بخشی از مقاله
چکیده
در واحد 100 فازهای 2و3 میدان گاز پارس جنوبی روزانه 38120 بشکه میعانات گازی گرفته شده از چاههای گاز را تا رسیدن به - RVPمعیاری از کیفیت محصول تثبیت شده در واحدهای تثبیت میعانات - ، 10 psia تثبیت و صادر می نمایند. این واحد مشتمل بر چند جداکننده 2 یا 3 فازی، تعدادی مبدل حرارتی و یک برج تقطیر می باشد. قلب این فرآیند برج Stabilizerمی باشد که در 19 سینی عملیات تثبیت به روش جز به جز صورت می گیرد.براساس روش طراحی انتگراسیون حرارتی چنانچه از دمای پائین 22 - درجه سانتیگراد - خوراک میعانات خام ورودی به واحد 100 جهت بهبود چگالش بخارات گرفته شده از بالای برج تثبیت استفاده شود، می توان %93 برش های سنگین را از بالای برج Stabilizer بازیابی نمود که در اینصورت یک مبدل گرمائی جایگزین کولر هوائی A-104 فعلی خواهد شد.
-1 مقدمه
به یک سری تجهیزات مناسب که با شرایط مناسب و ارتباط داخلی مناسب کنار هم قرار گرفته اند فرآیند گفته می شود. هر فرآیند یک سری نیاز ها دارد یک سری امکانات - حرارتی - . هر فرآیندی یک سری امکانات و نیازها دارد.اگر نیازهای حرارتی یک فرآیند - گرم یا سرد - توسط امکانات موجود در همان فرآیند تأمین شود یعنی انتگراسیون انجام داده ایم. یعنی نیازها و امکانات را به هم گره زده ایم. و سیستم درهم تنیده شده است.[1] فرآیند انتگراسیون شده : - انعطاف پذیری این فرآیند کم است - چون تغییر کوچک در فرآیند باعث تغییر همه انتقال حرارت در آن فرآیند می شود و دوباره باید انتگراسیون شود.در حالیکه در فرایند انتگراسیون نشده انعطاف پذیری بسیار بالاتر است چون نیازها را از امکانات برطرف نمی کنیم و از هم جدا هستند.[2]
فرآیندهای انتگراسیون نشده نوعی از فرآیندها هستند که نیازهای آن از بیرون - واحد های پشتیبان کننده - تامین می شود. و فرآیند کاملاً انعطاف پذیری است مثلاً با افزایش دبی و یا تغییر دما فقط میزان تقاضای ما از Utility افزایش یا کاهش می یابد.[2] در فرآیند انتگراسیون شده به خاطر در هم تنیدگی بخش های مختلف فرآیندانعطاف پذیری کاهش می یابد، پس بین انتگراسیونوبدون انتگراسیون یک حدمجازوجود دارد و نباید فرآیند را بیش از اندازه پیچیده کرد. و این فن مهندسی است که مرز این حد مجاز را به ما نشان میدهد.[3]
وقتی انتگراسیون انجام می دهیم، از یک جریان گرم و یک جریان سرد در یک مبدل گرمائی فرآیند-فرآیند بهرهمی بریم و از گرمای یک جریان برای رفع نیاز جریان دیگر استفاده می کنیم پس این نوع مبدل ها فقط هزینه ساخت دارند. اما وقتی برای گرمایش و سرمایش از واحدهای پشتیبان کننده بهره می بریم هم هزینه های ساخت داریم هم هزینه های جاری.[3] مفهوم تکنولوژی پینچ براساس اصول ترمودینامیک می باشد، این تکنولوژی روشی سیستماتیک برای بهینه سازی انتگراسیون انرژی در یک فرایند ارائه می دهد.
