بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله برج تقطیر جزیره خارگ شبیه سازی شده و سپس با کد نویسی اکسرژی هر یک از جریانهای داخل برج محاسبه گردید .همچنین قسمتی از این کد نیز اکسرژی جریانهای ورودی و خروجی برج را محاسبه می نماید .در مرحله بعد تلفات اکسرژی تک تک سینی ها محاسبه ,با هم جمع شده و با تلفات اکسرژیکلّ برج که از طریق جریانهای ورودی و خروجی برج محاسبه گردید ,مقایسه شد .از سوی دیگر سهم هر یک از سینی ها در تلفاتکلّی برج نیزمشخّص شد .که در نهایت به این نتیجه رسیدیم که مجموع تلفات تک تک سینی ها با تلفاتکلّ برج مساوی است.
.1 مقدمه
افزایش بازده انرژی در صنایع همیشه یکی از اهداف علمی و تکنیکی مدیران - مهندسان و دانشمندان - بوده است، اما امروزه این مورد به موردی مقدم بر دیگر امور تبدیل شده است . تجربه سه دهه اخیر در اجرای برنامه های صرفه جوئی انرژی نشان داده است که بوسیله انجام اعمال دسته اول - یعنی اجتناب از هدر رفتن انرژی - , مانند تعمیر و نگهداریمؤثّر می توان تنها به بیش از % 15 صرفه جوئی در انرژی نائل شد. با این وجود به منظور رسیدن به حد بالاتر ی از صرفه جوئی انرژی، بکار گیری اعمال دسته دوم و سوم , که نیاز به سرمایه گذاری اضافی دارد , لازم به نظر میرسد. منظور از اعمال دسته دوم برای انجام چنین کاری، پاسخ به دو سؤال ذیل می باشد:
-1 کجا و چگونه در صنایع، کیفیت انرژی کاهش پیدا می کند؟
-2 چگونه میتوان از کاهش کیفیت انرژی، جلوگیری نمود؟
همچنانکه بخوبی میدانیم , انرژی نه میتواند خلق شود و نه می تواند نابود شود بلکه تنها می تواند از شکلی به شکل دیگر درآید - قانون اول ترمودینامیک - . با این وجود در همه فرآیندهای واقعی کیفیت آن کاهش می یابد - قانون دوم ترمودینامیک - . افزایش اهمیت قانون دوم نتیجه دو تغییر مهم در مدیریت انرژی در سطح جهانی است. تغییر اول مربوط به لزوم در نظر گرفتن کیفیت انرژی در کنار کمیت آن در هنگامیکه صحبت از بهینه سازی پیش می آید است .
این تغییر بخاطر بحران انرژی در اوایل دهه هفتاد بوجود آمد که ارتباط بین انرژی و اقتصاد را روشن ساخت و به برنامه های اولیه صرفه جوئی در انرژی هویت بخشید. تغییر دوم مربوط به لزومتوقّف تخریب محیط زیست بوسیله افزایش روزافزون سوختهای فسیلی بوجود آم ده, که هدف آن ایجاد یک توسعه پایدار است . این تغییر از تشخیص ارتباط بین انرژی و اکولوژی منشأ گرفت . جنبه اقتصادی اکسرژی از این حقیقت ناشی می شود که اکسرژی مقیاسی از کیفیت انرژی , یعنی توانائی انجام کار, می باشد.
