بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بهینه سازي انرژي اتلافی ناشی از میزان زیاد هواي اضافی در کوره 401 واحد الفین پتروشیمی آبادان
چکیده:
کوره هابراي تولید محصولات مختلفبا اهداف متفاوت در صنایع مختلف گاز، نفت، پتروشیمی مورد استفاده قرار می گیرند. با افزایش بهاي انرژي، بررسی عملکرد و بهینه سازي کورهها با بهبود فرآیند احتراق بمنظور کاهش سوخت مصرفی از اهمیت ویژه اي برخوردار است و لازم است تا به بهینه سازي مصرف سوخت درکورهها پرداخته شود که علاوه بر کاهش سوخت مصرفی، کاهش انتشار آلاینده ها را به همراه خواهد داشت. این مقاله به بررسی راهکار بهبود سیستم کنترل کوره براي کاهش دادن هواي اضافه که از روش هاي موثر کاهش مصرف سوخت در کوره می باشد می پردازد و پیشنهاداتی براي پایش دقیق تر نسبت هوا به سوخت کورههاي در حال بهره برداري و امکان تحلیل و
ارزیابی کوره را ارائه می دهد. دراین مقاله سعی بر آنست تا با استفاده از تنظیم هواي اضافی کوره 401 واحد الفینواحد 400 پتروشیمی آباداناز هدر رفت میزان 3559608kcal/day که معادل 2/542 بشکه نفت در روز است،جلوگیري شود. در محاسبه سالانه میزان 928 بشکه نفت به نفع مجتمع خواهدبود که در صورت قیمت هر بشکه 50$ میزان 46400$ در سال صرفه جویی اقتصادي داریم که اگر در محاسبات هر دلار را 3000 تومان فرض کنیم معادل 139200000 تومان می باشد.
واژه هاي کلیدي:پتروشیمی آبادان، واحد الفین،کوره،بهینه سازي،بازیافت انرژي، هواي اضافی
-1 مقدمه:
حذف یارانه سوخت و منطقی شدن قیمت سوخت مصرفی، توجه مصرف کنندگان و مراجع تصمیم گیرنده در زمینه مصرف سوختو انرژي را به سوي خود جلب نموده است. کوره صنعتی یکی از وسایل پرمصرف سوخت هستند که هر
اقدامی در راستاي کاهش مصرف سوخت در آنها می تواند هم از لحاظ اقتصادي و هم از لحاظ زیست محیطی مفید باشد. لذا در این مقاله، با انجام آزمایش خروجیکورهبا استفاده از دستگاه TESTO350M/XLدرپتروشیمی
آبادان به عنوان یک مطالعه موردي، تلاش شده است که با کنترل هواي ورودي، احتراق را بهینه نموده و نتایج را با
توجه به محصولات احتراق بررسی کرد و با تغییر در شرایط ورودي، نتایج مختلف از لحاظ میزان مول موجود در محصولات از جمله اکسیژن، دي اکسید کربن، منو اکسید کربن و نیترات، آنالیز و بهترین حالت به عنوان نقطه بهینه انتخاب گردیده است.
احتراق استکیو متري احتراق استکیومتري عبارتست از واکنش بین سوخت و هوا که از نظر تئوري هوا قادر است سوخت را به طور کامل
بسوزاند یعنی عناصر قابل سوختن، به طور کامل اکسید شوند. مثلا در سوختن یک هیدروکربن ، هر مول گاز واکنش استکیومتري به شکل زیر خواهد داشت :
هواي لازم براي این واکنش را هواي استکیومتري یا هواي ایده آل می گویند . معادله سوختن به صورت زیر خواهد
بود:
در رابطه فوق، E در صد هواي اضافی می باشد. از آنجا که هدف احتراق کامل در نوك برنر ها و آزاد شدن کل انرژي حرارتی حاصل از احتراق در قسمت تشعشع می باشد لذا افزودن هواي اضافی در حد مطلوب استاندارد، راندمان برخورد مناسب در راستاي مناسب را افزایش داده و سبب انجام احتراق کامل در نوك برنر می گردد که این میزان استاندارد طبق جدول 2 مشخص میگردد و در عین حال میزان زیاد هواي اضافی نه تنها راندمان احتراق را افزایش نداده بلکه باعث افزایش دبی گازهاي حاصل از احتراق شده و گرماي قسمت تشعشع را به قسمتهاي بالاتر کوره می رود و دماي اکونومایزر و دودکش افزایش می یابد؛ علاوه برآن اکسیژن اضافی موجب خوردگی قسمتهاي داخلی کوره می گردد. شایان ذکر است که مجموعه روابط احتراق در این مقاله ازدستورنامه آزمون تعیین عملکرد انجمن مهندسین مکانیک آمریکا اقتباس شده است .
