ملخصات ابحاث مميزة في تخصص الهندسة الكيميائية

مجموعة من الابحاث العملية والحديثة التي تناقش قضايا مهمه في تخصص الهندسة الكيميائية

ملخصات ابحاث مميزة في تخصص الهندسة الكيميائية

( مع توثيق المصدر اسفل كل ملخص بحث ) تناقش مختلف قضايا الهندسة الكيميائية و غاز الهيليوم وحفر الابار والبارفين وتخزين الطاقة الحرارية وتقييم جودة الهواء و إنتاج الغاز الحيوي و جزيئات أكسيد الحديد النانوية و التنبؤ بسرعات القطرات وسقوط المطر في تدفقات نفاثة أفقية متساوية الحرارة من الهواء والسائل اللزج في الهواء المحيط الراكد و الغاز الطبيعي المسال.

Research in the field of chemical engineering

A collection of research from the chemical engineering discipline with source documentation that discusses various chemical engineering issues, helium gas, well drilling, paraffin, thermal energy storage, air quality assessment, biogas production, iron oxide nanoparticles, prediction of droplet velocities and rain fall in isothermal horizontal jet flows of air and viscous liquid in stagnant ambient air

.and liquefied natural gas.

............................................................................................................................

Application of Paraffin-Based Phase Change Materials for the Amelioration of Thermal Energy Storage in Hydronic Systems

Abstract: This study aims at investigating the improvement in the thermal performance of energy storage for a hydronic system when it is equipped with evacuated tubes integrated within a hot water tank. The PCM shell in the bottom section is thicker than at the top to maintain a uniform, minimal water temperature difference of 5 °C between the top and bottom sections of the hot water tank. The thermal performance of the system was analyzed in diverse months when the ambient temperature fluctuated. The results have revealed that the thermal performance in December, March, and June was 80%, 81%, and 84%, respectively, meaning that the thermal performance is optimal in warm weather. The results confirmed that the system had boosted the presence of hot water throughout the whole day, including the time of the sun’s absence, due to the release of stored PCM latent heat. The designed system solves the overheating problem and expands the availability of hot water through the cold weather. The system is characterized by lower heat losses because the averز

age water temperature has decreased.

تطبيق مواد تغيير الطور المعتمدة على البارافين لتحسين تخزين الطاقة الحرارية في أنظمة Hydronic

تهدف هذه الدراسة إلى التحقق من التحسن في الأداء الحراري لتخزين الطاقة لنظام Hydronic عندما يكون مجهزًا بأنابيب مفرغة مدمجة داخل خزان الماء الساخن. تكون قشرة PCM في القسم السفلي أكثر سمكًا من الجزء العلوي للحفاظ على فرق درجة حرارة الماء موحدة الحد الأدنى من 5 درجات مئوية بين القسمين العلوي والسفلي لخزان الماء الساخن. تم تحليل الأداء الحراري للنظام في أشهر متنوعة عندما تقلبت درجة الحرارة المحيطة. أظهرت النتائج أن الأداء الحراري في ديسمبر ومارس ويونيو كان 80٪ و 81٪ و 84٪ على التوالي ، مما يعني أن الأداء الحراري مثالي في الطقس الدافئ. وأكدت النتائج أن النظام قد عزز من وجود الماء الساخن طوال اليوم ، بما في ذلك وقت غياب الشمس ، بسبب إطلاق الحرارة الكامنة PCM المخزنة. يحل النظام المصمم مشكلة ارتفاع درجة الحرارة ويزيد من توفر الماء الساخن خلال الطقس البارد. يتميز النظام بفقد أقل للحرارة بسبب انخفاض متوسط درجة حرارة الماء.

Source : Malkawi, D. A. S., Rabady, R. I., Malkawi, M. B. S., & Al Rabadi, S. J. (2022). Application of Paraffin-Based Phase Change Materials for the Amelioration of Thermal Energy Storage in Hydronic Systems. Energies, 16(1), 126

............................................................................................................................

