بخشی از مقاله
خلاصه:
یکی از مهم ترین موارد مورد توجه، حفظ انرژی در طراحی یک واحد شیمیایی می باشد. تعیین کمترین مقدار انرژی گرمایی و سرمایی مورد نیاز یک پروسه از اصلی ترین محاسبات برای تعیین مقدار ذخیره انرژی است.
در واحد پایدار سازی میعانات گازی فازهای 17 و 18، میعانات طی دو مرحله، گاز حاصله از پالایش میعانات را در کمپرسورهای - 103-K-101 A/B - فشرده و سریعا در کولرهای هوایی خنک می کنند. کولرهای هوایی که عمدتا به منظور کندانس بخار بالاسری در برج های تقطیر بکار برده می شوند، با توجه به اختلاف دمای جریان ورودی و خروجی و دبی بالای جریان بخار بالا سری، این کولرها اولا دارای ابعاد بسیار بزرگ بوده و با مصرف بالای برق و هزینه تعمیر و نگهداری همراه می باشند که سالانه هزینه های زیادی از این طریق به این واحد تحمیل می گردد.
در این نوشتار انتگراسیون انرژی با هدف بهینه سازی مصرف انرژی، اصلاح شبکه تبادل گرهای گرمایی و بازگشت سرمایه صورت گرفته است. بر اساس داده های عملیاتی، مصرف برق در این کولرهای هوایی بسیار بالاست که ما می خواهیم بدون استفاده از انرژی مستقیم برق و تنها با تکیه بر امکانات موجود در فرآیند، عملیات چگالش بخار بالا سری را انجام دهیم. بر اساس نتایج بدست آمده از طراحی بهینه سازی، با اعمال انتگراسیون انرژی در این واحد عملیاتی علاوه بر حذف کولرهای هوایی و استفاده از مبدل های حرارتی به جای آن ها، میزان توان الکتریکی بازیافت و شبکه مبدل های گرمایی این واحد با حداقل هزینه سرمایه گذاری اصلاح می شود.
پس از چندین شبیه سازی و بررسی فرآیند مشخص گردید که جریان خوراک ورودی به واحد پایدارسازی عامل مطلوبی برای انتگراسیون می باشد و می تواند نیاز سرمایشی در بالای برج پایدارسازی را رفع نماید که در این صورت دیگر نیازی به استفاده از کولرهای هوایی نبوده و 100 درصد از مصرف برق در این تجهیز جلوگیری بعمل خواهد آمد. از طرفی هزینه تعمیر و نگهداری آن نیز از فرآیند کسر خواهد شد.
مقدمه:
انتگراسیون انرژی - یکپارچه کردن انرژی - یکی از عوامل مهم در طراحی های اقتصادی و از اصلی ترین محاسبات برای تعیین مقدار ذخیره انرژی می باشد. نقطه آغازین انتگراسیون فرآیند به سال 1980 در جهت کاهش مصرف انرژی بر می گردد و از سال 1990 به بعد روش هایی برای کاربردهای صنعتی آن توسعه داده شد.
انتگراسیون فرآیند در سطح حرارت و توان، می تواند مقدار بهینه بارگذاری و یا سطح مصرف و یا تولید بخار، موقعیت های ترکیب سیستم های حرارتی و توانی و نیز سطح بهینه بازیافت حرارتی را که با طراحی شبکه مبدل ها از نظر کمترین هزینه تجهیزات همخوانی داشته باشد را مشخص کند. در زمینه افزایش تولید واحد، انتگراسیون فرآیند می تواند در از بین بردن گلوگاه ها برای افزایش ظرفیت تولید مورد استفاده قرار گیرد. نام تکنولوژی پینچ برای پژوهشگران در عرصه بهینه سازی مصرف انرژی شناخته شده و آشناست. این تکنولوژی برای تحلیل و بررسی شبکه مبدل های حرارتی به منظور کاهش مصرف انرژی استفاده می شود. پژوهشگران به منحنی ترکیبی بعنوان ابزاری مهم در بازیافت انرژی پرداختند.
مفهوم این تکنولوژی بر اساس اصول ترمودینامیک می باشد. پینچ روشی سیستماتیک برای بهینه سازی انتگراسیون انرژی در یک فرآیند را ارائه می دهد. پیشرفت های مرتبط با این تکنیک در اثر ایجاد طرح انتگراسیون حرارتی می باشد.
