نوقشت رسالة الماجستير للباحث حسين امجد يعقوب في كلية الهندسة جامعة البصرة قسم الهندسة الكيميائية بعنوان نمذجة وتحسين وحدة تجفيف الغاز في شركة غاز البصرة
تُستخدم وحدة نزع الرطوبة لتجفيف الغاز المصاحب بهدف منع تكوّن الهيدرات وتقليل التآكل، إضافةً إلى تلبية متطلبات جودة الغاز. يتكوّن النظام عادةً من فاصل دخول، ووعائين أو ثلاثة أوعية امتزاز تحتوي على منخل جزيئي (Molecular Sieves) ، إضافةً إلى نظام تجديد يعمل بدرجات حرارة بين (250–300 °م) مع صمامات تحويل أوتوماتيكية. يمتاز المنخل الجزيئي بقدرته على الوصول إلى مستويات رطوبة فائقة الانخفاض (<0.1 ppmwt)، مما يجعله الخيار الأمثل cryogenic application)).
تستعرض هذه الدراسة إطاراً لنمذجة ومحاكاة عملية الامتزاز في السرير الثابت (Fixed-bed adsorption) في مصنع البصرة للغاز الطبيعي المسال (BNGL)، وذلك بالاعتماد على تقييم استمر لتسعة أشهر لكفاءة وحدة نزع الرطوبة عند معالجة غازين قادمين من وحدة نزع الرطوبة باستخدام ثلاثي إيثيلين غلايكول (TEG)ووحدة إزالة الغازات الحمضية .(AGRU).
تم توصيف سلوك الاختراق (Breakthrough behavior) باستخدام نموذج Bohart–Adams ، حيث تم التركيز على أهم المعاملات وهي ثابت معدل الامتزاز (K) وتركيز التشبع (N₀). جرى تحسين هذه المعاملات باستخدام الخوارزمية الجينية (Genetic Algorithm) في برنامج MATLAB® 2024a ، وذلك لتقليل الفروقات بين البيانات التجريبية والبيانات المحاكاة.
كما جرى التحقق عملياً من النتائج باستخدام برنامج UniSim R491 لمحاكاة الظروف التشغيلية الديناميكية الحقيقية. وقد أثبتت النتائج دقة النموذج من خلال مطابقة منحنيات الاختراق، زمن الاختراق، ومؤشرات الأداء الأخرى مع النتائج التجريبية، حيث بلغ معامل التحديد R² أكثر من (0.97)، مما يدل على موثوقية النموذج.
أظهرت نتائج النموذج المحسن عند تغذية الغاز من وحدة AGRU أن المجال الأمثل لتركيز الماء يتراوح بين (2600–2700 ملغم/لتر)، وبمعدل تدفق بين (90–100 MMSCFD)، مع نسبة خطأ بلغت (5.3%) مقارنةً ببرنامج UniSim و (8.6%) مقارنةً مع التصميم الأصلي. في المقابل، أظهر برنامج UniSim نسبة خطأ (3.4%) فقط مقارنةً مع التصميم، مما يثبت توافقه العالي مع بيانات التصميم.
تشير النتائج إلى أن تركيز بخار الماء ومعدل التدفق الغازي لهما تأثير مباشر على منحنى الاختراق، وبالتالي على كفاءة نزع الرطوبة. كما تبرز الدراسة أهمية استخدام الخوارزمية الجينية كأداة فعّالة لتحسين معاملات الامتزاز الرئيسية، بالرغم من محدودياتها المتعلقة باختيار التجمع الابتدائي، ومعدل الطفرات، ومتطلبات التقارب. ويجب التنويه إلى أن هذه الخوارزمية لا تعالج مسألة تدهور المادة الممتزة مع مرور الوقت، وهو عامل قد يؤثر على الأداء طويل الأمد.
وفي الختام، توضح هذه الدراسة أن اعتماد نهج منهجي لدمج تحسين أداء وحدة نزع الرطوبة يُعدّ خطوة مهمة ضمن إطار أوسع لتعزيز كفاءة الطاقة والاستدامة في منشآت مشابهة لمعمل BNGL. إذ إن الانحراف عن الظروف التشغيلية المثلى سواء في معدل التدفق أو تركيز الرطوبة الداخلة يؤدي إلى إطالة دورات التجديد، وزيادة استهلاك الغاز الوقودي، وارتفاع احتمالية حدوث اختراق مبكر للطبقة الممتزة، مما يتسبب بخسائر في الطاقة نتيجة لحمل بخار الماء إلى الوحدات اللاحقة، تكوّن الهيدرات، التوقفات غير المخططة، والحاجة إلى معالجات إضافية. وفي المقابل، فإن التحكم الفعّال بمستوى الرطوبة يساهم في رفع القيمة الحرارية للغاز المنتج مع الحفاظ على كفاءة طبقة الامتزاز، مما يحسّن الأداء الكلي للنظام ويقلل من استهلاك الطاقة.