Assessment of ambient air quality in heavy industrial localities: a case study of Yanbu industrial city

Abstract: The objective of this study was to provide an appropriate evaluation of ambient air quality

in industrial localities and the surrounding residential areas in its vicinity. Therefore, an assessment of gaseous emissions from industrial sectors was performed. For this purpose, concentrations were measured for SO2, H2S, NO2, O3, CO, PM2.5, and PM10 in five spatially diverse monitoring stations (AQMS) over different temporal intervals (daily, monthly, and annual) for the years 2015–2020. The impact on the environment and public health was evaluated through comparison with the corresponding regional and international standards. In the case study region, a substantial spatiotemporal variation was observed in the gaseous contaminants, due to the predominance of characterized meteorological parameters interfering with contributions from existing chemical facilities and anthropogenic activities. The exceedances for the investigated emissions were routinely violated the standard concentrations. According to AQI classifications, these violations were assigned to be within the acceptable limits for the gaseous emissions, moderately polluted for PM2.5, and unhealthy for sensitive groups for PM10. The proper distribution of the AQMSs within the industrial locality provides enough spatial and temporal observatory data, such that the exceedances were reduced with the subsequent years, hence appropriate evaluation of the relevant measurements revealed effective qualitative policies taken into action by authorities to maintain less accumulation of the gaseous emissions into ambient air beyond the harmful limits for public health and environment.

تقييم جودة الهواء المحيط في مناطق الصناعات الثقيلة: دراسة حالة لمدينة ينبع الصناعية

الملخص: الهدف من هذه الدراسة هو توفير تقييم مناسب لجودة الهواء المحيط في التجمعات الصناعية والمناطق السكنية المحيطة بها. لذلك ، تم إجراء تقييم للانبعاثات الغازية من القطاعات الصناعية. لهذا الغرض ، تم قياس التركيزات لـ SO2 و H2S و NO2 و O3 و CO و PM2.5 و PM10 في خمس محطات مراقبة متنوعة مكانيًا (AQMS) على فترات زمنية مختلفة (يومية وشهرية وسنوية) للأعوام 2015- 2020. تم تقييم الأثر على البيئة والصحة العامة من خلال المقارنة مع المعايير الإقليمية والدولية المقابلة. في منطقة دراسة الحالة ، لوحظ تباين زماني مكاني كبير في الملوثات الغازية ، بسبب غلبة معايير الأرصاد الجوية المميزة التي تتداخل مع مساهمات من المرافق الكيميائية القائمة والأنشطة البشرية المنشأ. تم انتهاك التجاوزات للانبعاثات التي تم فحصها بشكل روتيني للتركيزات القياسية. وفقًا لتصنيفات AQI ، تم تعيين هذه الانتهاكات ضمن الحدود المقبولة للانبعاثات الغازية ، وملوثة بشكل معتدل لـ PM2.5 ، وغير صحية للمجموعات الحساسة لـ PM10. يوفر التوزيع الصحيح لأنظمة AQMSs داخل المنطقة الصناعية ما يكفي من بيانات المرصد المكاني والزماني ، بحيث تم تقليل التجاوزات مع السنوات اللاحقة ، ومن ثم كشف التقييم المناسب للقياسات ذات الصلة عن سياسات نوعية فعالة اتخذتها السلطات للإبقاء على تراكم أقل من الانبعاثات الغازية في الهواء المحيط بما يتجاوز الحدود الضارة بالصحة العامة والبيئة.

Source: Al Rabadi, S. J., Al-Zboon, K., Alrawashdeh, K. A., & AL-Samrraie, L. A. (2023). Assessment of ambient air quality in heavy industrial localities: a case study of Yanbu industrial city. Environmental Monitoring and Assessment, 195(6), 683.

............................................................................................................................

Application of Paraffin-Based Phase Change Materials for the Amelioration of Thermal Energy Storage in Hydronic Systems.

