چکیده ندارد.

توجه به افزایش بهای انرژی و محدودیت منابع تولید آن، لزوم پرداختن به صرفه جویی انرژی و بهینه سازی مصرف آن در صنایع عمده انرژی بر را، نمایان می سازد. دست یافتن به این مهم، عموما بوسیله ایجاد سیستمهای بازیابی حرارت کارا تحقق یافته که استفاده از تکنولوژی پنیچ، اصولی ترین روش برای طراحی شبکه های بازیابی حرارت می باشد. هنگام اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی با بهره گیری از تکنولوژی پنیچ، ابتدا هدفگذاری انجام شده و سپس ، شبکه جدید طراحی می شود. در پژوهش حاضر، به منظور کاهش مصرف بخار بعنوان انرژی گرمایشی و در سه حالت مختلف ، شبکه مبدلهای حرارتی و نحوه تولید و مصرف بخار در واحدهای تصفیه گاز و بازیابی گوگرد مجتمع پتروشیمی رازی، مورد ارزیابی قرار گرفته است . در ابتدا و برای دستیابی به داده های صحیح جریانی، فرآیند این دو واحد بوسیله نرم افزار pro/ii شبیه سازی شده است . در حالت اول، بدون تغییر دبی و سطح بخارهای تولیدی، تنها با استفاده از تغییر ساختار شبکه موجود و بازیابی حرارت از گازهای خروجی از دودکش ، بازده سطح شبکه مبدلهای حرارتی بهبود داده می شود. در حالت دوم، با استفاده از هدفگذاری سه بعدی و بر اساس اختلاف دمای کمیته، دبی کل بخار تولیدی و درصد تولید هر یک از دو سطح بخار فشار پایین و فشار متوسط و با در نظر گرفتن سقف سرمایه گذاری و دوره برگشت سرمایه بترتیب معادل یک میلیون دلار و یک سال، بهترین حالت تولید این دو سطح بخار حاصل شده است . در حالت سوم و با در نظر گرفتن سقف سرمایه گذاری معادل دو میلیون دلار و دوره برگشت سرمایه برابر دو سال، به کمک هدفگذاری سه بعدی و بر اساس اختلاف دمای کمینه، دبی کل و فشار بخار تولیدی، مساله تولی انرژی از بخار فشار بالا بجای تولید بخار فشار پایین و یا بخار فشار متوسط، بررسی گردیده است .

شناسای و یافتن عوامل ایجاد عیب در سیستم های بزرگی مانند پالایشگاهها، راکتورهای اتمی و ... یکی از مهمترین مسایل در بهره برداری مطمئن، تعمیرات و نگهداری مناسب و درنتیجه افزایش قابلیت بهره دهی آن واحدها می باشد. اتخاذ روش مناسب برای این کار و در نظر گرفتن جوانب مختلف ، امر بسیار دشواری است . در این پروژه سعی شده ضهن اشاره به روشهای پیچیده ریاضی و محاسباتی و دیگر روشهائی که در این راستا مطرح می باشند، کاربرد روشهای هوشمند مصنوعی (سیستم های خبره فازی و شبکه های عصبی مصنوعی) برای عیب یابی اینگونه فرایندها مطرح می گردد. تا آنجائیکه نگارنده مطلع است ، این اولین باری است که در ایران کاربرد سیستمهای هوشمند برای عیب یابی فرایندهای شیمیائی مطرح می گردد و جا دارد با توجه به مزایایی چون سادگی، دقت بالا و امکان استفاده از تجربیات افراد خبره این پروژه تکمیل تر گردیده و در پروژه های مشابه دیگر نیز اجرا گردد. البته نباید از نظر دورداشت که بعلت نوبودن مسئله و چالش هایی که در این ضمینه موجود است ، کار حاضر مسلما خالی از ایراد نخواهد بود و امید است که به عنوان گامی کوچک ، مطلوب نظر واقع گردد.

