اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی واحد تقطیر پالایشگاه تهران – شیمی

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی شیمی
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:202
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی واحد تقطیر پالایشگاه تهران – شیمی

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده …………الف

فصل اول
مقدمه ای بر اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی ………..۲

گزینه های اصلاح در شبکه مبدل های حرارتی……..۳

افزایش مبدلهای حرارتی …………۳

آرایش مجدد مبدلهای حرارتی ………….۴
تغییر در جریان مبدلها …………….۴

اضافه کردن سطح به مبدلهای موجود و یا تغییر در واحدهای جانبی ……۴

روشهای موجود در اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی اصلاح شبکه بصورت یک طرح جدید (اصلاح کامپیوتری) ……۵

اصلاح شبکه بوسیله بازبینی مستقیم آن ……………۵

اصلاح شبکه با استفاده از تکنولوژی Pinch ….ا……..۶

فصل دوم
مروری بر اصول تکنولوژی Pinch …ا….۹

جدول روند نمای مسأله …………۹

ایجاد بازه دمایی ……………۹

محاسبه آنتالپی خالص برای هر بازه ……….۱۰

آنالیز آبشاری ………………۱۰

مثال ۱-۲ …………….۱۱

مفهوم Pinch….ا……….۱۳

قوانین طلایی Pinch ….ا…..۱۳

روش طراحی Pinch ……ا…..۱۶

تقسیم جریان ها …………….۲۰

منحنی ترکیبی ………………۲۴

منحنی ترکیبی جامع ………………۲۹

انتخاب واحد پشتیبانی …………..۳۲
روغن داغ در گردش ………………۳۲

کوره …………..۳۳

در جات آزادی مستقل در کوره ……..۳۸

مسائل آستانه ای ………….۳۹

فصل سوم
Total cost targeting ….ا…….۴۳

هدفگذاری تعداد واحدهای مبدل……….۴۳

حداقل تعداد واحدها در کل شبکه …………….۴۴

هدف یابی تعداد واحدها برای شبکه MER…….ا……..۴۵

هدف یابی تعداد واحدها برای انتقال حرارت عمودی …..۴۵

تعداد حلقه ها در یک شبکه ……..۴۵

هدفگذاری مساحت مبدلهای حرارتی ………..۴۵

هدفگذاری برای تعداد پوسته ها ……….۵۲

مثال ۱-۳ …………….۶۱

هزینه کلی سالیانه………….۶۹

هزینه عملیاتی (واحد پشتیبانی) ………۷۰

فصل چهارم
هدف یابی در متد Pinch برای بهبود شبکه مبدلهای حرارتی …………۷۲

فلسفه هدف یابی
بهینه سازی هدفمند براساس رابطه هزینه ـ انرژی ……..۷۹

بهترین نقطه برای طراحی روی منحنی((AREA_ENERGY …ت….۸۰

بهترین مسیر برای اصلاح شبکه موجود کدام است ……۸۱

روش هدف یابی …………….۸۵

تعیین مسیر بهینه سازی با استفاده از (α) …ا……۸۶
برآورد هزینه های سرمایه گذاری و میزان ذخیره سازی انرژی در اصلاح شبکه…………..۸۹

ابزار و روش طراحی ……………..۹۳
بررسی مبدلهای عبوری از Pinch …ا….۹۳

منحنی نیروی محرکه …………….۹۴

دیدگاه اول …………..۹۷

دیدگاه دوم ………….۹۸

دیدگاه سوم …………۹۸

دیدگاه چهارم ……………….۹۹

دیدگاه پنجم …………۹۹

 

