دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی 

تمایل : شیمی

عنوان :  بهینه سازی شبکه مبدل های پیش گرم واحد تقطیر80 پالایشگاه آبادان

دانشگاه علوم و فنون مازندران 

وزارت علوم،تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

 پایان نامه

مقطع کارشناسی ارشد

رشته: مهندسی شیمی

عنوان/موضوع :

بهینه سازی شبکه مبدل های پیش گرم واحد تقطیر80 پالایشگاه آبادان  به روش فناوری پینچ

استاد راهنما: دکر فرهاد شهرکی

استاد مشاور: میر محمد خلیلی پور لنگرودی

واسه رعایت تکهایی از متن پایان نامه مثلا :

(ممکنه هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزه یا بعضی نمادها و اشکال درج نشه ولی در فایل دانلودی همه چیز منظم و کامله)

چكیده

در طراحی شبكه مبدلای گرمایی، معمولا طراح انعطاف پذیری عملیاتی بالایی رو در طرح ارائه شده در نظر می گیرد
با اینحال بعضی از تغییراتی كه پس از طراحی در شرایط عملیاتی مراحل اتفاق می افته، ضرورت اصلاح شبكه موجود رو مشخص می كند
هدف از اصلاح شبكه، طراحی شبكه ای اقتصادی با در نظرگرفتن محدود کردن های عملیاتی و متناسب با شرایط عملیاتی جدید می باشه
دو روش عادی در اصلاح و بازبینی شبكه، روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی می باشن
روش پینچ زمان بر بوده و طبق تجربه و قضاوت طراح و با رویكردی دستی به حل مسئله می پردازه
در حالی كه روش برنامه نویسی ریاضی سریع تر بوده و اعمال سلیقه طراح در اون كمتره
این روش با رویكردی دقیق به دنبال بهینه ترین جواب واسه اصلاح شبكه می باشددر این تحقیق از تركیب دو روش بهینه سازی ریاضی و روش پینچ، كه طبق بررسی ترمودینامیكی و طراحی كاربردی می باشن، جهت اصلاح واحد 80 چکوندن پالایشگاه ابادان استفاده شده
در مرحله هدف گذاری خواص فیزیكی جریان ها متغیر با دما در نظر گرفته می شه و هر جریان به چند زیر جریان كه خواص فیزیكی مشابهی دارن تفكیك می شن
با به کارگیری فن آوری پینچ و تغییر ΔT(Min) ، هیچ تغییری در آرایش شبکه مبدل های گرمایی ایجاد نشده و با بازبینی و بررسی دوباره شبکه به این نتیجه رسید که طراحی شبکه مبدل های گرمایی یک مسئله ی آستانه می باشه و  واسه افزایش بازیافت گرمایی بین جریانای فرایندی، ساختار شبکه نباید هیچگونه تغییری پیدا کنه چون در بهترین حالت خود قرار داره ولی ازآنجایی که مساحت مورد استفاده شبکه مبدل های گرمایی بیشتر از مساحت واقعی لازم واسه ظرفیت 90000 بشکه در روز می باشه، می توان با کم شدن 7 پوسته از هزینه سرمایه گذاری کاست

 

 كلمات كلیدی:

انتگراسیون گرمایی، شبكه مبدلای گرمایی، طراحی اصلاحی، بهینه سازی، حالت عملیاتی

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                           صفحه             

فصل اول

2

1-1 ضرورت انجام تحقیق

2

 1-2 روش انجام تحقیق

3

 1-3 ساختار پایان نامه

3

فصل دوم

5

2-1 سابقه علمی

5

2-2 روش های اصلاح شبکه مبدل های گرمایی

8

2-2-1 اصلاح شبکه بوسیله باز بینی مستقیم ساختمون اون

9

2-2-2 اصلاح شبکه بصورت یک طرح جدید

9

2-2-3 اصلاح شبکه با استفاده از فن آوری پینچ

9

2-2-4 اصلاح شبکه با استفاده از مدل برنامه نویسی ریاضی

9

2-3 فن آوری پینچ

10

2-3-1 نمودار آبشاری

10

2-3-2 منحنی ترکیبی

11

2-3-3 منحنی ترکیبی کامل (G
C
C)