پیشرفتهای مرتبط با این تکنیک در فرایند، در نتیجه استفاده از عملیات واحد پیشرفته نیست بلکه در اثر ایجاد طرح انتگراسیون حرارتی می باشد. یکی از مزایای مهم تکنولوژی پینچ نسبت به روشهای طراحی معمولی توانایی تنظیم هدف انرژی برای طراحی است.[3] هدف انرژی، حداقل انرژی نظری درخواستی برای کل فرایند می باشد. هدف اصلی این فن آوری مطابقت جریانهای گرم و سرد فرایند با شبکه ای از مبدلها 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 فرایند 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 فرایند فراهم شودو تنها با سرد کردن تجهیزات در دمایی زیر دمای پینچ از بین رود. چنین روشی، بازیافت گرما در فرایند 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 فن آوری پینچ باعث شکل گیری ایده های جامع تر یکپارچه سازی فرایند در فرایندهای شیمیایی که کارامدی هر دو گزینه جرم و انرژی بررسی شده است، می شود. گرچه انتگراسیون فرایند یک تکنولوژی نسبتا جدید بوده، اهمیت آن در طراحی فرایند باعث ادامه رشد آن به عنوان فرایندهای پیچیده تر شده است.همانطور 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 درواقع بدون تکمیل طراحی برای شبکه مبدل حرارتی تنظیم گردند. اهداف انرژی نیز می توانند برای تأسیسات حرارتی در سطوح مختلف دما مانند یخچال و سطوح تأمین گرمای بخار تنظیم شوند.
تجزیه و تحلیل پینچ، قوانین ترمودینامیکی را برای حصول اطمینان از اینکه اهداف انرژی درطول طراحی شبکه مبدل حرارتی بدست آمده است، فراهم می آورد4]و.[5 نقطه آغازین برای تجزیه و تحلیل تکنولوژی پینچ در فرایند، شناسایی تمامی جریان های فرایند که نیاز به گرم و سرد شدن دارند، می باشد. یعنی شناسایی جریان ها، سرعت جریان و ویژگی های حرارتی، تغییرات فاز و دامنه دما که از طریقآن ها باید گرم و سرد شوند، می باشد. این امر می تواند پس از اینکه تعادل جرم انجام شده و دما و فشار برای جریان های فرایند تثبیت شدند، انجام پذیرد. مقدار انرژی مصرفی می تواند به راحتی با استفاده از یک برنامه شبیه سازی شده یا با محاسبات سنتی ترمودینامیکی محاسبه شود.
ممکن است برخی از خدمات گرمایی در تحلیل شبکه گنجانده نشود، چراکه بطور مستقل از انتگراسیون انجام می پذیرد.[6] به عنوان مثال، گرمایش ریبویلر برج تقطیر و سرمایش کندانسور ممکن است به صورت مستقل از سایر خدمات گرمایی انجام پذیرد. گرچه چنین خدمات مستقلی همیشه باید برای قرارگرفتن درشبکه در نظر گرفته شود. تمامی جریان های فرایند که گرم می شوند، دمای آنها و میزان تغییرات آنتالپی متناسب با تغییرات دمای مربوط از تغییرات فاز، جدولبندی می شوند مقادیر به دست آمده باعث اجازه وضع دما درمقابل میزان آنتالپی برای ارائه یک منحنی مرکب از تمام جریانهای مورد نیاز یک منبع گرما می شود7]و.[8 اطلاعات و رویکردهای مشابه برای ارائه یک منحنی مرکب از جریان های سرد شده نیز استفاده می شود - شکل. - 1
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 فن آوری پینچ باعث شکل گیری ایده های جامع تر یکپارچه سازی فرایند در فرایندهای شیمیایی که کارامدی هر دو گزینه جرم و انرژی بررسی شده است، می شود. گرچه انتگراسیون فرایند یک تکنولوژی نسبتا جدید بوده، اهمیت آن در طراحی فرایند باعث ادامه رشد آن به عنوان فرایندهای پیچیده تر شده است.همانطور 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 درواقع بدون تکمیل طراحی برای شبکه مبدل حرارتی تنظیم گردند..[9]
