کمینه سازی همزمان آب و انرژی در فرایندهای شیمیایی

آب و انرژی دو نیاز اصلی فرایندهای شیمیایی می باشند. در بسیاری از موارد مقدار زیادی آب لازم است که گرم شود. در چنین شرایطی هم کیفیت و هم میزان مصرف انرژی لازم برای گرم کردن آب مهم هستند. لذا مدیریت مصرف آب و انرژی باید به صورت همزمان مورد توجه قرار گیرد. تحقیقات نشان می دهد در صنایعی که مصرف آب و انرژی قابل ملاحظه است، کمینه سازی جداگانه آب و انرژی منجر به بهینگی کلی سیستم نمی شود. تاکنون پژوهش هایی که در زمینه های کمینه سازی مصرف آب و تولید پساب و کمینه سازی مصرف انرژی صورت گرفته، هرکدام به صورت جداگانه انجام شده اند و تاثیر انتگراسیون حرارت روی شبکه های تخصیص آب برای مدت زیادی نادیده گرفته شده است. به طور کلی سابقه تحقیقات در این زمینه به کمتر از یک دهه برمی گردد. در زمینه تحلیل همزمان سیستم های آب و انرژی دو روش کلی وجود دارد که یکی بر پایه روش های مفهومی و گرافیکی و دیگری بر اساس برنامه ریزی ریاضی است. هدف از انجام این تحقیق طراحی شبکه آبی است که هم از نظر مصرف آب تازه و نیز از نظر مصرف انرژی کمینه باشد. در این تحقیق ضمن بررسی روش های ارائه شده و بیان نقاط قوت و ضعف آنها، عملکرد انرژی شبکه تخصیص آب یکی از پالایشگاه های کشور مورد تحلیل قرار می گیرد. در قسمت اول، تحلیل انرژی شبکه آب موجود در سه وضعیت مختلف انجام می گیرد وسپس با ترکیب این سه وضعیت، شبکه نهایی طراحی می شود. در قسمت دوم، ابتدا میزان کمینه آب تازه و برای حالت تک آلاینده، kg/s21/5 تعیین می شود و بعد، برای طراحی شبکه ای با این مقدار مصرف آب، سه مدل پیشنهاد می شود. سومین مدل، کمترین مصرف انرژی را از خود نشان داد. در این مدل میزان پشتیبانی گرمkw901/4 و پشتیبانی سرد kw 0 است. سطح مورد نیاز شبکهm2 4039/2 است. هزینه سرمایه ای 704545/96دلار و هزینه عملیاتی این شبکه 71082/144دلار بر سال است. و دوره بازگشت سرمایه این شبکه 2/5 ماه است.