بخشی از مقاله
چکیده
در واحد اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام، به منظور جداسازي اتان از خوراك ورودي، از یک برج که شامل 32 سینی میباشد استفاده میشود. در بخش پایینی برج اتان زدا به منظور خنک سازي محصول خروجی از ریبویلر - یصه - از یک کولر هوایی استفاده میکنند.
در این مقاله یکپارچه سازي انرژي - انتگراسیون حرارتی - براي واحد اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام صورت گرفته و روشی با هدف کاهش مصرف انرژي براي آن ارائه گردید. نتایج حاصل از شبیه سازي با نرم افزار نشان داد که در صورت استفاده از روش پیشنهادي میزان برق مصرفی در کولر هوایی فوق الذکر 100 درصد و میزان مصرف بخار در ریبویلر 12/3 درصد کاهش خواهد یافت. به منظور بررسی توجیه پذیري اقتصادي روش ارائه شده، برآورد اقتصادي براي آن صورت گرفت و مشخص شد که در صورت استفاده از روش پیشنهادي سالانه 877101 دلار سرمایه برگردانده میشود.
-1 مقدمه
بکار گیري روش هاي خاص به منظور تعیین راه حل موثر و اقتصادي یک مسئله در یک فرایند را بهینه سازي می گویند
بهینه سازي از عمده ترین ابزار تصمیم گیري در صنایع می باشد، بهینه سازي با انتخاب بهترین جواب یا راه حل از میان جواب هاي محتمل با بکارگیري روش هاي موثر کمی سر و کار دارد . البته رایانه و نرم افزارهاي مرتبط با موضوع، محاسبات لازم را امکان پذیر و با حداقل هزینه انجام می دهند
حفظ انرژي در طراحی یک واحد شیمیایی همواره یکی از مهمترین موارد مورد توجه می باشد به علاوه تعین کمترین مقدار انرژي گرمایی و سرمایی مورد نیاز یک پروسه از اصلی ترین محاسبات براي تعین مقدار ذخیره انرژي است بنابراین انتگراسیون حرارتی - یکپارچه کردن انرژي - یکی از عوامل مهم در طراحی هاي اقتصادي می باشد . [2] نام تکنولوژي پینچ براي پژوهشگران و دانشمندان فعال در عرصه بهینه سازي مصرف انرژي شناخته شده و آشناست . این تکنولوژي براي تحلیل و بررسی شبکه مبدل هاي حرارتی به منظور کاهش مصرف انرژي استفاده می شود .
پژوهشگران به منحنی ترکیبی بعنوان ابزاري مهم در بازیافت انرژي پرداختند . تاکید آن ها بر نقطه پینچ بعنوان نقطه کلیدي در بازیافت انرژي بود و به همین علت نام تکنولوژي پینچ را براي آن انتخاب نمودند . تا به امروز تکنولوژي پینچ پیشرفت هاي زیادي نموده است و علاوه بر شبکه مبدل هاي حرارتی براي بهینه سازي برج هاي تقطیر و کوره ها استفاده می شد
-2 شرح فرایند
واحد اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام
در واحد اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام، به منظور جداسازي اتان از سایر هیدروکربن ها از یک برج که شامل 30 سینی - بدون در نظر گرفتن ریبویلر و کندانسور - و کندانسور کاملا برگشتی می باشد، استفاده می شود . فشار عملیاتی بالا و پایین برج بترتیب 2750 و 2764 کیلو پاسکال می باشد . بخار خروجی از بالاي برج با دماي 6/2 درجه سانتیگراد به منظور چگالش به کندانسور وارد شده و در تبادل حرارت با مبرد پروپان در فشار ثابت تا دماي 5/6 درجه سانتیگراد سرد می شود .