امروزه بعلت افزایش روز افزون قیمت سوخت و کاهش منابع سوخت طبیعی و توجه بیشتر به قوانین کنترل آلودگی محیط زیست ، اهمیت بازیافت بهینه انرژی حرارتی و پیشگیری از اتلاف آن در صنایع مختلف هر چه بیشتر به چشم می خورد. انرژی حرارتی تلف شده به حرارتی اطلاق می شود که در طی یک فرآیند تولید شده و بدون اینکه کار مفید و یا اقتصادی از آن گرفته شود وارد محیط زیست می شود. ارزش انرژی حرارتی به مقدار آن بیستی ندارد بلکه مربوط به میزان توانایی آن در تولید کار است . برای بازیابی انریهای هدر رفته در واحدهای صنعتی روشهای متفاوتی وجود دارد که اغلب با توجه به درجه حرارت جریانها و مسائل فرآیندی و اقتصادی انتخاب می شوند. در اکثر موارد سعی می شود که انرژی موجود در جریانهای گرم فرآیندی به بهترین نحو به جریانهای سرد واحد منتقل شود تا بدین ترتیب مصرف سرویسهای جانبی از خارج واحد به حداقل برسد. در طی بیست سال گذشته، تکنولوژی پینچ بعنوان ابزاری کار آمد در رسیدن به این هدف شناخته شده است . در این پایان نامه، چگونگی بهبود بازیافت انرژی حرارتی در واحد تولید اسید سولفوریک مجتمع پتروشیمی رازی بررسی شده است . فصل اول، برای آشنایی با مجتمع پتروشیمی رازی و واحد تولید اسید سولفوریک در نظر گرفته شده است . در فصل دوم، در مورد تکنولوژی پیچ، اهداف و ابزارهای آن بحث شده است . در فصل سوم با جمع آوری خواص فیزیکی جریانها، محاسبات اولیه برای تخمین میزان اتلاف حرارت در واحد انجام شده است . در فصل چهارم، پس از مرور روشهای مختلف بازیافت انرژی حرارتی در واحد اسید سولفوریک ، روشی برای بهبود بازیافت انرژی در واحد مورد مطالعه پیشنهاد شده است . روش پیشنهادی عبارتست از افزایش دما و فشار بخار تولید شده در واحد و استفاده از آن برای تولید انرژی الکتریکی، در فصل پنجم، اصلاحات انجام شده بر روی شبکه مدلهای حرارتی برای رسیدن به هدف مورد نظر به طور خلاصه توضیح داده شده و جزئیات برآوردهای اقتصادی پروژه در فصل ششم ارائه شده است .

بعلت افزایش نیاز به انرژی از سو و روزافرون قمیت سوخت و محدود بودن منابع انرژی از سوی دیگر، اهمیت بهینه سازی مصرف انرژی و جلوگیری از اتلاف آن در صنایع، بیش از پیش به چشم می خورد. روش اکسرژی یک ابزار قوی و کارآمد برای تحلیل سیستم انرژی فرآیندهای صنعتی می باشد. هدف اصلی از تحلیل اکسرژی، تعیین بزرگی و محل اتلاف اکسرژی در یک فرآیند، یافتن علتها و نهایتا ارائه روشی به منظور کاهش اتلافات اکسرژی می باشد. این کار، به تصمیم گیری در بهبود فن آوری فرآیند، برای کاهش مصرف انرژی منتهی می شود. در تحقیق حاضر، واحدهای تصفیه گار و ارزیابی گوگرد مجتمع پتروشیمی رازی، بدین منظور انتخاب شده اند. قسمت تئوری، جهت آشنایی با واحدهای فوق و مفاهیم اکسرژی در نظر گرفته شده است . سپس جهت دستیابی به اطلاعات کافی برای تحلیل و احدهای فوق توسط نرم افزار شبیه ساز pro/ii شبیه سازی شده است . پس از محاسبه اتلاف اکسرژی در کلیه تجهیزات ، ضمن بحث در مورد دلایل زیاد بودن اتلاف اکسرژی در برخی از تجهیزات ، روشهایی برای بهبود و نهایتا صرفه جویی در مصرف انرژی ارائه می گردد. روش پیشنهادی برای واحد تصفیه گاز، کاهش میزان دی اتانول آمین در گردش و افزایش فشار برج جذب به منظور کاهش اتلاف اکسرژی می باشد. در مورد واحد بازیابی گوگرد، سه پیشنهاد ارائه شده است . در دو پیشنهاد اول، با تغییر در سیستم تولید بخار، با تجهیزات موجود، ضمن تولید بیشتر بخار mp، اتلاف اکسرژی نیز کاهش می یابد. پیشنهاد سوم، عبارتست از افزایش دما و فشار بخار تولیدی و استفاده از آن برای تولید انرژی الکتریکی می باشد. این امر، با اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی و افزودن مبدلهای جدید امکان پذیر است . برآوردهای اقتصادی این طرح جهت تولید انرژی الکتریکی در انتهای تحقیق، ارائه شده است .