Abstract: This study aims at investigating the improvement in the thermal performance of energy storage for a hydronic system when it is equipped with evacuated tubes integrated within a hot water tank. The PCM shell in the bottom section is thicker than at the top to maintain a uniform, minimal water temperature difference of 5 ◦C between the top and bottom sections of the hot water tank. The thermal performance of the system was analyzed in diverse months when the ambient temperature fluctuated. The results have revealed that the thermal performance in December, March, and June was 80%, 81%, and 84%, respectively, meaning that the thermal performance is optimal in warm weather. The results confirmed that the system had boosted the presence of hot water throughout the whole day, including the time of the sun’s absence, due to the release of stored PCM latent heat. The designed system solves the overheating problem and expands the availability of hot water through the cold weather. The system is characterized by lower heat losses because the average water temperature has decreased.

تطبيق مواد تغيير الطور المعتمدة على البارافين لتحسين تخزين الطاقة الحرارية في أنظمة Hydronic.

الخلاصة: تهدف هذه الدراسة إلى التحقق من التحسن في الأداء الحراري لتخزين الطاقة لنظام هيدرونيك عندما يكون مزودًا بأنابيب مفرغة مدمجة داخل خزان ماء ساخن. تكون قشرة PCM الموجودة في الجزء السفلي أكثر سمكًا من الجزء العلوي للحفاظ على فرق درجة حرارة الماء المنتظمة والحد الأدنى من 5 درجات مئوية بين القسمين العلوي والسفلي لخزان الماء الساخن. تم تحليل الأداء الحراري للنظام في أشهر متنوعة عندما تقلبت درجة الحرارة المحيطة. أظهرت النتائج أن الأداء الحراري في ديسمبر ومارس ويونيو كان 80٪ و 81٪ و 84٪ على التوالي ، مما يعني أن الأداء الحراري مثالي في الطقس الدافئ. وأكدت النتائج أن النظام قد عزز من وجود الماء الساخن طوال اليوم ، بما في ذلك وقت غياب الشمس ، بسبب إطلاق الحرارة الكامنة PCM المخزنة. يحل النظام المصمم مشكلة ارتفاع درجة الحرارة ويزيد من توفر الماء الساخن خلال الطقس البارد. يتميز النظام بفقد أقل للحرارة بسبب انخفاض متوسط درجة حرارة الماء.

Source: Dua’a, S. M., Rabady, R. I., Mosa’b, S. M., & Al Rabadi, S. J. (2023). Application of Paraffin-Based Phase Change Materials for the Amelioration of Thermal Energy Storage in Hydronic Systems. Energies, 16(1), 126.

............................................................................................................................

Biogas Production through Co-Digestion of Olive Mill with Municipal Sewage Sludge and Cow Manure.

Abstract: The treatment of olive mill (OM) residues from agricultural facilities is a daunting challenge since tremendous amounts are disposed per annum that should be treated. One of the promising treatment methods is the anaerobic methanogenic digestion of OM residues. In current investigations, the anaerobic digestion of the OM substrate is enhanced through mixing its slurries with sewage sludge (SS) or with cow manure (C), which consists of the kernels for the digestion process. Besides feedstock, other operational parameters such as hydraulic retention time (HRT), temperature and pH have a great impact on the biogas production rate and quality. Experimental investigations were conducted by means of the anaerobic biodegradation of the substrate for OM-SS and -C using a batch reactor under mesophilic conditions and foreseen HRT for 30 days. Almost neutral pH values of 7.4-7.6 were found for the anaerobic treatment of the substrate for OM-SS, and a slightly acidic pH in the range of 4.8-5.3 was found for the anaerobic treatment of the substrate for OM-C. The results revealed that the biogas production for OM-SS and -C exceeded 0.07 and 0.31 LBiogas/(LFerm·day), respectively. Regarding the COD reduction, its removal efficiency was obtained as 46.1 and 53.8% for OM-SS and -C respectively. For economic concerns, significant methane yields were attained as 56.8 and 115.8 [LCH4/kgCOD] for the OM-SS and -C substrates, respectively. In virtue of these remarkable merits, anaerobic methanogenic digestion should be adapted to a commercial scale for the treatment and biogas production of OM residues.

