عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی فرایند جداسازی اتیلن به کمک تقسیم کردن خوراک به چند شاخه با استفاده از روش پیوستگی هموتوپی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-کاتالیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1784.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76896;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1784.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76896
- تاریخ دفاع
- ۰۴ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمد اسدالهی
- استاد راهنما
- فرهنگ جلالی فراهانی
- چکیده
- در این پایان نامه ضمن در نظر گرفتن ویژگی هایی همچون بیشینه کردن میزان محصول نهایی و حداقل کردن مصارف انرژی در واحدهای تولیدی، چیدمان های جدیدی برای فرآیندهای جداسازی اتان/اتیلن و شیرین سازی نفت خام معرفی شده است. یک راه متداول جهت کاهش مصرف انرژی در برج های تقطیر صنعتی پیش گرم یا پیش سرد کردن خوراک با استفاده از محصول بالا یا پایین برج است. به صورت تئوری و همانطور که نتایج شبیه سازی نشان می دهند ثابت شده است که در صورتیکه خوراک قبل از وارد شدن به داخل برج به دو شاخه تقسیم شده و تنها یکی از این شاخه ها با استفاده از محصولات برج پیش فرآوری شود می توان مصرف انرژی را تا بیش از %50 کاهش داد. در این مطالعه تاثیرات استفاده از تکنیک تقسیم خوراک جهت کاهش مصرف انرژی موردنیاز و هزینه های کلی سالیانه فرآیندهای جداسازی اتان/اتیلن و شیرین¬سازی نفت خام بررسی شده است. ابتدا جهت انتخاب بهترین شماتیک فرآیند مقایسه ای بین نتایج حاصل از روش تقسیم خوراک و روش های سنتی موجود با هدف میزان مصرف انرژی و میزان محصولات تولیدی انجام شده ست. در گام دوم بر اساس متغیرهای تاثیرگذار بر روی مصرف انرژی و میزان محصول تولیدی مساله ی بهینه سای فرآیند تعریف شده است. از مدل پیوستگی هموتوپی برای پیدا کردن بهترین فشار عملیاتی برج، تعداد سینی های تئوری مورد نیاز، بهترین نسبت تقسیم و بهترین محل ورود خوراک ها برای انجام یک جداسازی مشخص در یک برج چند خوراکه استفاده شده است. با استفاده از روش پیوستگی هموتوپی در نرم افزار MATLAB که یکی از بهترین روش ها برای حل دستگاه معادلات غیرخطی است و اتصال آن با نرم افزار شبیه سازی حالت پایای فرآیند ASPEN HYSYS بهینه ترین مقادیر برای متغیرهای تصمیم گیرنده محاسبه شده است. نتایج گویای این واقعیت هستند که در حالت استفاده از تکنیک تقسیم خوراک و بهینه شدن فرآیند با روش پیوستگی هموتوپی مصرف انرژی در برج تقطیر شیرین سازی نفت خام % 49.2 در قسمت جوش آور و در برج تقطیر جداسازی اتان/ اتیلن به ترتیب %24 و % 22 در قسمت های جوش آور و سرد کننده کاهش یافته است. در کل این پایان نامه یک طراحی و چیدمان بهینه شده را برای برج های گرم وسرد ارائه داده است که در صورت رعایت این رویه هزینه های جداسازی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
- Abstract
- This paper introduces a new arrangements for the design of ethane/ethylene separation and oil sweetening process featuring maximum crude oil recovery and minimum heating utility consumption in production plants. It is a common procedure to save energy in industrial distillation towers by preheating or precooling the feed with heat recovered from the bottom or top products. It will be demonstrated theoretically, and shown by simulation means, that if, before entering the unit, the feed is split into two streams, and only one of them is preprocessing, further savings of energy (up to 50%) can be achieved. In this study the effects of feed splitting technique were investigated in order to reduce the required duty and total annual cost (TAC). First a comparison between the results of the feed-splitting configurations and the conventional process in terms of total energy demand and the amount of products are carried out to determine the best scheme. In second step an optimization problem was defined based on the effective parameters affecting the duty and product recovery. The homotopy continuation model for finding the best split fraction ratio, optimal locations for the feeds, the number of trays required for a specified separation and the best operating pressure for a distillation column with multiple feeds are presented. By using homotopy continuation optimization method in MATLAB software, which is one of the best methods for solving of nonlinear equations, and connecting with ASPEN HYSYS steady state process simulator the optimum values for decision variables were calculated. It is observed that the best scheme of feed splitting technique in its optimized state leads to 49.2% reduction in energy demand in oil sweetening plant, 24% reduction in re-boiler and 22% reduction in condenser in ethane/ethylene separation unit in comparison with the conventional process. Generally, this paper provide a good optimized arrangement and design for oil sweetening process and if these criteria can be met, energy costs for distillation can effectively be reduced. Keywords: Distillation Tower, Feed Splitting, Optimization, Homotopy Continuation