12

2-3-نمودار پیازی

13

2-3-5 ΔTmin بهینه

13

2-4 اصول پینج

14

2-5 مسائل آستانه (Threshhold)

16

2-6 انتخاب واحد پشتیبانی

17

2-7 کوره­ها

18

2-8 هدف­گذاری

20

2-8-1 تعداد مبدل­های گرمایی

20  

2-8-2 هدف­گذاری سطح

23

2-8-3 هدف گذاری تعداد پوستها

25

2-8-4 هدف­گذاری هزینه اصلی(Capital Cost)

27

2-8-5 هدف­گذاری هزینه کلی

29

2-8-6 هدف­گذاری بر  پایه رابطه هزینه انرژی

30

2-9 روش های هدف­گذاری

33

2-9-1 هدف­گذاری به روش α ثابت

33

2-9-2 هدف­گذاری به روش α افزایشی

34

2-10 جمع­بندی

35

فصل سوم

37

3-1 مقدمه

37

3-2 حلقه

38

3-3 راه

39

3-4 درجه آزادی

39 

3-5 تقسیم جریان

41

3-6 نظریه مثبت، منفی

41

3-7 هدف­گذاری انرژی

42

3-8  روش تخصیص بار گرمایی جریان خارجی

44

3-8-1 روش بر اساس منحنی تركیبی کامل

44

3-8-2 قانون ارزون­ترین جریان خارجی

46

3-9 هدف­گذاری سطح

47

3-10 پارامتر بهینه سازی

48

3-11 نکات و ترفندهای بهینه سازی

49

3-12 بهینه سازی و بررسی حالت عملیاتی شبکه

50

3-13 عملكرد بهینه و نگهداری از شبكه مبدل­های گرمایی

51

3-13-1 ضریب انتقال گرما کلی تمییز

51

3-13-2 ایجاد رسوب در مبدل گرمایی

52

3-14 چه مقدار / اگه

52

3-14-1 اتفاق

53

3-14-2 وظایف

53

3-15 طراحی شبکه

55

3-16 اصلاح و بازبینی شبكه

57

3-16-1 تشخیص گلوگاه­ها در شبكه مبدل­های گرمایی

57

3-17 جمع­بندی

59

فصل چهارم

60  

4-1 مقدمه

60

4-2 روش­های ساخت در پالایشگاه

61

4-2-1 جریان کلی مواد در پالایشگاه

63

4-3 ترکیب نفت نپخته

65

4-4 چکوندن

66

04-4-1 کلیاتی در مورد چکوندن

66

4-4-2 عملیات چکوندن

68

4-4-3 توضیح چکوندن جزء به جزء

71

4-5 چکوندن نفت نپخته

71

4-5-1 ستون چکوندن اتمسفری

71

4-5-2      ستون چکوندن فضای خالی

73

4-6 فرآورده های چکوندن

74

4-6-1 مهم­ترین فرآورده های واحد چکوندن نفت نپخته

74

4-7  مثل سازی واحد چکوندن

76

4-7-1 نرم افزار Aspen Engineering

76

4-7-2 معادلات ترمودینامیکی

78

4-7-3 مثل سازی واحد چکوندن آبادان

78

4-7-4 پخش ترکیبات جور واجور گوگردی در بنزین

79

4-7-5 محیط مثل سازی

80

4-7-6 نحوه اجرای برج چکوندن

83

4-7-7 توضیح مراحل چکوندن در خلا

85

4-7-8 جمع­بندی

85

فصل پنجم

86

5-1 مقدمه

87

5-2 مثل­سازی واحد

87

5-3 درآورده داده ها از مثل سازی و هدف گذاری

87

5 -3-1 مثل سازی منابع سرد و گرم خارجی در محیط Aspen HX-NET

89

5-4 ترسیم شبکه مبدل های گرمایی

89

5-5 هدف گذاری

92

5-5-1 تعیین ΔTMIN بهینه

92

5-5-2 محاسبه هزینه سرمایه گذاری

92

5-5-3 فرضیات هدف گذاری

93

5-6 بررسی یافته های هدف گذاری شده

94

5-7 اصلاح و بازبینی شبکه

96

5-8 راه حل اقتصادی واسه شبکه مبدل های گرمایی واحد 80

100

5-9 نتیجه گیری

