عنوان پایان‌نامه
آنالیز پینچ هیدروژن در واحدهای پتروشیمی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1080.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 51120
- تاریخ دفاع
- ۰۵ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- مصطفی شریعتی
- استاد راهنما
- محمدحسن پنجه شاهی, نسیم طاهونی
- چکیده
- طی دهه اخیر، مدیریت هیدروژن در پالایشگاهها با استفاده از انتگراسیون فرآیند و بویژه با استفاده از آنالیز پینچ مورد توجه فراوانی قرار گرفته است. از سوی دیگر، اهمیت هیدورژن به عنوان یکی از پرمصرف¬ترین گازهای صنعتی در واحدهای پتروشیمی نیز، آنالیز پینچ را به عنوان گزینه¬ای برای مدیریت هیدروژن در مجتمع¬های پتروشیمی مطرح می¬کند. بدلیل اینکه اغلب کارهای انجام شده تاکنون در مورد شبکه¬های هیدروژن پالایشگاهها بوده است، در این پایان نامه آنالیز پینچ در شبکه های هیدروژن موجود در مجتمع های پتروشیمی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا، آنالیز پینچ هیدروژن به عنوان یکی از پرکاربردترین ابزارهای انتگراسیون فرآیند به منظور مدیریت شبکه هیدروژن معرفی و استفاده شده است. سپس در این مطالعه شبکه هیدروژن به صورت جامع¬تری در نظر گرفته شده و در واقع واحد تولید هیدروژن و تجهیزات موجود در این واحد نظیر خالص ساز و کمپرسور به عنوان بخش¬هایی از شبکه هیدروژن لحاظ شده اند. یک روش هدف گذاری مفهومی بدین منظور توسعه یافته است و به منظور ارائه عملکرد روش هدف¬گذاری پیشنهاد شده، مطالعات موردی بر روی شبکه¬های هیدروژن موجود در دو واحد پتروشیمی نمونه انجام شده است. نتایج حاصل از هدف¬گذاری کاهش قابل توجهی در میزان هیدروژن مصرفی را نشان می¬دهد. در مسأله نمونه اول 7/16% و در مسأله نمونه دوم 6/24% کاهش در میزان هیدروژن مورد نیاز مشاهده می¬شود. هم¬چنین در ادامه، بنا به ضرورت، مدل ریاضی این شبکه هیدروژن نیز معرفی شده و به منظور نزدیک کردن شبکه هیدروژن به یک شبکه واقعی و در نظر گرفتن محدودیت¬های موجود، بهینه-سازی ریاضی نیز صورت پذیرفته است. ابتدا برای در نظرگرفتن واحد تولید هیدروژن به عنوان بخشی از کل شبکه، یک ابرساختار در این کار ارائه شده است و شبکه هیدروژن مدل شده با توجه به این ابرساختار بهینه سازی شده است. نتایج حاصل از بهینه سازی ریاضی شبکه هیدروژن نشان می¬دهد که با اضافه کردن یک کمپرسور و همچنین استفاده از ظرفیت اضافه کمپرسور واحد ریفرمر، می¬توان با کمترین هزینه به مقدار حداقل هیدروژن مورد نیاز پیش بینی شده از طریق هدف¬گذاری رسید. واحدهای پتروشیمی موجود در مجتمع پتروشیمی نوری (برزویه) و نیز مجتمع پتروشیمی پردیس واقع در منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس به عنوان موارد مطالعاتی در این تحقیق استفاده شده¬اند. ابتدا روشهای فوق بر روی شبکه هیدروژن مجتمع نوری به طور مجزا اعمال شده و سپس بر روی شبکه هیدروژن یکپارچه مجتمع¬های نوری و پردیس انجام گردیده است.
- Abstract
- Hydrogen is an important gas in petroleum refineries and petrochemical complexes. In petrochemical complexes, hydrogen is produced as a byproduct and mostly sent to fuel system. Therefoe, hydrogen integration to make the most efficient utilization of hydrogen is of great importance. A few works have been reported in literature to improve hydrogen network for petrochemical complexes. So, this work is aimed to investigate hydrogen network through petrochemical complexes. In this thesis, hydrogen pinch analysis is applied as one of the most powerful methods for process integration in hydrogen network. Since hydrogen plant is considered as an external resource in hydrogen network, it is impossible to take advantage of purification unit and compressor embedded in hydrogen plant.Therefore, in this work, hydrogen plant is regarded as a part of the whole network. By this change, conventional approaches are not practical anymore. Hence, an optimization-based targeting approach called automated targeting approach is modified to reach this purpose. The reason of these modifications is that some sources through the network are changing in accordance with fresh hydrogen resource. Besides, in this thesis, mathematical optimization is carried out to consider the pressure constraints and existing compressors. The superstructure introduced in this work includes hydrogen plant as a part of the whole hydrogen network. So, the modifications mentioned earlier are considered in optimization approach as well. Ultimately, the modified techniques are used for industrial case studies through petrochemical complex hydrogen networks.