إنتاج الغاز الحيوي من خلال الهضم المشترك لمطحنة الزيتون مع حمأة الصرف الصحي البلدية وروث الأبقار.

الخلاصة: تعتبر معالجة مخلفات معاصر الزيتون من المنشآت الزراعية تحديًا هائلاً حيث يتم التخلص من كميات هائلة سنويًا ويجب معالجتها. إحدى طرق العلاج الواعدة هي الهضم اللاهوائي الميثاني المنشأ لبقايا OM. في التحقيقات الحالية ، تم تحسين الهضم اللاهوائي لركيزة OM من خلال خلط الملاط مع حمأة الصرف الصحي (SS) أو مع روث البقر (C) ، والذي يتكون من حبات عملية الهضم. إلى جانب المواد الأولية ، فإن المعلمات التشغيلية الأخرى مثل وقت الاحتفاظ الهيدروليكي (HRT) ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة لها تأثير كبير على معدل إنتاج الغاز الحيوي وجودته. أجريت التحقيقات التجريبية عن طريق التحلل البيولوجي اللاهوائي للركيزة لـ OM-SS و -C باستخدام مفاعل دفعي تحت ظروف mesophilic و HRT المتوقعة لمدة 30 يومًا. تم العثور على قيم pH محايدة تقريبًا من 7.4-7.6 للمعالجة اللاهوائية للركيزة لـ OM-SS ، وتم العثور على درجة الحموضة الحمضية قليلاً في نطاق 4.8-5.3 للمعالجة اللاهوائية للركيزة لـ OM-C. أظهرت النتائج أن إنتاج الغاز الحيوي لكل من OM-SS و -C تجاوز 0.07 و 0.31 لتر من الغاز الحيوي / (LFerm · day) على التوالي. فيما يتعلق بتخفيض COD ، تم الحصول على كفاءة الإزالة بنسبة 46.1 و 53.8٪ لـ OM-SS و -C على التوالي. بالنسبة للمخاوف الاقتصادية ، تم تحقيق عوائد كبيرة من الميثان بلغت 56.8 و 115.8 [LCH4 / kgCOD] لركائز OM-SS و -C ، على التوالي. بحكم هذه المزايا الرائعة ، يجب تكييف الهضم اللاهوائي الميثاني المنشأ مع نطاق تجاري لمعالجة وإنتاج الغاز الحيوي لبقايا OM.

Source: Al Rabadi, S., Al-Zboon, K., Shawaqfah, M., Damseh, R., & Al Zoubi, O. (2022). Biogas Production through Co-Digestion of Olive Mill with Municipal Sewage Sludge and Cow Manure: 10.32526/ennrj/20/202100162. Environment and Natural Resources Journal, 20(2), 137-147.

...........................................................................................................................

Impact of Iron oxide nanoparticles on sustainable production of biogas through anaerobic co-digestion of chicken waste and wastewater.

As The effect of iron oxide nanoparticles (IONPs) on the anaerobic co-digestion (AD) of olive mill wastewater and chicken manure was investigated. In mesophilic conditions, biogas yield, methane (CH4) content, the removal efficiency of TS, VS., acidification and hydrolysis percentage, and contaminant removal efficiency were investigated. Supplementing AD with IONPs at a concentration of 20 mg/g VS. > IONPs and INOPs >30 mg/g VS. causes an inhibitor impact on biogas, methane generation, and hydrolysis.