محاسبه هواي اضافی
براي انجام واکنش کامل بین مقدار معینی سوخت با هوا در یک مخلوط سوخت و هوا به مقدار استکیومتري هوا نیاز خواهد بود . در شرایط واقعی هیچگاه وضعیت ، ایده آل نبوده و مقداري هواي اضافه براي احتراق کامل سوخت مورد نیاز است . این میزان هوا از رابطه زیر محاسبه می گردد.
-2 شرح فرایند :
واحد الفین(واحد (400
واحد الفین از سه واحد گرم، کمپرسور و سرد تشکیل شده است که هدف آن تولید اتیلن و پروپیلن می با شد که براي این منظور مولکولهاي سیال فرایندي مایع یا گاز در کوره هاي پیرولیز که همان راکتور پلاگ با کاتالیزور نیکل و کروم که جنس کویلها می باشند، شکسته شده و به رادیکال آزاد تبدیل میشوند. از آنجاییکه مولکولهاي رادیکالهاي آزاد داراي انرژي بالا و ناپایدار هستند لذا به جریان سیال فرایندي بخار آب تزریق می گردد که مابین رادیکالهاي
آزاد قرار گرفته و از واکنشهاي پلیمریزاسیون جانبی جلوگیري شود و واکنشها در جهت تولید اتیلن و پروپیلن بیشتر هدایت میشوند از این رو این واکنش را شکست مولکولی در حضور بخار آب یا کراکینگ حرارتی در حضور بخار آب ( بخار رقیق ساز)نامند.واحد گرم کارخانه الفین مجتمع پتروشیمی آبادان داراي سه کوره 401 و 402 و 451 میباشد که در این مقاله کوره 401 مورد تحلیل قرار می گیرد. این کوره مشابه دو کوره دیگر از سه قسمت استاك جهت خروج گازهاي حاصل از احتراق و قسمت جابجایی یا اکونومایزر جهت پیشگرم جریان سیال فرایندي یا همان خوراك و قسمت تشعشع کوره که عملیات کراکینگ حرارتی در آن صورت میگیرد که در PFD مربوطه مطابق شکل ذیل جریانها و مقادیر آنها معلوم می باشد و در جدول ذیل مشخصات طراحی و عملیاتی کوره آمده است. خوراك کوره هاي کارخانه الفین پتروشیمی آبادان گازي و اغلب آن اتان می باشد که جهت رسیدن به راندمان محصول مطلوب این نوع خوراك بسیار مناسب می باشد. جهت جلوگیري از واکنش جانبی پلیمریزاسیون در کوره
لذا علاوه بر تزریق بخار آب در ابتداي واکنش باید گاز کراك به سرعت خنک گردد، از اینرو در خروجی از کوره قسمت سرد کننده اي به نام Quinch Pot در نظر گرفته شده که گاز کراك شده در آن با استفاده از بخار آب که
به بخار رقیق ساز نیز معروف است از دماي 1599F در جریان 9 مشخص شده در PFD تا دماي 600F در جریان PFD 12 خنک میگرددو در ادامه فرایند در برج 401 که به برج Quinch معروف است لذا گاز کراك تا دماي
100F خنک می گردد و سپس فرایند فشارافزایی و سپس جداسازي برشهاي مختلف در دماهاي پایین و نیز انجام واکنش در راکتورها جهت افزایش راندمان محصول مطلوب طی می گردد.
شکل -1 نمایی از کوره 401 واحد 400 پتروشیمی آبادان
شکلPFD -2کوره 401 واحد 400پتروشیمی آبادان
شکلPFD -3 کوره401 واحد 400پتروشیمی آبادان
شکل - 4 نتایج آزمایشگاهی گاز خروجی از استاك کوره 401 واحد الفین پتروشیمی آبادان
