عنوان پایان‌نامه
انتگراسیون توربین گاز با فرآیند تولید متانول به منظور افزایش راندمان انرژی و اکسرژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1503.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65254
- تاریخ دفاع
- ۲۴ اردیبهشت ۱۳۹۳
- دانشجو
- مرجان آزادی
- استاد راهنما
- نسیم طاهونی
- چکیده
- امروزه یکی از مهم‌ترین موضوعاتی که توجه صنایع مختلف را به خود معطوف کرده است، استفاده‌ی موثر از انرژی و صرفه‌جویی در مصرف آن می‌باشد. صنایع پتروشیمی نیز از این قاعده مستثنی نمی‌باشد. از این رو لازم است تا راه‌کار‌های مناسبی جهت کاهش انرژی مصرفی فرآیندهای شیمیایی به کار گرفته‌شود. در این تحقیق واحد تولید متانول شرکت پتروشیمی زاگرس به عنوان مسئله‌ی نمونه انتخاب شده و ابتدا از طریق آنالیز ترکیبی پینچ و اکسرژی تحلیل فرآیند موجود از دیدگاه اتلاف انرژی و اکسرژی صورت گرفته است. محصول خروجی از راکتور سنتز متانول به جهت فشار بالا حاوی مقدار اکسرژی قابل توجهی می‌باشد که بنابر هدف اصلی این تحقیق با روش یکپارچه‌سازی توربین انبساطی با این جریان، از این محتوای اکسرژی برای تولید توان محوری استفاده شده‌است. این امر سبب شده که دمای جریان خروجی از توربین کمتر از مقداری باشد که پاسخ‌گوی نیازهای حرارتی جریان‌های موجود در حلقه‌ی سنتز متانول است. از این رو جهت جلوگیری از ایجاد خلل در موازنه‌ی حرارتی جریان‌های موجود، میزان سرویس جانبی گرم مورد نیاز واحد افزایش می‌یابد. در نهایت جهت جبران این افزایش، شبکه‌ی مبدل حرارتی واحد با استفاده از مفاهیم آنالیز پینچ مورد طراحی اصلاحی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده از این تحقیق بیان می‌کند که در فرآیند یکپارچه‌شده حدود 5/7 مگاوات توان خالص تولید شده‌است. همچنین هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه (توربین، کمپرسور و سطوح حرارتی) در مجموع برابر 2/18 میلیون دلار و میزان صرفه‌جویی سالیانه به طور تقریبی برابر با 1/6 میلیون دلار می‌باشد که با توجه به این مقادیر دوره‌ی بازگشت سرمایه حدود 3 سال محاسبه شده‌است.
- Abstract
- Nowadays, efficient use of energy is one of the most significant issues in different industries including petrochemical industries. Hence, it is essential to apply convenient strategies to reduce energy consumption in chemical processes. Methanol production plant of Zagros Petrochemical Complex is selected as a case study in this research. The existing plant is first evaluated with combined pinch and exergy analysis from exergetic dissipation point of view. Owing to high temperature and pressure of reactor outlet stream, methanol synthesis reactor products contain considerable content of exergy. According to main purpose of present survey, the available content of exergy is used for power production by integration of a turbine expander with methanol reactor product. Utilization of reactor product’s high pressure in turbine causes the temperature of turbine outlet stream to be lower than required value for heating demands of existing streams in methanol synthesis cycle. Therefore, to keep the stream thermally balanced, required hot utility of process is increased and to compensate this increment the heat exchangers network of process is retrofitted based on pinch analysis concepts. The results display that in gas turbine integrated scheme, approximately 7.5 MW net power is produced. Also, total investment of turbine, compressor and heat exchangers area equals to 18.2×106 US$ and annual saving value is about 6.1×106 US$/Yr. Based on economic data, payback period is estimated to be 3 years.
