بهینه سازی و انتگراسیون حرارتی شبکه مبدل های حرارتی واحد آمونیاک مجتمع پتروشیمی شیراز

در طراحی شبکه مبدل های حرارتی، معمولا طراح انعطاف پذیری عملیاتی بالایی را در طرح ارائه شده در نظر می گیرد. با این وجود برخی از تغییراتی که پس از طراحی در شرایط عملیاتی فرایند رخ می دهد، لزوم اصلاح شبکه موجود را مشخص می کند. هدف از اصلاح شبکه، طراحی شبکه ای اقتصادی با در نظرگرفتن محدودیت های عملیاتی و متناسب با شرایط عملیاتی جدید می باشد. دو روش رایج در اصلاح و بازبینی شبکه، روش طراحی پینچ و روش برنامه نویسی ریاضی می باشند. روش پینچ زمان بر بوده و براساس تجربه و قضاوت طراح و با رویکردی دستی به حل مسئله می پردازد. در حالی که روش برنامه نویسی ریاضی سریع تر بوده و اعمال سلیقه طراح در آن کمتر می باشد. این روش با رویکردی دقیق به دنبال بهینه ترین جواب برای اصلاح شبکه می باشد. در این تحقیق از ترکیب دو روش بهینه سازی ریاضی و روش پینچ، که براساس تحلیل ترمودینامیکی و طراحی کاربردی می باشند، جهت اصلاح یک واحد تولید آمونیاک در مقیاس صنعتی استفاده شده است. در مرحله هدف گذاری خواص فیزیکی جریان ها متغیر با دما در نظر گرفته می شود و هر جریان به چند زیر جریان که خواص فیزیکی مشابهی دارند تفکیک می شوند. نمودار تجمعی نیز برای ارزیابی بهتر توزیع ظرفیت گرمایی ویژه در طول جریان های یک شبکه معرفی شده است. حالت عملیاتی شبکه اصلاح شده نیز جهت بررسی کارآیی طرح، هنگام تغییر در شرایط عملیاتی، مورد بررسی قرار می گیرد. کاهش ضریب کلی انتقال حرارت در اثر ایجاد رسوب، حذف یک تبادلگر از سرویس، تغییر در دمای ورودی یا دبی جرمی جریان های فرایندی از جمله پارامترهای عملیاتی هستند که اثر آن ها را در شبکه می توان بررسی نمود. جهت افزایش بازیافت حرارتی بین جریان های فرایندی، ساختار شبکه می بایست تغییر نماید. این اصلاحات شامل تغییر اتصال یکی از مبدل ها، اضافه کردن سه مبدل حرارتی جدید و تقسیم چند جریان می باشند. پس از اصلاح شبکه، مصرف جریان خارجی گرم و سرد به ترتیب 14% و 15% کاهش می یابند.