یکی از مزایای مهم تکنولوژی پینچ نسبت به روش های طراحی معمولی توانایی تنظیم هدف انرژی برای طراحی است. هدف انرژی، حداقل انرژی نظری درخواستی برای کل فرآیند می باشد. هدف اصلی این فناوری مطابقت جریان های گرم و سرد فرآیند با شبکه ای از مبدل ها بوده به گونه ای که درخواست برای تأسیسات انرژی به حداقل برسد. تکنولوژی پینچ یک اختلاف درجه ایجاد کرده، به نحوی که دمای منطقه عملیاتی مشاهده شده در فرآیند را به دو منطقه دمایی جدا می کند. هنگامی که تکنولوژی پینچ بکار گرفته شود، گرما از منابع بیرونی باید تنها در دمای بالای پینچ برای فرآیند فراهم شود و تنها با سرد کردن تجهیزات در دمایی زیر دمای پینچ از بین رود. چنین روشی، بازیافت گرما در فرآیند را با ایجاد شبکه تبادل گرمایی بر اساس اصول تجزیه و تحلیل پینچ به حداکثر خواهد رساند.
بهترین طرح برای یک شبکه مبدل حرارتی با انرژی کارآمد در نتیجه تبادل بین انرژی بازیافتی و هزینه های سرمایه گذاری در این بازیابی انرژی خواهد بود. موفقیت در فناوری پینچ باعث شکل گیری ایده های جامع تر انتگراسیون فرآیند در فرآیندهای شیمیایی که کارآمدی هر دو گزینه جرم و انرژی بررسی شده است، می شود.
گرچه انتگراسیون فرآیند یک تکنولوژی نسبتا جدید بوده، اهمیت آن در طراحی فرآیند باعث ادامه رشد آن به عنوان فرآیندهای پیچیده تر شده است. همان طور که در بالا ذکر شد، یک مفهوم از تجزیه و تحلیل پینچ، تنظیم اهداف انرژی قبل از طراحی شبکه مبدل حرارتی می باشد. این اهداف می توانند در واقع بدون تکمیل طراحی برای شبکه مبدل حرارتی تنظیم گردند. تجزیه و تحلیل پینچ، قوانین ترمودینامیکی را برای حصول اطمینان از این که اهداف انرژی در طول طراحی شبکه مبدل حرارتی بدست آمده است، فراهم می آورد.
واحد پایدار سازی میعانات گازی فازهای 17 و 18 پارس جنوبی:
در این بخش از واحد تثبیت، هدف افزایش فشار گازهای متصاعد شده از بخش تقطیر - شکل های 6 و - 8 و ارسال آن ها به واحد شیرین سازی می باشد. با توجه به این که پس از هر مرحله فشرده سازی، دمای گاز نیز افزایش می یابد، لذا پس از هر کمپرسور از یک کولر هوایی جهت خنک سازی خروجی کمپرسور استفاده می شود. ممکن است با کاهش دمای گاز فشرده شده، ترکیبات سنگین تر میعان شوند که به همین منظور پس از کولر هوایی از جدا کننده های دو فازی عمودی استفاده می گردد. بخارهای حاصل از تثبیت میعانات گازی تحت عنوان جریان گازهای متصاعد شده در فشار - 970 KPخروجی از کندانسور برج تثبیت کننده - وارد جدا کننده عمودی و دو فازی - 103-D-102 - جهت از دست دادن مایعات احتمالی با شرایط عملیاتی 58 œ و 860 KP می شود.
بخار خروجی از این جدا کننده وارد کمپرسور - 103-K-101 A - - شکل - 2 شده و به فشار2770 KP می رسد، بلافاصله گاز خروجی از کمپرسور - - 103-K-101 B در کولر هوایی - 103-A-102 - - شکل - 3 از دمای 132 œ تا 60 œخنک شده و وارد جدا کننده عمودی - 103-D-110 - با شرایط عملیاتی 60 œ و 2770 KP می شود.
بخار خروجی از جدا کننده عمودی به همراه بخار جدا شده از جدا کننده سه فازی - 103-D-101 - - جریان - 28 وارد جدا کننده عمودی - 103-D-103 - با شرایط عملیاتی 53 œ و 2770 KP می شود. هدف از این تفکیک کننده، استحصال میعاناتی است که از ترکیب دو جریان بخار بوجود آمده است. بخار خروجی از تفکیک کننده - 101-D-103 - وارد کمپرسور - 103-K-101 B - - مرحله دوم - شده و به فشار 7070 KP می رسد. سریعا گاز خروجی از کمپرسور مذکور در کولر هوایی - 103-A-103 - تا دمای 81 œ خنک شده و به جدا کننده فشار بالا - جریان - 27 - شکل های 7 و - 9 ارسال می شود. شکل 1 واحد پایدار سازی میعانات گازی فازهای 17 و 18 پارس جنوبی را نشان می دهد.
شکل :1 واحد پایدار سازی میعانات گازی فازهای 17 و 18 پارس جنوبی