سالهای اخیر شاهد پیشرفت سریع در درک سنتز و اصلاح مبدلهای حرارتی بوده است . توسعه های روزمره فن آوری پینج باعث ایجاد روشهای هدفگذاری و طراحی در هر دو حالت طراحی واحدهای جدید و مطالعات شبکه های موجود شده که آخرین آنها بر اساس افت فشار ثابت می باشد. بکارگیری این روش نیز دارای برخی نارسائیها است که میتوان بصورت زیر خلاصه نمود: - عدم در نظر گرفتن تاثیرات اقتصادی پمپ و کمپروسور در هدفگذاری و طراحی شبکه های جدید. - عدم در نظر گرفتن تاثیرات اقتصادی جابجائی پمپ و کمپرسور در هدفگذاری و طراحی اصلاحی شبکه های موجود. نداشتن دقت کافی در ملاحظه تابعیت دمائی خواص فیزیکی - نبودن روابط لازم برای ملاحظه و بهینه سازی افت فشار برای سیالهای ویسکوز. این پایان نامه جوابی برای مشکلات عنوان شده است . کار اصلی، از بررسی اهمیت منظور ساختن بهینه سازی افت فشار شروع شده و در پی آن ابزار مناسبی جهت هدفگزاری واحدهای جدید و اصلاح شبکه های موجود سیستمهای بازیافت انرژی پیشنهاد می شود. تحقیقات بصورت زیر خلاصه میشوند. -1 مفهوم اقتصادی پمپ و کمپرسور و تاثیر تجهیزات مورد نظر در شبکه های مبدل حرارتی. -2 روش جدید هدفگذاری نهائی با بهینه سازی افت فشار مجاز جریانهای شبکه سیستم بازیافت انرژی. -3 روش جدید هدفگذاری اصلاح شبکه های موجود با بکارگیری بهینسه سازی افت فشار مجاز جریانها، -4 ارئه روابط جدید برای منظور سازی تابعیت دمائی خواص فیزیکی در تحلیل شبکه های مبدل حرارتی. -5 ارائه روابط جدید برای تحلیل شبکه و طراحی مبدل حرارتی در خصوص سیالهای ویسکوز.

امروزه تکنولوژی پینچ به منظور اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی به دلیل پایه های تئوری مستحکم و ساده نسبت به روش های دیگر کاربرد بیشتری داشته و به عنوان ابزاری قابل اتکا برای طراحی از پایه و طراحی اصلاحی شبکه مبدلهای حرارتی بکار گرفته می شود. تصمیم گیری در مورد بازیافت حرارت شبکه مبدلهای حرارتی شامل دو مرحله هدفگذاری و طراحی می باشد که توسط الگوریتم های موجود همچون ضریب انتقال حرارت ثابت افت فشار ثابت و افت فشار بهینه مورد ارزیابی قرار می گیرد. اولین گام به منظور انجام مطالعات اصلاحی در زمینه پینچ جمع آوری اطلاعات مورد نیاز است . اهمیت این مرحله زمانی آشکار می شود که مطالعات اصلاحی مورد بررسی می باشد بطوریکه یک تقابل و کشمکش بین فرضیات ساده پینچ وپیچیدگی مسائل صنعتی مشهود است .