دیدگاه ششم ……….۱۰۰

تحلیل مسائل باقیمانده ………….۱۰۱

سطح حرارتی باقیمانده ………….۱۰۴

تغییر موقعیت مبدلهای حرارتی ………۱۰۷

انتقال عمودی ……………..۱۰۹

انتقال افقی …………..۱۰۹

انطباق T∆ و تغییر نسبت Cp ها……..۱۱۱

نتیجه گیری ………….۱۱۳

طراحی ………………..۱۱۵

تحلیل مبدلهای موجود ………….۱۱۵
تصحیح مبدلهای نامناسب ……..۱۱۶

جایگذاری مبدلهای جدید ……….۱۱۷

اعمال تغییرات ممکن در طرح …………۱۱۹

فصل پنجم
معرفی شرکت پخش و پالایش تهران ………۱۲۱

شرح فرایند واحد تقطیر شمالی پالایشگاه تهران…………۱۲۱

واحد تقطیر اتمسفریک……………۱۲۳

واحد تقطیر در خلاء ……………..۱۲۹

قسمت تثبیت و تفکیک بنزین …………..۱۳۴

فصل ششم
محاسبات و نتایج …………۱۳۶

استخراج داده ها…………….۱۳۷

ضریب انتقال حرارت در Tube …..ا…….۱۳۷

ضریب انتقال حرارت در Shell ….ا……..۱۳۸

هزینه سرمایه گذاری ……………..۱۴۲

هدف یابی پروژه …………..۱۴۲

داده های هزینه …………….۱۴۳

هزینه های عملیاتی…………۱۴۳

محاسبه بازده سطح شبکه فعلی …….۱۴۷

رسم منحنی Area-Energy…..ا…….۱۴۹

محاسبه میزان صرفه جویی انرژی و میزان مساحت اضافی ……….۱۵۳

تحلیل اقتصادی صرفه جویی برحسب میزان سرمایه گذاری …………۱۵۴

تعیین T min∆هدف ……………..۱۵۹

تحلیل شبکه مبدلهای فعلی ……………..۱۶۱

مرحله اشکال زدایی ………۱۶۶

نتایج اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی ……….۱۶۷

نتیجه گیری و پیشنهادات ……….۱۷۲

علائم و نشانه ها و اختصارات ………..۱۷۸

مراجع ………..۱۸۳

چکیده لاتین ………..۱۸۷

چکیده :
کارکرد شبکه مبدلهای حرارتی تأثیر بسزایی در مصرف انرژی دارد تکنولوژیpinch روش طراحی مؤثری را بـرای پـروژه هـای جدید و اصلاحی ارائه مینمایداز جمله فرآیندهای مهم واحد تقطیر میباشد که اولین فرایند در پالایشگاهها محسوب مـیشـود بنابراین بایستی به دنبال بهبود و افزایش کارایی آن باشیم.  اطلاعات پس از استخراج از جریانهای موجود مورد بررسی قرار گرفته مجموعًاً شامل۳۷ جریان هستیم که۲۵ جریـان گـرم و۱۲ جری ان سرد میباشد و اطلاعات اقتصادی جزو ملزومات کـار اسـت از روش رانـدمان سـطح بـرای بدسـت آوردن مراحـل هدفگذاری و طراحی استفاده می شود برای مرحله اشکال زدایی از نرم افزار معروف Aspen pinch استفاده نمـودهایـم طراحـی موجود با استفاده از اثر متقابل هزینه های اصلی و انرژی بهبود می یابد. مقدار مصرف تأسیاست گرم برابر kw128561 می باشد و  راندمان سطح حرارتی برای طراحی موجود برابر۷/۰ است از روش راندمان سطح مقدار Tmin∆ بهینه برابـر C ْ۱۴ بدسـت می آید.  برای اصلاح شبکه از این اختلاف دمایی استفاده مینمائیم و ابتدا مبدلهایی که باعث هدر رفتن انرژی و عبـور انـرژی ازpinch  میشوند را مشخص نموده و در نهایت کار را با تغییراتی در فرایند آغاز مینمائیم که این تغییرات شامل اضافه کـردن مبـدلهای جدید، جابه جایی مبدلها و تعویض جریانها می باشد.