101

5-10 پیشنهاد ها

103

مراجع

104

پیوست­ها

107

1                    فصل اول

1-1            ضرورت انجام تحقیق

با زیاد شدن قیمت حامل های انرژی و بحران انرژی از شروع دهه ی هفتاد میلادی، هم اینکه مصرف بالای انرژی در بخش صنعت، صرفه جویی انرژی در صنایع به ویژه صنایع فرآیندی و شیمیایی چیزی لازمه
هم اینکه با در نظر گرفتن مصرف بالای بنزین و بحث خودکفایی در تولید بنزین به وسیله پالایشگاه های کشور، پیشرفت و بهینه سازی واحدهای بنزین سازی پالایشگاه های نفت روش زوم شده
این باعث ایجاد روش های مختلفی واسه صرفه جویی در مصرف انرژی و هم اینکه استفاده دوباره از انرژی های تلف شده در یک مراحل گردید
افزایش روز افزون قیمت سوخت, كاهش منابع سوخت فسیلی و ضرورت حفظ و نگهداری محیط زیست عواملی هستن كه كه اهمیت بازیافت بهینه انرژی گرمایی و جلوگیری از اتلاف انرژی رو در صنایع جور واجور, نشون میده
این روزا مصرف بهینه انرژی به عنوان یكی از شاخصا کلی در آزمایش پیشرفت یافتگی جوامع, مطرح گردیده
شدت بالای مصرف انرژی در فرآیندهای شیمیایی، باعث افزایش هزینه های تولید و بهره ورداری و هم كاهش بازده استحصال مواد در اجناس صنعتی می شه
هم اینکه با در نظر گرفتن اهمیت طراحی شبکه ی مبدل های گرمایی به عنوان یکی از بخش های مهم طراحی فرآیندها، شبکه ی مبدل های گرمایی این واحد با دیدگاه انتگراسیون گرمایی بررسی گردیده
این بررسی با دو راه و روش به شکل اصلاح شبکه ی موجود و طراحی دوباره شبکه انجام گرفته
در طراحی دوباره شبکه، هدف کمینه کردن سطح انتقال گرما و یا هزینه ی سالیانه کلی اون واحد می باشه
درحالی که هدف از بازبینی و اصلاح شبکه موجود کمینه کردن دوره بازگشت سرمایه بعد از اعمال تغییرات انجام شده در شبکه س
دو روش عادی در طراحی و اصلاح شبکه ی مبدل های گرمایی روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی می باشن
حالت عملیاتی شبکه هم جهت بررسی کارآیی طرح، هنگام تغییر در شرایط عملیاتی، مورد بررسی قرار می گیرد
کاهش ضریب کلی انتقال گرما در اثر ایجاد رسوب تغییر در دمای ورودی یا دبی جرمی جریان های فرآیندی مثل پارامترهای عملیاتی هستن که اثر اونا رو در شبکه بررسی میشه
در این پایان نامه از ترکیب دو روش بهینه سازی ریاضی و روش پینچ، که طبق بررسی ترمودینامیکی و طراحی کاربردی می باشن، به خاطر طراحی دوباره و اصلاح شبکه استفاده شده
فناوری پینچ همگام با پیشرفت ی ابتدایی اش در دانشگاه ها، در فرآیندهای صنعتی هم استفاده شده است و این روزا از آن به عنوان یک فناوری کامل در مراکز دانشگاهی و صنعتی یاد می شه
بررسی موثر جهت بررسی کارکرد سیستم های انرژی و واحدهای فرآیندیه
با تکیه بر یافته های انجام گرفته طبق این بررسی، نقاط بحرانی پروسه شناسایی و جهت بهینه سازی انرژی واحد با اصلاح این نقاط بحرانی، بیشترین حد یافته های مطلوب حاصل می شه