امروزه تکنولوژی انتگراسیون فرایند به طور گسترده ای در اصلاح شبکه های مبدلهای حرارتی به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و نیز رفع گلوگاه (ناشی از افزایش ظرفیت یا اصلاح فرایندهای فیزیکی و شیمیایی واحد) استفاده می شود. این روش یکی از موفق ترین روشها به منظور اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی است که تاکنون درصدها پروژه صنعتی بکار برده شده است. هدف از انجام این پروژه، ارائه روشی جدید برای اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی به منظور رفع گلوگاه و با استفاده از تکنولوژی پینچ است. جدیدترین روشی که جتت رفع گلوگاه شبکه مبدلهای حرارتی بکار رفته است، بر پایه استفاده از افت فشارهای ثابت مجاز (قابل تامین) است؛ بدین ترتیب که در اصلاح شبکه نیازی به تعویض پمپ ها/و کمپرسورهای موجود نمی باشد. در هر حال، الگوریتم های موجود قابلیت بهینه کردن افت فشارها را برای جریانهای فرایند ندارند و لذا سبب بروز مشکلات زیر می گردند: 1- ممکن است سرمایه گذاری لازم برای سطوح جدید بهینه نباشد.2- ممکن است هزینه عملیاتی شبکه بهینه نباشد3- بهینه نبودن نتایج هدفگذاری، شروع غلطی برای طراحی خواهد بود که شبکه نامناسبی را نتیجه خواهد داد. به منظور رفع مشکلات فوق، در این تحقیق روش جدیدی برای رفع گلوگاه با بهره گیری از افت فشارهای بهینه جریانهای شبکه ارائه خواهد شد. کاربرد این روش، امکان مطالعه تعویض پمپ ها/و یا کمپرسورهای موجود در جهت بهینه کردن هزینه ها را مهیا می سازد. به بیان دیگر یک تقابل سه طرفه بین هزینه سرمایه گذاری سطوح اضافی، هزینه سرمایه گذاری پمپ ها و کمپرسورهای جدید و هزینه راهبری پمپ ها و کمپرسورها صورت می گیرد. در ادامه برای تحقیق در صحت روش هدفگذاری ارائه شده، واحد تقطیر یک پالایشگاه-که به میزان 20% افزایش ظرفیت داده شده است-با این روش جدید هدفگذاری شده و سپس طراحی اصلاحی برای رسیدن به اهداف مورد نظر انجام گرفته است. نتایج نهایی طراحی تطابق بسیار خوبی با نتایج هدفگذاری داشته و این نشاندهنده قابلیت کاربرد و صحت روش ارائه شده است.

در دهه های اخیر بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع توسط روشهای گوناگون رواج یافته است. موقعیت های کاهش مصرف انرژی در فرآیندهای شیمیایی از دو جنبه قابل بررسی است: 1- ممیزی انرژی و فرصتهای که از این طریق شناخته می شود. 2- اینتگره کردن فرآیند که منجر به بهبود فرآیند و کاهش مصرف انرژی خواهد شد. یکی از موارد قابل بررسی در اینتگره کردن فرایند بررسی شبکه مبدلهای حرارتی هر واحد و در صورت امکان کاهش مصرف انرژی آن می باشد. به همین منظور شبکه مبدلهای حرارتی واحد پلی وینیل کلراید مشخص شد سپس با بررسی تک تک جریانهای گرم و سرد بازیافت حرارتی بین جریانهای گرم و سرد موجود به علت محدودیت های فرآیندی نظیر ناپیوسته بودن برخی از جریانها، شرایط سخت کنترلی برخی دیگر، فاصله زیاد بین بعضی از جریانهای سرد و گرم و ... امکان پذیر نشد ولی چهار جریان از میان جریانهای گرم را به سبب دارا بودن شرایط دما و فشار یکسان می توان به یکدیگر مخلوط و به صورت یک جریان گرم در تولید بخار استفاده کرد. در این طرح اگرچه مقدار زیادی بخار تولید نمی شود ولی منجر به کاهش مصرف مقدار زیادی آب خنک کننده میگردد که در خنک کردن این جریانهای گرم استفاده میشود و صرفه جویی ‏‎87 (million rial/yr)‎‏ را در پی خواهد داشت. مقدار سرمایه گذاری 480 میلیون ریال می باشد و مدت زمان بازگشت سرمایه 5/5 سال می باشد. در ضمن بخار (‏‎2/5 var‎‏ و ‏‎125 oc‎‏) تولید شده در فرآیند قابل استفاده است.

