدة الاسترجاع. علاو ةً على ذلك ، توضح هذه الد ا رسة أنه يمكن توفير ٨٠ ٪ من تكلفة ش ا رء احادي جلايكول الإيثلين عندما يتم تجديده حتى ٥ م ا رت. أخي اً ر ، يتم تحقيق فائدة بيئية من عملية الاسترجاع بسبب الانخفاض الملحوظ في التخلص من احادي جلايكول الإيثلين المستهلك.