بررسی پینچ جدا از اینکه تعیین مبدل های گرمایی خطاکار، راه حل و شبکه مبدل های گرمایی مناسب رو پیشنهاد می بده
این وسط بهینه سازی انرژی در واحد 80  بررسی شده

1-2              روش انجام تحقیق:

در پایا ن نامه اول واحد 80 برج چکوندن پالایشگاه آبادان به وسیله نرم افزار Aspen hysys refinery مثل سازی می شه و یافته های مثل سازی با مقادیر واقعی مقایسه می شه
در مرحله بعد نسخه مثل سازی شده رو به نرم افزار Aspen hysys Analyzer V7
2 ( همون نرم افزار HX-NET می باشه) لینک کرده و در محیط این نرم افزار شبکه مبدل های گرمایی ترسیم می شه
با آزمایش شبکه فوق به کمک فناوری پینچ، امکان اصلاح شبکه بررسی شده و پیشنهاد ها لازم ارائه می شه
روش مورد استفاده در نرم افزار Aspen hysys Analyzer V7
2 ترکیبی از دو روش ریاضی و روش پینچه
دو روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی از پرکاربردترین روش ها جهت اصلاح شبکه موجود می باشن

1-3            ساختار پایان نامه:

تحقیقات و بررسی های انجام شده در این تحقیق به شکل 5 فصل به توضیح زیر ارائه شده:

در فصل اول پس از مقدمه کوتاهی درباره اهمیت بهینه سازی انرژی واحد 80، روش انجام شده در این مطالعه واسه کاهش مصرف انرژی و اصلاح شبکه مبدل های گرمایی این واحد بیان شده

در فصل دوم  گذشته روش بررسی پینچ و تعاریف ابتدایی با اشاره به تاریخچه انجام تحقیقات  این بررسی و به عنوان معیاری واسه آزمایش سیستم های انرژی و تعیین نقاط بحرانی پروسه بیان شده

در فصل سوم روش بررسی پینچ در انتگراسیون مراحل ها، هدف گذاری ها و اصول و معیارهای روش پینچ در اصلاح شبکه مبدل های گرمایی و بهینه سازی مراحل ها با استفاده از فناوری پینچ بیان شده

در فصل چهارم پروسه تولید نفت نپخته واسه آشنایی بیشتر توضیح داده شده
در این فصل پس از بیان تاریخچه پیشرفت این واحد پالایشگاهی، شکل های جور واجور فرآیندهای و مشخصات خوراک و محصول این واحد بیان شده

در فصل پنجم یافته های بررسی های پینچ و بقیه تحقیقات انجام شده در واحد 80 آبادان آورده شده و در ادامه فصل، اصلاح شبکه مبدل های گرمایی واحد بیان شده و در آخر فصل با انجام تحقیقات اقتصادی، نتیجه گیری این تحقیق و پیشنهادهایی واسه انجام کارا و تحقیقات آینده بیان شده

2     فصل دوم

2-1           سابقه علمی

در سال 1970 که بحران انرژی شروع شد مهندسان طراح و صاحبان صنایع به ویژه شرکت های صنایع  مراحل های شیمیایی به صرفه جویی در مصرف انرژی فکر کردن که به ایجاد روش های جورواجور واسه صرفه جویی در مصرف انرژی درزمان این سال ها منجر شد
هم اینکه به موازات اون به این نتیجه رسیدن که باید از انرژی هایی که در یک مراحل تلف می شن هم دوباره استفاده کنن
(انرژی تلف شده انرژیی می باشه که در یک مراحل تولید می شه ولی دوباره به محیط دور ریخته می شه با اینکه هنوز می توان از ان دوباره استفاده نمود)