بنابراین یک راه تخصیص هزینه می باشد. جنبه اکولو ژیک اکسرژی از این حقیقت ناشی می شود که اکسرژی یک مقیاس انحراف از محیط - از لحاظ دما, فشار، ترکیب - می باشد . شرایط یک جریان نسبت به محیطی که به آن دفع می شود , می تواند به عنوان مقیاسی از اثرات آن جریان بر روی آن محیط مورد استفاده قرار گیرد . تشخیص کاهش کیفیت ا نرژی و راههای جلوگیری از آن بوسیله روش اکسرژی - که مقیاسی از کار مفیدی که یک جریان می تواند انجام دهد است - امکانپذیر می باشد. [ 5 ]
علّت استفاده از روش اکسرژی در فرآیندها این است که به کمک آن انواع انرژی مانند انرژی الکتریکی و انرژی مکانیکی را می توان را به ی ک مقیاس تبدیل نمود در نتیجه قابل مقایسه با یکدیگر هستند. [1 ] دلیل کاربرد روش اکسرژی در فرآیندی مانند تقطیر این است که در این فرآیند علاوه بر عملیات انتقال حرارت - که بهینه سازی آن از طریق روش پینچ میتواند انجام گیرد - , عملیات جداسازی را نیز انجام می دهیم که در این میان عملیات جداسازی به علّت داشتن ذاتی متفاوت از فرآیند انتقال حرارت نمیتواند توسط روش پینچ بهینه شود. شود.[ 4 ] در میان اجزای فرآیندی مختلفی که تحت آنالیز اکسرژی قرار می گیرند آنالیز برج تقطیر به علت داشتن سینی های متعدد همواره مورد بحث بوده است . چرا که از یک سو میتوان هر یک از سینی ها را به عنوان یک واحد در نظر گرفت و از سوی دیگر می توانکلّ برج را به عنوان یک واحد در آنالیز اکسرژی مورد بحث قرار داد. سوالی که شاید برای هر کسی پیش آید به صورت ذیل بیان می گردد:
-1 آیا میزان تلفاتی که از مجموع تک تک سینی ها بدست می آید با میزان تلفاتی که از آنالیز کلی برج بدست می آید برابر است یا نه؟
-2 سهم تلفات هر سینی در تلفاتکلّ برج چقدر می باشد؟
.2 شرح فرآیند
نفت خام پس از استخراج از مخازن زیر زمینی قابل استفاده نمی باشد زیرا به صورت یک ماده با ویسکوزیته بالا و کیفی ت سوخت پائین است . برای این که نفت قابل استفاده شود باید آنرا به ترکیبات متنوعی تبدیل نمود لذا آنرا به پالایشگاه منتقل می نمایند و عملیات فرآوری بر روی آن صورت می گیرد , اولین مرحله در پالایشگاه مرحله تقطیر اتمسفری می باشد . در این مرحله نفت خام در دما و ف شار محیط به واحد وارد - flash - می شود و پس از گذر از مبدلهای پیش گرمکن و پمپها به دما و فشاری در حدود 200 درجه سانتیگراد و 9 بار می گردد تا جداسازی اولیه صورت گیرد . سپس آنرا میرسد در این مرحله نفت خام وارد برج فلش برای جداسازی نهایی وارد برج تقطیر اتمسفری می کنند .
واحد مورد بررسی در این تحقیق دارای 29 سینی در برج اصلی و سه استریپر - عریان کننده - که هر کدام دارای 3 سینی می باشند . همچنین سه pump Aroundدر مجاورت برج اصلی قراردارند . خوراک بخار سوپر هیت به سینی شماره 28 برج وارد می شود . کندانسور بخارات را به طور کامل به مایع تبدیل می کند و مقداری از آن را به صورت جریان برگشتی به استریپر مر بوط به . سینی شماره 1 باز می گرداند .محصولات برج عبارتند از : نفتا ,کروسین ,دیزل و AGO و استریپر مربوط به کروسین دارای ریبویلر و استریپر مربوط به دیزل وAGO از بخار سوپر هیت استفاده میکنند و محصول پایینی برج - - Residue خوراک برج خلأ می باشد .شکل - 1 - شمایی از این واحد را نشان می دهد.
.3 محاسبه اکسرژی و تلفات اکسرژی
اکسرژی یک جریان شامل سه قسمت می باشد: اکسرژی مربوط به انرژی جنب شی ,اکسرژی مربوط به انرژی پتانسیل و اکسرژی ذاتی - مربوط به شرایط دمایی و فشاری جریان مواد - .