مقدمه :
بعد از بحران انرژی در دهه ۸۰ به طراحی بهینه فرآیند توجه بیشتری شـده اسـت یکـی اززمینههایی که در آن موفقیت چشم گیری حاصل شده است انتگراسیون فرآیند بوده اسـت.  از طرفی تکنولوژیPinch نشان داده است که یکپارچه سازی خوب فرایند، بواسطه سادگیطراحی تأسیسات و استفاده درست از انرژی و سرمایه، مفید و نافع میباشـد . روشpinch مکمل روشهای قبلی است و تحت عنوان Retrofit by pinch method نام گرفته در ایـن روشاصلاح شبکه براساس مفاهیم فیزیکی و تحلیلهای ترمودینامیک استوار اسـت و بـه طـراحاجازه میدهد که بتواند تغییرات اعمال شده در شبکه را کنترل و آنـرا بـه سـمت طرحهـایعملی هدایت نماید استفاده از این روش در پروژههای صنعتی زمانیکه انرژی در درجه اولاهمیت قرارداشته باشد به صرفهجویی قابل توجهی منجر میشود. یک کار دیگر که در ایـنزمینه انجام شده است، اهداف هزینه سرمایهگذاری را با اهداف انرژی ترکیب میکند و ایـنکار حتی به صرفه جویی بیشتری منجر می شود.