کیفیت لازم واسه انرژی مقدار نیس بلکه ارزش اون می باشه
این راه حل که چیجوری این انرژی بازیافت شه به دمای اون و مسائل اقتصادی بستگی داره
در این مورد روش های مختلفی واسه استفاده دوباره از این انرژی های هدر رفته در کارخانه ها ارائه گردیده که به بازیافت گرمایی معروف شدن
این فعالیت ها تا کنون به ایجاد روش های زیادی در طراحی منجر شده است

اولین روش تجربی با استفاده از قوانین تجربی و طی چند مرحله تکاملی آرایش مناسبی واسه شبکه بدست می آید
مثلا پیشنهاد می شه که در صورت امکان گرمترین جریان گرم موجود در مراحل انرژی خود رو با جریان سردی که دمای پایانی اون از دیگه جریان های سرد بیشتر باشه مبادله کنه
این روش علی رغم سادگی روش قابل اطمینانی حساب نمی شه ودر یک واحد شیمیایی پیچیده ما رو به بهترین طرح ممکن راهنمایی نخواد ساخت

دومین روش، روش ریاضی، که قدیمیترین روش حساب می شه اول تموم آرایشای ممکن واسه شبکه تبادل گره های گرمایی تعریف شده و به وسیله ی محاسبات ریاضی پیچیده و زمان گیر بازده واحد در هر حالت آزمایش می شه و کم کم گزینه های نامناسب حذف می گردند تا به شبکه منتخب پایانی برسیم
در این روش تعداد گزینه ها و حالات مختلفی که واسه هر مسئله می بایست در نظر گرفت بسیار زیاد هستن و در مسئله ای مثل شبکه تبادل گر های گرمایی یک پالایشگاه به ارقامی بیشتر از 1018 دید میرسه
بنابرین این مجموعه از آزمایش ها به یک کامپیوتر بزرگ و صرف زمان زیادی احتیاج داره به همین دید در یک واحد صنعتی با ابعاد و پیچیدگی های یک پالایشگاه استفاده از این روش با محدود کردن روبرو می شه [16]

در سال 1965، وا[1]، نظریه ترکیب کلیه حالات جور واجور شبکه مبدلا رو در یک شبکه کلی به نام ابر ساختار ارائه نمود
روش او به عنوان ابزاری قوی واسه طراحی شبکه مبدل های گرمایی و ترکیب کلی مراحل با استفاده از مبدل های برنامه ریزی ریاضی استفاده شد[1]

سومین روش، روش ترمودینامیکی (پینچ)، پیچیدگی غیر لازم روش دوم رو نداره و در عین حال قابل اعتماد هم حساب می شه و تا کنون به موفقیت های بزرگی نائل اومده است
چون مهندسین طراح می تونن با استفاده از این روش قبل از طراحی پایانی کمه کم گرمایش و سرمایش لازم  مراحل کمترین سطح لازم واسه تبادل گرما و هزینه ها رو محاسبه کرده و تلقی درستی از شبکه بهینه پایانی گرفت
در جدا از اینکه بدلیل سادگی و سهولت استفاده بر خلاف روش دوم کنترل طراحی در دست طراح می باشه و می تونه در مراحل جور واجور تصمیم گیری و انتخاب کنه
این روش متکی بر تجربه و یا آزمون خطا نمی باشه و بوسیله ان طراحی شبکه آسون تر و صرف زمان کمتری انجام می گیرد

 در سال 1971، هامن[2] با استفاده از مفاهیم ترمودینامیکی، قدم های موثری رو در مورد بررسی شبکه مبدل های گرمایی برداشت که تحقیقات او بعدا سرچشمه چند تا نکته مهم ای در طراحی شبکه مبدل های گرمایی گردید
کار او به طور کلی بر تعیین کمه کم انرژی لازم بر شبکه مبدل های گرمایی با استفاده از روش بررسی استوار بود که بعد ها بوسیله ی فلاور[3] و لینهوف[4] کامل تر و به شکل الگوریتم ریاضی و مناسب واسه هدف گذاری تبدیل شد[1]