بیش از دو دهه است که تغییرات اساسی در مورد توجه به محیط پیرامون ما بوجود آمده است و آلودگی بعنوان یک مسئله غیر قابل اجتناب پذیرفته نمی شود. در حال حاضر، افکار عمومی به این سطح از آگاهی رسیده است که اصلاحات امکان پذیری بوده و برای آن باید بهایی پرداخته شود. امروزه، کاهش پساب بعنوان یکی از بزرگترین مسائلی که در صنایع فرآیندی با آن مواجه هستیم، مطرح می شود و از آنجائیکه آب یکی از تولید کننده های مهم پساب در فرآیندهاست، توانایی احیا پساب برای مصرف مجدد آب، گام مهمی است که بسوی کاهش کلی پساب برداشته می شود. پینچ آبی، تکنیکی سیستماتیک جهت آنالیز شبکه های مصرف کننده آب و کاهش هزینه آب در پروسه ها می باشد. این روش از الگوریتم های پیشرفته ای برای تشخیص و بهینه سازی موقعیت های مصرف مجدد آب، احیا، باز چرخانی و سیستم های تصفیه استفاد می کند. این پایان نامه به بررسی کمینه سازی مصرف آب و تولید پساب در صنایع فرآیندی پتروشیمیایی پرداخته است. در فاز اول، تکنولوژی پینچ آبی به تفصیل شرح داده شده است. سپس با استفاده از این اطلاعات، نرم افزاری به منظور ساده تر کردن انجام محاسبات طراحی شد. با کمک این نرم افزار می توان جداول مورد نیاز جهت تضمین حداقل دبی آب مورد نیاز را بسادگی بدست آورد و با استفاده از نتایج، شبکه مصرف کننده آب را طراحی کرد. هدف فاز دوم، پروژه، بررسی دو مورد صنعتی، واحدهای ‏‎pvc‎‏ و ‏‎ca‎‏ واقع در مجتمع پتروشیمی بندر امام، در جهت کاهش مصرف آب و تولید پساب آنها بوده است. در واحد ‏‎pvc‎‏ دو مورد آبهای نشت بندی و فلاشینگ مورد مطالعه قرار گرفت. تصفیه خانه جزئی و مصرف مجدد این جریانها سبب شد تا در هزینه آب تازه مورد نیاز برای بخش نشست بندی 6/371 میلیون ریال در سال و در بخش فلاشینگ 1/1063 میلیون ریال در سال صرفه جویی شود. همچنین در تولید پساب نیز به ترتیب 5/5% و 5/14% در موارد نشت بندی و فلاشینگ کاهش مشاهده شد. زمان برگشت سرمایه نیز برای هر دو مورد بسیار کوتاه و محدود، حدود 8 الی 5/8 ماه، محاسبه گردید. در واحد ‏‎ca‎‏، با استفاده از نرم افزار نوشته شده، در مصرف آب تازه 6/26% و در میزان تولید پساب 75% کاهش بدست آمد که این نتیجه با نتایج مطالعات قبلی روی این واحد، کاملا مطابقت دارد.

طراحی های اصلاحی شبکه در دوسته اصلاح به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و اصلاح به منظور رفع گلوگاههای حاصل از افزایش ظرفیت شبکه طبقه بندی می شوند . سوالی که طرح می شود این است که ، آیا شبکه ای که قبلا به روش ‏‎pdm‎‏ طراحی شده است دیگر درآینده نیازی به اصلاح توسط پینچ نخواهد داشت و اگر جواب مثبت می باشد درچه صورتی و چگونه ؟ دراین تحقیق به پاسخ به این سوال پرداخته می شود . در پایان یک مسئله نمونه که شبکه مبدل های حرارتی آن به روش پینچ طراحی شده است بررسی شده و هدفگذاری و طراحی اصلاحی شبکه آن پس از افزایش ظرفیت به میزان 20% انجام شده است . با در نظرگرفتن نتایج مطلوب حاصل از مسئله موردی چنین نتیجه گیری می شود که فناوری پینچ همواره در طراحی شکبه مبدلهای حرارتی می تواند به طور موثری بکاربرده شود .