بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق به بررسی افزایش ظرفیت برج متان زدایی واحد الفین پتروشیمی جم پرداخته شده است. در ابتدا واحد مورد نظر با شرایط عملیاتی کنونی با کمتر از 5 درصد خطا شبیه سازی گردید. نتایج بدست آمده از شبیه سازی تطابق بسیار مناسبی را با نتایج شرایط عملیاتی پتروشیمی جم نشان می دهد. برای رسیدن به اهداف ذکر شده در این تحقیق نیاز به انجام یک شبیهسازی دقیق، امری ضروری است؛ از این رو با در نظر گرفتن مدل ترمودینامیکی Chao-Seader شبیهسازی پایا با خطای 0/00155% میزان دبی محصول بالای برج و راندمان مناسب در جداسازی اجزای کلیدی، انجام گرفت.
با انجام شبیهسازی دینامیک به منظور افزایش ظرفیت، مشاهده شد که شبیهسازی از دقت بسیار خوبی برخوردار بوده و کیفیت محصولات نیز افزایش پیدا کرده است. با افزایش دبی خوراک ورودی به واحد، تاثیرات فرآیندی و تجهیزاتی بر روی برج متانزدا مورد بررسی قرار گرفته است. و همچنین میزان دبی بالای برج 18327/6 - kg/hr - رسید، و کیفیت محصولات خروجی از این واحد در مقایسه با قبل برای متان، بر حسب درصد جرمی از 0/3850% به 0/430245%افزایش یافت.
مقدمه
شبیهسازی یک فرآیند بدین معناست که با استفاده از روابط اساسی مهندسی از قبیل موازنه جرم و انرژی، تعادل شیمیایی و فازی و سنتیک واکنشها رفتار سیستم و فرآیند قابل پیشبینی شود. با شبیهسازی واحدهای عملیاتی که هنوز ساخته نشده- اند، میتوان به طراحی بهتری از فرآیند دست یافت. برای یک واحد موجود، شبیهسازی را میتوان برای بهبود عملکرد واحد، افزایش بازده و کاهش مصرف انرژی به کار برد. شبیه سازی میتواند برای تعیین شرایط عملیاتی لازم و مناسب به هنگام تغییر خوراک، مشخصات محصول تولیدی و شرایط محیطی به کار رود. در نهایت از شبیهسازی میتوان برای بررسی تغییرات لازم و ممکن به منظور افزایش ظرفیت و امکان رسیدن به سوددهی بیشتر استفاده کرد.[1]
در واقعیت هیچ فرآیندی در حالت پایا انجام نمیشود؛ بنابراین شرایط عملیاتی را در حالت پایا نمیتوان به خوبی بررسی کرد. پس به ناچار نیازمند شبیهسازی در حالت دینامیک هستیم. بر همین اساس شبیهسازی در حالت دینامیکی در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است و به ابزاری قدرتمند تبدیل شده است که به کاربران اجازه میدهد که فهم و درک بهتری از شرایط عملیاتی فرآیندها داشته باشد.[2] باتوجه به تغییر مشخصات و ترکیب درصد خوراک و نیز شرایط عملیاتی برج متانزدای نسبت به طراحی در شرایط موجود باید پارامترهای بهینه سازی نمود.
از آنجایی که تغییر برخی از این پارامترها نظیر قطر ، تعداد و نوع سینی ها و فاصله بین آنها بسیار پرهزینه بوده و به سادگی امکان پذیر نمیباشد، بهبود عملکرد برج تنها از طریق بهینه سازی شرایط عملیاتی و یا تغییر محل سینی خوراک انجام میشود. در این مقاله شبیهسازی دینامیکی و کنترل برج متان زدایی واحد الفین پتروشیمی جم جهت افزایش ظرفیت آن بیان شده است. و همچنین تایید نتایج آن با استفاده از دادههای حاصل از پتروشیمی مقایسه انجام گرفته است.
شبیهسازی و شرح فرآیند برج متانزدا
شکل - 1 - ، شبیهسازی پایا برج تقطیر متانزدا واقع در پتروشیمی جم میباشد، که وظیفه آن جداسازی متان از بالای برج از دیگر سایر محصولات میباشد. برج T401 شامل 41 سینی دریچهای است که سینیها به فاصله 0/6091متر از یکدیگر قرار دارند. خوراک ورودی - جریان شماره - 463 با دمای -77/30148℃ و تحت فشار 29/75 - barg - به سینی شماره 1 وارد می- شود. و - جریان شماره - 450 با دمای -35/50℃ و تحت فشار - 30/85 - barg به سینی شماره 12 وارد میشود. و همچنین - جریان شماره - 466 با دمای -46/7 ℃ و تحت فشار - 25 - barg به سینی شماره 29 وارد شده است. انرژی مورد نیاز برای عملیات توسط مبدل E-401 تامین میگردد و قسمتی از محصول پایین برج به صورت جزئی بعد از گرم شدن و تبدیل به بخار مجدد از پایین برج به برج تزریق میگردد.
محصول پایین برج - جریان شماره - 475 به کمک پمپ P-401 A/B به واحد بعدی ارسال میگردد. امروزه در دنیا استفاده از نرم افزارهای قدرتمند شبیه سازی برای بهینهسازی فرآیند به عنوان بهترین، منطقیترین، کم هزینه ترین و ایمنترین روش پذیرفته شده است3]و.[4جهت شبیهسازی دینامیکی در ابتدا لازم است که تمام تجهیزات توسط نرمافزار در حالت پایا شبیهسازی شوند و سپس دادههای مورد نیاز برای شبیهسازی دینامیکی وارد شوند. واحد مورد بررسی به این صورت است که خوراک با مشخصاتی که در جدول - 1 - ارائه شده است را در حالت طراحی نشان میدهد.