خروجی از کندانسور وارد جدا کننده دو فازي شده و فاز بخار و مایع از یکدیگر تفکیک می شوند . خروجی از بالاي جدا کننده محصول اتان می باشد - جدول شماره - 1، مایع خروجی نیز پس از عبور از پمپ به سینی اول - شماره گذاري از بالا به پایین - برگردانده می شود . در پایین برج به منظور تامین گرماي مورد نیاز بخش دفع از بخار فشار پایین استفاده می شود - شرایط در جدول شماره . - 2 البته به دلیل نداشتن شرایط بخار ورودي به ریبویلر، از شرایط معمول بخار فشار پایین در منابع معتبر استفاده شد.
خروجی از پایین برج اتان زدا با دماي 100/7 درجه سانتیگراد به کولر خنک کننده محصول پایین - شکل شماره - 1 ارسال می شود . در کولر هوایی مذکور محصول پایین برج اتان زدا - یصه - تا دماي 50 درجه سانتیگراد خنک می شود .
جدول : 1 ترکیب محصول بالاي برج
جدول : 2 شرایط بخار ورودي به ریبویلر
شکل : 1 شماتیک شبیه سازي برج اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام
-3 بیان مسئله و ضرورت انجام تحقیق
یکی از معایب طراحی واحد اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام را می توان عدم استفاده از تکنیک هاي مرتبط با مبحث بهینه سازي انرژي از جمله اصلاح شبکه مبدل حرارتی دانست، که منجر به تحمیل هزینه هاي بسیار زیاد و هدر رفت سرمایه می شود . این در حالی است که می توان با یکپارچه سازي انرژي - انتگراسیون حرارتی - بر هزینه هایی از این دست فائق آمد .
بطور کلی می توان ضرورت تحقیق را کاهش مصرف انرژي در این واحد دانست . بر اساس قیمت هر کیلووات ساعت برق [5]، هزینه سالایانه مصرف برق در کولر هوایی فوق الذکر با توجه به انرژي مصرفی در آن که برابر با 1806 کیلووات می باشد - نتایج شبیه سازي - ، معادل با 866880 دلار برآورد و هزینه بخار مصرفی در ریبویلر نیز بر همین اساس [5] سالانه 82988 دلار محاسبه گردید . که مطمئنا می توان با استفاده از روش هاي مبتنی بر بهینه سازي انرژي این هزینه ها را کاهش داد .
-4 روش ارائه شده با هدف کاهش مصرف انرژي در واحد اتان زدایی پالایشگاه گاز ایلام
به منظور ارائه روشی که بتواند با صرف کمترین هزینه سرمایه گذاري بیشترین کاهش مصرف انرژي را در پی داشته باشد، ابتدا فرآیند فعلی را با استفاده از شبیه سازهاي تجاري - شبیه سازي کلی فرآیند -
- شبیه سازي و طراحی مبدل هاي حرارتی - ، شبیه سازي نموده و در گام بعدي یک سناریو مناسب جهت استفاده از انرژي جریان هاي فرآیند تعریف گردید . پس از بررسی تمام جریان هاي موجود در فرآیند مشخص گردید که جریان خوراك داراي دماي بسیار مطلوبی بوده و می توان از آن به منظور کاهش دماي جریان محصول پایین برج - شکل شماره - 2 استفاده نمود که در این صورت علاوه بر کاهش 100 درصدي مصرف برق در کولر هوایی، میزان مصرف بخار در ریبویلر برج اتان زدا نیز 12/3 درصد کاهش می یابد
جهت استفاده از انرژي جریان هاي مذکور، بهترین راه استفاده از یک مبدل حرارتی - سایزینگ در جدول شماره - 4 پوسته – لوله می باشد . به این ترتیب که جریان خوراك و محصول خروجی از پایین برج در مبدل حرارتی طک؟غهلاطxک لاطغطژ - شکل شماره - 2 در تبادل حرارت قرار گرفته که در نتیجه، دماي جریان خوراك به 52 درجه رسیده 10 - درجه افزایش دما و کاهش بار حرارتی ریبویلر - و دماي محصول پایین برج تا 50 درجه سانتیگراد کاهش می یابد