Furthermore, implantation with 20–30 mg of IONPs/kg VS. has induced an equivalent favorable impact, with hydrolysis percentages reaching roughly 7.2%–15.1% compared to the control test, in addition to a 1.3%–4.2% enhancement in methane generation yield. The maximum acidification concentration after five days of the incubation of 1,084, 9,463, and 760 g/L was attained with IONPs dosages of 25, 30, and 20 mg/g VS., respectively, compared to 713 g/L obtained with the control test. The results have illustrated that supplementing AD with a specific concentration of IONPs (20–30 mg/g VS.) has a significant effect and enhances the inhibitor removal efficiency, most possibly due to the small surface area of IONP particles. The resultant increase in the active surface area enhances the enzyme diffusion within the substrate. This study provides new data specifying the enhancement of iron oxide nanoparticles (IONPs) and identifies the impact of IONP doses at various concentrations on the AD of olive mill wastewater and chicken waste.

تأثير جزيئات أكسيد الحديد النانوية على الإنتاج المستدام للغاز الحيوي من خلال الهضم اللاهوائي المشترك لمخلفات الدجاج ومياه الصرف

الملخص : تم التحقيق في تأثير جزيئات أكسيد الحديد النانوية (IONPs) على الهضم المشترك اللاهوائي (AD) لمياه الصرف الصحي لمطحنة الزيتون وروث الدجاج. في الظروف المتوسطة ، تم فحص إنتاجية الغاز الحيوي ، ومحتوى الميثان (CH4) ، وكفاءة إزالة TS ، و VS. ، ونسبة التحميض والتحلل المائي ، وكفاءة إزالة الملوثات. المكمل AD مع IONPs بتركيز 20 مجم / جم VS. > IONPs و INOPs> 30 مجم / جم VS. يسبب تأثير مثبط على الغاز الحيوي وتوليد الميثان والتحلل المائي.

علاوة على ذلك ، الغرس بـ 20-30 مجم من IONPs / كجم مقابل. قد أحدث تأثيرًا إيجابيًا مكافئًا ، حيث وصلت نسب التحلل المائي إلى ما يقرب من 7.2٪ -15.1٪ مقارنةً باختبار التحكم ، بالإضافة إلى زيادة 1.3٪ -4.2 ٪ في إنتاجية توليد الميثان. تم الوصول إلى الحد الأقصى لتركيز التحميض بعد خمسة أيام من الحضانة وهو 1084 و 9463 و 760 جم / لتر بجرعات IONPs من 25 و 30 و 20 مجم / جم VS على التوالي ، مقارنة بـ 713 جم / لتر تم الحصول عليها باستخدام عنصر التحكم. امتحان. أوضحت النتائج أن إضافة AD بتركيز محدد من IONPs (20-30 مجم / جم VS.) له تأثير كبير ويعزز كفاءة إزالة المثبط ، على الأرجح بسبب المساحة السطحية الصغيرة لجزيئات IONP. الزيادة الناتجة في مساحة السطح النشطة تعزز انتشار الإنزيم داخل الركيزة. تقدم هذه الدراسة بيانات جديدة تحدد تعزيز جزيئات أكسيد الحديد النانوية (IONPs) وتحدد تأثير جرعات IONP بتركيزات مختلفة على AD لمياه الصرف الصحي في معاصر الزيتون ومخلفات الدجاج.

Source: Alrawashdeh, K. A. B., Al-Zboon, K. K., Al Rabadi, S., Gul, E., La’aly, A., Ali, R., & Al-Tabbal, J. A. (2022). Impact of Iron oxide nanoparticles on sustainable production of biogas through anaerobic co-digestion of chicken waste and wastewater.

............................................................................................................................

Prediction of Droplet Velocities and Rain Out in Horizontal Isothermal Free Jet Flows of Air and Viscous Liquid in Stagnant Ambient Air

Abstract : Two-dimensional phase Doppler anemometer measurements of droplet size and velocity conducted under several nozzle conditions and a systematic variation of the air mass flow quality and liquid phase viscosity show that the air entrainment process is enhanced when keeping all test conditions constant except for increasing the Newtonian liquid viscosity above of that of water. A two-zone entrainment model based on a variable two-phase entrainment coefficient is proposed with the normalized axial distance allowing for a change in the jet angle. Thus, the jet perimeter is lower and the breakup length is longer in the case of air/relatively higher viscosity liquid phase. It provides the most accurate reproduction of the experimental droplet velocity in comparison with that of other models in the literature and, hence, is recommended for the prediction of the droplet velocity in the case of two-phase air/liquid phase free jet flow in stagnant ambient air. A model for predicting the droplet rain out, considering the droplet trajectories in the free jet flow, allows also for an adequate reproduction of the experimental data.

التنبؤ بسرعات القطرات وسقوط المطر في تدفقات نفاثة أفقية متساوية الحرارة من الهواء والسائل اللزج في الهواء المحيط الراكد .

الخلاصة: قياسات دوبلر ثنائية الأبعاد لمقياس شدة الريح لحجم القطرة وسرعتها التي أجريت في ظل ظروف فوهة متعددة ، كما أن الاختلاف المنتظم في جودة تدفق كتلة الهواء ولزوجة الطور السائل يُظهر أن عملية سحب الهواء تتحسن عند الحفاظ على جميع ظروف الاختبار ثابتة باستثناء الزيادة اللزوجة السائلة النيوتونية فوق لزوجة الماء. يُقترح نموذج حجز ثنائي النطاق يعتمد على معامل احتجاز متغير ثنائي الطور مع المسافة المحورية المقيسة التي تسمح بتغيير زاوية التدفق. وبالتالي ، يكون محيط التدفق أقل وطول التفكك أطول في حالة الهواء / المرحلة السائلة ذات اللزوجة الأعلى نسبيًا. يوفر الاستنساخ الأكثر دقة لسرعة القطيرات التجريبية مقارنةً بالنماذج الأخرى في الأدبيات ، وبالتالي ، يوصى به للتنبؤ بسرعة القطرة في حالة التدفق النفاث الخالي من الهواء / السائل على مرحلتين في حالة ركود الهواء المحيط. نموذج للتنبؤ بمطر القطرات ، مع الأخذ في الاعتبار مسارات القطرات في التدفق النفاث الحر ، يسمح أيضًا بإعادة إنتاج البيانات التجريبية بشكل مناسب.

Source: Al Rabadi, S., Friedel, L., & Surma, R. (2007). Prediction of droplet velocities and rain out in horizontal isothermal free jet flows of air and viscous liquid in stagnant ambient air. Chemical Engineering & Technology: Industrial Chemistry‐Plant Equipment‐Process Engineering‐Biotechnology, 30(11), 1546-1563.

............................................................................................................................

Assessment of oil-producing wells by means of stimulation approach through matrix acidizing: a case study in the Azraq region.

Abstract: The acidizing approach belongs to the well workover operations, where acid mixtures are initially implemented to treat damage near the wellbore area after drilling operations have been completed. Acidizing treatment is characterized by removal of fine particles and debris from the porous media of the damaged zone, hence leading to improve oil production from wells. This study evaluates the assessment of the acidizing treatment in vertical oil-producing wells. Gradually, the damage formation was reduced and then eliminated, and to a great extent, was compensated with the better performance of oil production from reservoirs. Target candidate wells were enriched by environmentally friendly additives and special chemicals, in predefined amounts, to achieve enhanced oil production rates from wells. A semi-analytical model was formulated for extrapolating the skin magnitude, depending on the damage formation’s permeability parameter as well as on the physical characteristics and reservoir depth. The figures of skin magnitude for all target wells were decreased, and oil production rates were enhanced after performing the matrix acidizing process. These findings are valid for diverse geological settings of different formations, as all treated intervals within the investigated wells have shown an objective response to the matrix acidizing approach. Eventually, productivity rates are imperative to increase potential economic outcomes.

تقييم الآبار المنتجة للنفط من خلال نهج التحفيز من خلال تحمض المصفوفة: دراسة حالة في منطقة الأزرق .

الملخص: ينتمي أسلوب التحميض إلى عمليات صيانة الآبار ، حيث يتم تنفيذ الخلائط الحمضية مبدئيًا لمعالجة الضرر بالقرب من منطقة حفرة البئر بعد الانتهاء من عمليات الحفر. تتميز المعالجة الحمضية بإزالة الجسيمات الدقيقة والحطام من الوسائط المسامية للمنطقة المتضررة ، مما يؤدي إلى تحسين إنتاج النفط من الآبار. تقيم هذه الدراسة تقييم المعالجة بالحمضية في الآبار العمودية المنتجة للنفط. تدريجيًا ، تم تقليل تكوين الضرر ثم القضاء عليه ، وإلى حد كبير ، تم تعويضه بالأداء الأفضل لإنتاج النفط من الخزانات. تم إثراء الآبار المرشحة المستهدفة بإضافات صديقة للبيئة ومواد كيميائية خاصة بكميات محددة مسبقًا لتحقيق معدلات إنتاج نفطية معززة من الآبار. تمت صياغة نموذج شبه تحليلي لاستقراء حجم الجلد ، اعتمادًا على معامل نفاذية تكوين الضرر وكذلك على الخصائص الفيزيائية وعمق الخزان. تم تقليل أرقام حجم الجلد لجميع الآبار المستهدفة ، وتم تحسين معدلات إنتاج الزيت بعد إجراء عملية تحميض المصفوفة. هذه النتائج صالحة لبيئات جيولوجية متنوعة من التكوينات المختلفة ، حيث أظهرت جميع الفترات المعالجة داخل الآبار التي تم فحصها استجابة موضوعية لنهج تحمض المصفوفة. في نهاية المطاف ، تعد معدلات الإنتاجية ضرورية لزيادة النتائج الاقتصادية المحتملة.

Source: Al-Mahasneh, M., Al Rabadi, S., & Khaswaneh, H. (2021). Assessment of oil-producing wells by means of stimulation approach through matrix acidizing: a case study in the Azraq region. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 11(9), 3479-3491.

............................................................................................................................

A generic concept for Helium purification and liquefaction plant

This study describes and evaluates the performance of producing a pure Helium fraction from Helium extraction facility designed for cryogenic natural gas plants. A generic concept for obtaining a Helium pure fraction, which has relatively lower capital and operating costs should be provided. In order to achieve this objective, a new concept for obtaining a Helium pure fraction from a crude Helium fraction, is proposed based on simulations run under diverse process conditions regarding crude Helium gas’ temperature, pressure and composition. This concept is characterized by; reducing the plant safety requirements due to the extensive separation of combustible components, and compact layout of Helium extraction plant. Further re-purification is included in the subsequent Helium liquefaction step through selective adsorption, hence then increasing the purity of the Helium product and reducing the plant energy consumption required for liquefying Helium-rich fraction and the valuable Helium boil-off routed from the storage facility. The Nitrogen-rich fraction is routed to Nitrogen liquefaction installation. Liquid Nitrogen is generated within Helium recovery facility for liquid Helium shielding and container cooling. Surplus gaseous Nitrogen either can be liquefied and used within cryogenic natural gas plant as process coolant or be vented to atmosphere.