فناوری پینچ اولین بار در حدود سال 1980 واسه صرفه جویی در مصرف و ذخیره سازی انرژی استفاده شد
پیشرفت و تکمیل این روش به همت محققین جور واجور در مراکز دانشگاهی مثل دانشگاه منچستر و شرکت هایی چون لینهوف مارچ،ICI  و یونیون کاربید انجام شده[16]

یافته های بیان شده به وسیله هامن، سهم کمی در ضمینه طراحی شبکه مبدل ها بوسیله روشای ریاضی تا اون زمان داشت، اما بعد ها برجستگی این روش در حل مسائل شبکه مبدلای گرمایی در صنعت، به موازات ناتوانی روش های ریاضی در حل اینطور مسائل،مشخص گردید
مهمترین تشخیص او اهمیت مقدار ΔTmin در طراحی شبکه مبدل های حرارتیه
به این معنا که دو هزینه غالب در طراحی شبکه مبدلای گرمایی (هزینه انرژی و قیمت مبدل های گرمایی) با این متغیر رابطه دارن
اما علی رغم چند تا نکته مهم گفته شده، اون به تشخیص فواید مهم و کاربردی نقطه پینچ نائل نشد

 در سال  1978 یومدا[5] و همکاران به بعضی از خواص نقطه پینچ مثل خصوصیات منحنی ترکیبی و همپوشانی دو منحنی ترکیبی گرم و سرد پی بردن[17]

  در وسطای دهه هشتاد آدمایی مثل گاندسن[6] و نائس[7] با مورد توجه قرار دادن فناوری پینچ به عنوان ابزاری مناسب در طراحی شبکه تبادل گره های گرمایی و تشخیص ساختار تبادل گره های گرمایی باعث باز تاب مناسب این فناوری در اون زمان گردیده و این دیدگاه اینطوری موردقبول قرار گرفت[18]

دمای پینج به عنوان یک ملاک طراحی، به خاطر رسیدن به بیشینه بازیافت انرژی در سال 1983 به وسیله لینهوف و هیند مارش معرفی گردید
اونا قوانین پینچ رو که به عنوان قوانین طلایی پینچ نامیده شد به شکل سه قانون گفتن
این قوانین شامل نبود عبور انرژی از خط پینچ، نبود استفاده از جریان سرد خارجی در بالای خط پینچ و جریان گرم خارجی در پایین پینچ می باشن[19]

اما مبحث هدف گذاری مساحت رو به طور جدی اولین بار در سال 1984، لینهوف و تاون سند با ارائه فرمول یکنواخت بث[8] گفتن
این فرمول توانایی ارائه مقدار مطلقی واسه کمه کم مساحت واقعی شبکه نداشت و هم اینکه دارای فرضیاتی بود که می تونست یافته های اون رو از چیزی که در واقعیت وجود داشت دور کنه
یکی از مهمترین فرض های اون، برابر بودن ضرایب انتقال گرما همه واحدهای گرمایی و برابر بودن جنس مبدل های حرارتیه[20]

مباحث متفاوت بودن ضریب انتقال گرما در منحنی ترکیبی یا نبود انتقال گرما عمودی در سال 1985، به وسیله احمد بیان گردیده و در سال 1990، از طرف کلبرگ و مراری تکمیل گردید
نتیجه این تحقیق اون بود که فرض برابر بودن ضریب انتقال گرما با چیزی که در عمل وجود داشت تا 10% از واقعیت دور می باشه[21]

تعداد صفحه :168

قیمت : 14700 تومن

com/?checkout=3113″ method=”post” name=”frm_jahanpay3113″>

بی معطلی پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیره

و در جدا از اینکه فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شه

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]
com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارین می تونین مبلغ مورد نظر واسه هر فایل رو کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز رو به ایمیل ما ارسال کنین تا فایل رو از راه ایمیل دریافت کنین

***  *** ***

متن کامل در سایت sabzfile.com