多期間運転下での原油蒸留脱炭素化に向けた熱交換器ネットワークと燃焼後CO2回収の統合合成
Integrated Heat Exchanger Network and Postcombustion Carbon Capture Synthesis for Decarbonizing Crude Oil Distillation under Multiperiod Operation (原題)
Zekun Yang, Xinyang Ma, Ruitao Sun, Ting Pan, Shuhao Zhang, Nan Zhang, Robin Smith
🤖 gxceed AI 要約
日本語
本研究は、多期間熱交換器ネットワーク（MP-HEN）合成と燃焼後CO2回収（PCC）を統合した最適化手法を提案する。PCCストリッパー再沸器の熱需要をHENの燃料消費に回帰させ、TACに炭素回収コストを組み込み、経済性と環境性を同時最適化する。工業規模の原油蒸留予熱トレインのケースで、基準比38.1%のCO2削減をより低いTACで達成し、最小接近温度を10°Cに緩和すると65.0%まで削減可能であることを示した。
English
This study proposes a systematic optimization approach integrating multiperiod heat exchanger network (MP-HEN) synthesis with postcombustion carbon capture (PCC) for crude oil distillation decarbonization. The PCC stripper reboiler duty is regressed against HEN fuel consumption, and capture costs are embedded in Total Annual Cost for simultaneous economic and environmental optimization. An industrial-scale case achieves 38.1% CO2 reduction at lower TAC versus the benchmark, rising to 65.0% when the minimum approach temperature is relaxed to 10°C.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
日本のGX文脈では、製油所の脱炭素化はエネルギー転換と産業競争力の両面で重要であり、本手法は国内製油所のカーボンニュートラル戦略やGXリーグでの排出削減計画に応用可能な定量的枠組みを提供する。
In the global GX context
Globally, this work contributes to industrial decarbonization pathways under net-zero targets, offering a replicable optimization framework for integrating carbon capture into existing refinery heat networks, relevant to transition finance and corporate climate disclosure of Scope 1 reductions.
👥 読者別の含意
🔬研究者:多期間HENとPCCの統合最適化における分解アルゴリズムと回帰モデルの有効性を確認できる。
🏢実務担当者:製油所の脱炭素化投資判断において、熱回収とCO2回収の統合によるコストと削減量のトレードオフを評価する際に活用できる。
🏛政策担当者:産業部門の脱炭素化政策において、熱統合とCCSの組み合わせが費用対効果の高い削減オプションとなり得ることを示唆する。
📄 Abstract（原文）
Abstract Conventional decarbonization through heat integration works by two mechanisms: process–process (PP) heat recovery, which lowers fuel usage but is limited by minimum temperature differences; and process–utility (PU) waste heat recovery, which offsets boiler demands by utilizing surplus heat. Building upon prior methodologies, this study proposes a systematic optimization approach for multiperiod heat exchanger network (MP-HEN) synthesis integrated with a postcombustion carbon capture (PCC) process to improve sustainability and reduce carbon emissions. The heat sink set is extended to include the stripper reboiler duty of the PCC column, which is regressed as a function of fired heater load derived from HEN fuel gas consumption. The regression is supported by a sequence of analyses based on rigorous N-methyldiethanolamine/piperazine (MDEA/PZ)-based PCC simulations. Carbon capture costs associated with variable reboiler duty are incorporated into the Total Annual Cost (TAC), enabling simultaneous economic and environmental optimization within a multiobjective optimization function. The PCC heat demand is supplied by recovered HEN waste heat and, when required, external hot utility input. Using a three-step decomposition algorithm, the method optimizes the HEN configuration, integrates PU heat transfer for carbon capture, and performs module simulations to validate overall system performance. An industrial-scale crude oil distillation preheat train case study demonstrates that the framework can effectively decarbonize the crude distillation system. Relative to the Base-WRDC benchmark, the integrated PCC-HEN solutions achieve a 38.1% CO2 reduction at 15 °C while maintaining a lower TAC. Relaxing the minimum approach temperature to 10 °C further increases the CO2 reduction to 65.0%.
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- openalex https://doi.org/10.1021/acs.iecr.6c03261first seen 2026-10-10 05:11:04
🔔 こうした論文の新着を逃したくない方は キーワードアラート に登録（無料・3キーワードまで）。
gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。