مفهوم عام لمحطة تسييل وإسالة الهليوم

الملخص : تصف هذه الدراسة وتقييم أداء إنتاج جزء نقي من الهيليوم من منشأة استخراج الهيليوم المصممة لمحطات الغاز الطبيعي المبردة. يجب توفير مفهوم عام للحصول على جزء نقي من الهيليوم ، والذي يحتوي على تكاليف رأسمالية وتشغيل أقل نسبيًا. من أجل تحقيق هذا الهدف ، تم اقتراح مفهوم جديد للحصول على جزء نقي من الهيليوم من جزء الهليوم الخام ، بناءً على عمليات المحاكاة التي يتم إجراؤها في ظل ظروف عملية متنوعة تتعلق بدرجة حرارة غاز الهليوم الخام وضغطه وتكوينه. هذا المفهوم يتميز بـ: الحد من متطلبات سلامة المصنع بسبب الفصل الشامل للمكونات القابلة للاحتراق ، والتخطيط المدمج لمصنع استخراج الهيليوم. يتم تضمين مزيد من إعادة التنقية في خطوة تسييل الهيليوم اللاحقة من خلال الامتزاز الانتقائي ، وبالتالي زيادة نقاء منتج الهليوم وتقليل استهلاك الطاقة في المصنع المطلوب لتسييل الجزء الغني بالهيليوم وغليان الهليوم القيّم الموجه من منشأة التخزين . يتم توجيه الجزء الغني بالنيتروجين إلى تركيب إسالة النيتروجين. يتم إنشاء النيتروجين السائل داخل منشأة استرداد الهيليوم لدرع الهيليوم السائل وتبريد الحاوية. يمكن تسييل النيتروجين الغازي الفائض واستخدامه داخل محطة الغاز الطبيعي المبردة كمبرد للعملية أو تنفيسه في الغلاف الجوي.

Source: Rabadi, J. K. E. (1990). Surface layer transfer processes over vegetation: A micrometeorological field experiment of long duration. The Pennsylvania State University.

............................................................................................................................

Improved Configurations For Liquefied Natural Gas Cycles

The most important challenge in a natural gas liquefaction plant is to improve the plant energy efficiency. A process topology should be implemented, which results in a considerable reduction of energy consumption as the natural gas liquefaction process consumes a large amount of energy. In particular, system design focusing on configuring

cold part cycle is an attractive option. In this study, various energy recovery-oriented process configurations and the potential improvements of energy savings for small- & midscale liquefied natural gas plants were proposed and compared with almost exclusively commercial trademarks processes. These improved simulation based investigations were validated under the variation in feed gas pressure, mixed refrigerant cooling reference temperature and the pinch temperature of cryogenic plate fin heat exchanger. The simulation results exhibited considerable reduction of specific total energy consumption. Therefore, the proposed liquefaction cycles have a simple topology, hence lower capital cost and compacter plant layout, which is compatible for power-efficient, offshore, floating liquefied natural gas liquefaction plants.

تكوينات محسنة لدورات الغاز الطبيعي المسال

الملخص : يتمثل التحدي الأكثر أهمية في مصنع تسييل الغاز الطبيعي في تحسين كفاءة طاقة المحطة. يجب تنفيذ طوبولوجيا العملية ، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في استهلاك الطاقة حيث تستهلك عملية تسييل الغاز الطبيعي كمية كبيرة من الطاقة. على وجه الخصوص ، يركز تصميم النظام على التكوين ، تعتبر دورة الجزء البارد خيارًا جذابًا. في هذه الدراسة ، تم اقتراح تكوينات مختلفة للعملية الموجهة لاستعادة الطاقة والتحسينات المحتملة لتوفير الطاقة لمصانع الغاز الطبيعي المسال الصغيرة والمتوسطة الحجم ومقارنتها بعمليات العلامات التجارية الحصرية تقريبًا. تم التحقق من صحة هذه التحقيقات المحسّنة القائمة على المحاكاة في ظل التباين في ضغط غاز التغذية ، ودرجة الحرارة المرجعية لتبريد المبرد المختلط ودرجة حرارة القرص للمبادل الحراري ذي الزعانف المبردة. أظهرت نتائج المحاكاة انخفاضًا كبيرًا في إجمالي استهلاك الطاقة المحدد. لذلك ، فإن دورات التسييل المقترحة لها هيكل بسيط ، وبالتالي تكلفة رأس مال أقل وتخطيط مصنع مضغوط ، وهو متوافق مع محطات تسييل الغاز الطبيعي المسال العائمة الموفرة للطاقة.

Al Rabadi, S., Sapper, R., Emeish, S., & Banihani, F. (2018). Improved Configurations For Liquefied Natural Gas Cycles. Jordanian Journal of Engineering and Chemical Industries (JJECI) Research Paper Vol, 1(1).

............................................................................................................................

متوفرة ايضا على قوقل سكولر