نتیجه گیری و پیشنهادات:
نتایج کامل اصلاح شبکه در جدول (۹ـ۶) ارائه شده است همانطوری که ملاحظه میشود هیچ جریانی تقسیم نشده است و تغییرات اعمال شده در شبکه آنچنان گسترده و پیچیده نمیباشد. کاهش بار حرارتی کوره های موجود در واحد تا حد موردنظر صورت گرفته است: کولرهای هوایی ۱۶۰، ۱۲۰، ۱۶۱، ۱۰۲ از شبکه حذف شدهاند و ۱۶ مبدل جدید مجموعاً با سطح حرارتی ۲m 56/13840 در شبکه نصب شده است و میزان کل مساحت اضافی (A∆) برابر ۲m 62/15050 می باشد و کل سطح حرارتی موجود در شبکه بعد از اصلاح برابر ۲m 73/19868 می باشد و میزان سرمایه گذاری برای مبدلهای جدید بکار رفته در شبکه اصلاح شده برابر $ ۶/٣۵٣٨٧٠٧ است و به ازای این مقدار سرمایهگذاری به میزان kw 1/39851 صرفهجویی در میزان انرژی برابر yr$ 67/2485564 می باشد. و زمان برگشت سرمایه ۶/۱ سال میباشد و مقدار α از ۷/۰ به ۸/۰ افزایش یافته است. اگر مقایسه ای بین نتایج بدست آمده از اصلاح شبکه مبدلها با حداقل مقادیر موجود در Tmin =14oC∆ انجام دهیم ملاحظه می گردد که بار حرارتی هیترها به مقادیر target نزدیک می باشد در حالی که سطح حرارتی شبکه اصلاح شده بسیار دور از مقدار target است. دلیل اصلی آن این است در طرح شکل اصلاح شده، با توجه به اینکه راندمان سطح حرارتی مبدلهای موجود نزدیک به یک نمیباشد و سطح حرارتی موجود کاملاً در شبکه مورد استفاده قرار نگرفته است، برای کاهش بار حرارتیکوره ها لازم است مقداری سطح حرارتی جدید در شبکه اضافه شود و سطح حرارتیجدید اضافه شده حداقل سطح حرارتی لازم برای کاهش بار حرارتی کوره به میزان مورد نظر می باشد.
موقعیت نهایی شبکه پس از اصلاح در شکل ۹-۶ نشان داده شده است.
لازم به ذکر است که در هر طرح اصلاح (Retrofit) معمولاً جهت اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی لازم است مقداری سطح حرارتی جدید به شبکه افزوده گردد افزایش سطح حرارتی جدید به شبکه ممکن است به دو صورت انجام پذیرد.
۱- به صورت سری با سطح موجود در شبکه قرار گیرد. در این حالت به علت افزایش افت فشار جریانات لازم است پمپهای اضافی در شبکه نصب گردد.
۲- بصورت موازی با سطح موجود در شبکه قرار گیرد در این حالت به علت تقسیم جریانها و کاهش عدد رینولدز ضریب انتقال حرارت جریان کاهش یافته و لذا سطح حرارتی موردنیاز افزایش می یابد.
نظر به اینکه سرمایه گذاری طرحهای Retrofit عموماً بصورت سطح حرارتی اضافی مورد نیاز بیان می شود. بنابراین جهت درنظرگیری هزینههای فوق لازم است هزینه نصب پمپ های جدید را به صورتی به هزینه سطح حرارتی تبدیل نموده و به همین دلیل باید رابطه ای بین افت فشار و ضریب انتقال حرارت جریان داشته باشیم Jegede با استفاده از تعاریف افت فشار در لوله ها، ضریب انتقال حرارت جریان برای سیالات داخل لوله، که باتقریب برای سیالات داخل پوسته نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد به صورت زیر ارائهنموده است:
۵٫۳P = K ∗A∗hi∆سپس با استفاده از این معادله توانست مقدار سطح اضافی مورد نیاز، ناشی از اثرات افت فشار را محاسبه نماید. بدین ترتیب با افزایش این سطح حرارتی اضافی به سطح حرارتی شبکه موجود، موقعیت شبکه موجود (نقطهX) تغییریافته و راندمان سطح حرارتی کاهش می یابد. بعد از Jegede Polley و Panjeh Shahi با بکارگیری این معادله برای سیالات داخل لوله و تصحیح آن برای سیالات داخل پوسته تعریف جدیدی برای راندمان مبدلها از نظر افت فشار ارائه نمودند و بدین ترتیب توانستند با استفاده از این تعریف موقعیت منحنی (A-E) را تغییر داده و اثرات ناشی از افت فشار را روی منحنی Targeting اعمال نمایند. با بکارگیری این تعریف نه تنها می توان مبدلهای نامناسب از نظر افت فشار را تشخیص داده و نسبت به تصحیح آنها اقدام کرد بلکه میتوان در مورد نصب مبدلهای جدید نیز، از نظر افت فشار تصمیم گیری نمود.
نظر به اینکه در پایان نامه حاضر اولاً تمامی اطلاعات مربوط به افتفشار جریانها و مشخصات ژئومتریک مبدلها در اختیار نمیباشد و ثانیاً هدف اساسی کاهش بار حرارتی هیترها بخصوص کوره ۲H-101 می باشد. لذا از اثرات افت فشار در منحنی Targeting صرف نظر شده است. تنها مشکل اصلی در ارتباط با افت فشار ممکن است در نصبمبدلهای جدید بوجود آید. زیرا نصب مبدلهای جدید روی یک جریان احتمالاً مسائلی رااز نظر افت فشار در شبکه ایجاد خواهد کرد که برای جبران آن دو راه وجود دارد: یا باید تغییراتی در آرایش شبکه مبدلها ایجاد شود و یا باید پمپ جدیدی در شبکه نصب شود.
درصورتیکه بخواهیم آرایش شبکه مبدلها را عوض نمائیم ممکن است بتوانیم مسأله افت فشار را حل نمائیم ولی هیچ تضمینی نیست که بتوانیم محدودیت های دیگر اصلاح، ازجمله حفظ ساختمان شبکه موجود را رعایت کنیم و ازطرفی با نصب پمپهای جدید گرچه مسأله افت فشار حل میشود ولی از طرفی سرمایهگذاری طرح زیاد شده و زمان برگشت سرمایه افزایش می یابد بنابراین باتوجه اینکه حفظ ساختمان شبکه مبدلها و کاهش بار حرارتی هیترها به میزان مشخص شده بسیار مهمتر می باشد لذا نصب پمپهای جدید محتمل تر خواهد بود در این صورت باید هزینه نصب پمپهای جدید با توجه به افت فشار مبدلهای جدید محاسبه شده و به میزان سرمایه گذاری طرح اضافه گردد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط