بخشی از مقاله
چکیده
در مقاله حاضر چیدمان برجهاي تقطیر براي به دست آوردن بهترین چیدمان از لحاظ مصرف انرژي براي جداسازي جریانهاي پنج جزیی مورد بررسی قرار گرفته است. تمامی 14 چیدمان منطقی موجود شبیه سازي شده و میزان مصرف انرژي براي هریک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که براي جداسازي، بهتر است ابتدا مواد سنگینتر از جریان جدا شده و سپس مواد سبکتر جدا گردند.
چیدمان شماره 14 داراي کمترین میزان مصرف انرژي در بین تمامی چیدمانهاست. این مورد به این علت است که با جداسازي هگزان، هپتان و اکتان در مرحله اول میزان جریان ورودي به برجهاي بعدي نسبت به چیدمانهاي دیگر کمتر میشود و این عامل باعث کمتر شدن میزان انرژي مصرفی در برج میگردد. دلیل دیگر، جداسازي اجزاي سنگین در یک برج است و این اجزاي سنگین نسبت به چیدمانهاي دیگر در تعداد برجهاي کمتري حضور دارند.
۱ مقدمه
برجهاي عملیات تقطیر یکی از رایج ترین واحدها در صنایع فرایندي و در عین حال پرخرج ترین واحد از نظر میزان مصرف انرژي هستند استفاده از چند مرحله تقطیر پشت سرهم در جداسازي یک مخلوط چند جزئی به اجزاي سازنده روشی شناخته شده در صنعت می باشد.
انتخاب ترتیب این جداسازي ها از اهمیت زیادي در کاهش هزینه هاي مربوط به کل فرایند برخوردار است. کاهش مصرف انرژي در عملیات تقطیر، امروزه در کاهش قیمت تمام شده محصولات نیز میتواند بسیار موثر باشدح هر یک از برجها در چیدمان، یک جریان ورودي را به جریان بالا و پایین برج جداسازي میکنند. جریان سنگین تر از پایین و جریان سبک تر از بالاي برج خارج می شوند. معمولا براي جداسازي تعداد ش ماده در یک مخلوط لازم است از ذسش برج استفاده شود
براي جداسازي پنج ماده از یکدیگر باید از چهار برج استفاده کرد. یک راه براي انتخاب بهترین حالت قرارگیري برج ها به دست آوردن میزان انرژي مصرفی و هزینه آن براي هر یک از این چیدمان ها است. چیدمانی که کمترین هزینه را دارد، می توان بهترین چیدمان در نظر گرفت
با افزایش تعداد اجزا در جریان ورودي تعداد چیدمانهاي متفاوت براي جداسازي جریان به شدت افزایش میابد و در نتیجه یافتن بهترین چیدمان از لحاظ مصرف انرژي سختتر میگردد بزسخم. براي به دست آوردن تعداد چیدمانهاي منطقی موجود می توان از معادله ؟غطف استفاده کرد که در این معادله، ح تعداد چیدمانها و غ تعداد اجزاي موجود است. بنابراین براي جریان هاي پنج جزیی 14 چیدمان مختلف وجود دارد. تمامی چیدمان هاي موجود در شکل - 1 - نشان داده شده اند.
در چیدمان شماره 1 در هر مرحله سبک ترین جزء جدا میگردد. در برج اول هگزان، در برج دوم هپتان، در برج سوم اکتان و در برج چهارم نونان و دکان جدا می گردند. در چیدمان شماره 2 در برج اول هگزان، در برج دوم هپتان، در برج سوم دکان و در برج چهارم اکتان و نونان جدا می گردند. چیدمان هاي شماره 3 و 4 نیز تشابه زیادي با این دو چیدمان دارند. در چیدمان شماره 5 در مرحله اول هگزان جدا می شود. در برج دوم جریان خروجی از بالاي برج شامل هپتان و اکتان است و جریان خروجی از پایین برج شامل نونان و دکان است. در برج سوم هپتان و اکتان و در برج چهارم نونان و اکتان از یکدیگر جدا می گردند.
شکل - 1 - انواع چیدمانهاي جداسازي جریانهاي پنج جزئی
در چیدمان شماره 6 در هر مرحله سنگین ترین جز جدا می گردد. در برج اول دکان ، در برج دوم نونان ، در برج سوم اکتان و در برج چهارم هپتان و هگزان جدا می گردند. در چیدمان شماره 7 در برج اول دکان ، در برج دوم هگزان ، در برج سوم نونان و در برج چهارم هپتان و اکتان جدا می گردند. چیدمان هاي شماره 8 و 9 نیز تشابه زیادي با این دو چیدمان دارند. در چیدمان شماره 10 در مرحله اول دکان جداسازي می گردد. در برج دوم جریان خروجی از بالاي برج شامل هگزان و هپتان است و جریان خروجی از پایین برج شامل اکتان و نونان است. در برج سوم هگزان و هپتان و در برج چهارم اکتان و نونان از یکدیگر جدا می شوند.
در چیدمان شماره 11 در مرحله اول جریان به دو قسمت تقسیم می شود. خروجی بالاي برج شامل هگزان و هپتان و خروجی پایین برج شامل اکتان، نونان و دکان است. خروجی بالاي برج وارد برج دوم شده و هگزان و هپتان از یکدیگر جدا می شوند. خروجی پایین برج وارد برج بعدي می گردد، در این برج اکتان جدا می شود و جریان دیگر براي جداسازي نونان و دکان به برج بعدي فرستاده می شود.
در چیدمان شماره 13 نیز در مرحله اول جریان به دو قسمت تقسیم می شود. خروجی بالاي برج شامل هگزان، هپتان و اکتان است و خروجی پایین برج شامل نونان و دکان است. خروجی پایین برج وارد برج دوم شده و نونان و دکان از یکدیگر جدا می گردند. جریان خروجی از بالاي برج وارد برج بعدي می گردد، در این برج هگزان جدا می شود و جریان دیگر براي جداسازي هپتان و اکتان به برج بعدي فرستاده می شود. چیدمان شماره 14 مشابه چیدمان شماره 13 است. تفاوت این دو چیدمان در این است که در چیدمان 14 در قسمت خروجی از بالاي برج دوم ابتدا اکتان جدا می گردد و در نهایت هگزان و هپتان از یکدیگر جدا می گردند.
۲ شبیه سازي
براي شبیه سازي برج ها از نرمافزار حلاحلاد شغبحA استفاده شده است. براي هر یک از برج ها طراحی جزئیات انجام گرفته است. براي بررسی انواع روش هاي جداسازي هاي پنج گانه از جریان نشان داده شده در جدول - 1 - استفاده شده است.
