دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – طراحی فرآیندهای صنایع نفت

عنوان:

طراحی شبکه مبدل های حرارتی واحد تولید کمپلکس PVC با استفاده از تکنولوژی Pinch

چکیده:

تکنولوژی Pinch ابتدا به عنوان ابزاری برای کاهش انرژی به خصوص برای طراحی شبکه های پیش گرمکن منظور و مورد توجه قرار گرفته بود، اما به تدریج کاربرد تکنولوژی Pinch دامنه وسیع تری پیدا کرد و به عنوان تکنولوژی برتر در زمینه های درک و فهم مسائل حرارت و توان در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به قیمت روزافزون انرژی و نیز مصرف فراوان انرژی در صنایع شیمیایی به ویژه صنایع پلیمریزاسیون، به کارگیری تکنولوژی انتگراسیون حرارتی در این واحدها برای ارائه راهکار مناسب جهت کم کردن مصرف انرژی حائز اهمیت فراوان است. در پروژه حاضر طراحی شبکه مبدل های حرارتی واحدهای Direct و EDC purification و Oxy.chlorination و chlorination با استفاده از تکنولوژی Pinch انجام گرفته است.

نتایج به دست آمده از انتگراسیون حرارتی و طراحی شبکه مبدل های حرارتی واحدهای مذکور را می توان به صورت، افزایش تبادل حرارت و کاهش نیاز به مصرف انرژی از تأسیسات حرارتی سرد و گرم، کاهش هزینه های سالیانه به وسیله مشخص کردن ارتباطی پایاپای بین هزینه عملیات (مواد خام و انرژی) و هزینه سرمایه گذاری (تجهیزات) و در نتیجه کاهش مصرف انرژی، بهبود مصرف مواد خام و کاهش هزینه تجهیزات، کاهش قیمت تمام شده محصولات و نیز تأثیرگذاری آن در مسائل زیست محیطی، بیان نمود.

مقدمه:

یکی از مهمترین مباحثی که در حال حاضر مطرح می باشد بازیافت توان و انرژی در صنعت و استفاده بهینه از انرژی های موجود در واحدهای مختلف نفت و پتروشیمی یا به عبارت دیگر انتگراسیون فرآیندها است. در ریاضیات انتگرال گیری از تابع به مفهوم محاسبه سطح محصور بین منحنی و یکی از محورهای مختصات می باشد و این امر با تعیین سطح هر مستطیل یا ذوزنقه و جمع کردن مساحت های آنها امکان پذیر می باشد. انتگراسیون فرآیندها نیز مفهوم مشابهی دارد، به عبارت دیگر، منظور از انتگراسیون فرآیندها (یکپارچه کردن فرآیند) چیدن و قرار دادن اجزاء تجهیزات فرآیندی در واحد می باشد (جمع کردن تجهیزات) به نحوی که شرایط بهینه حاصل گردد. هدف از انتگراسیون فرآیندها را می توان به صورت زیر بیان نمود:

1- طراحی بهتر فرآیند

2- کاهش هزینه های منابع حرارتی گرم و سرد خارجی

3- کاهش اتلاف انرژی

4- استفاده بهینه و مناسب از دستگاه ها

تئوری Pinch انتگراسیون فرآیندها را امکان پذیر می سازد، این روش برای حل بسیاری از مسائل فرآیندی از جمله موارد زیر کاربرد دارد:

1- طراحی شبکه مبدل های حرارتی

2- تعیین صحیح محل قرار گرفتن تجهیزات فرآیندی (کمپرسورها، پمپ ها، توربین ها، برج های تقطیر و…)

3- انتخاب بهینه منابع حرارتی گرم و سرد خارجی

4- تعیین تقریبی سطح تبادل حرارت شبکه مبدل های حرارتی، قبل از طراحی شبکه مورد نظر (Targeting)

5- تعیین هزینه دستگاه ها (Capital Cost) و هزینه انرژی (Energy Cost)

نظر به اینکه انتگراسیون فرآیند یک سیستم روش شناسی سازگار یافته است، از بزرگترین مزایای آن پیش بینی فرآیندهای یا واحدهای پیچیده از قبیل پالایش نفت، کارخانجات شیمیایی، پتروشیمی و غیره می باشد. در واحدهای ساده و کوچک مانند صنایع غذایی و نوشیدنی نیز انتگراسیون فرآیند کاربردی و پردازشی است. از صنایع دیگری که انتگراسیون فرآیند به طور موفقیت آمیزی در مورد آنها عمل کرده است صنایع خمیر، کاغذسازی، داروسازی و صنایع فلزی می باشد.

یکی از مفصل ترین مباحث انتگراسیون فرآیند، طراحی و توصیف راکتورها، جداکننده ها (مخصوصا سیستم هایی با مصرف انرژی همانند برج های تقطیر، خشک کن ها و تبخیر کننده ها)، شبکه مبدل های حرارتی و واحدهای پشتیبانی (بخار در فشارهای مختلف، کوره ها، سردسازها و غیره) است، از طرفی Aspen pinch یک ابزار فراگیر برای طراحی یا طراحی مجدد سیستم شبکه مبدل های حرارتی جهت بازیافت انرژی می باشد. به کارگیری این تکنیک در طراحی مبدل های حرارتی و خصوصا انجام اصلاحاتی بر روی آنها به منظور افزایش تبادل حرارت و در نتیجه کاهش نیاز به مصرف انرژی از تأسیسات حرارتی سرد و گرم، مقرون به صرف می باشد.

در این پروژه اطلاعات مربوط به فرآیند تولید کمپلکس PVC در واحد پتروشیمی اروند جمع آوری شده است و مطالعه تکنولوژی Pinch و تجزیه و تحلیل نتایج در این واحد انجام گردیده است. این تجزیه و تحلیل با استفاده از نرم افزار Aspen pinch صورت پذیرفته است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.