تحلیل فرایند جداسازی یکپارچه سیستم تبرید بهینه

چکیده واحد الفین از جمله صنایع پتروشیمی است که مصرف انرژی در آن بسیار بالا می باشد. هزینه انرژی مصرفی واحد اولفین حدود 70% ارزش محصولات بدست آمده از آن می باشد. اتیلن و پروپیلن- ماده اولیه اغلب صنایع پائین دستی پتروشیمی- طی فرایند شکست حرارتی هیدروکربن ها در کوره های واحد الفین تولید می گردد. شکست حرارتی هیدروکربن ها متداول ترین شیوه تولید الفین (اتیلن و پروپیلن) بوده و تحقیقات گسترده در این زمینه حاکی از آن است که این شیوه در آینده نیز تکنولوژی مطرح برای تولید اتیلن می باشد. اهمیت الفین ها در صنایع پتروشیمی به علت آمادگی آنها برای انجام فعالیت های مختلف شیمیائی بر روی مولکول های آنها و تبدیل آنها به مواد با ارزش افزوده بالا است که این ویژگی ناشـی از وجـود پیوند دوگـانه کربن– کربن (-c=c-) در مولکول های آن می باشد. طراحی بهینه سیستم سرمازای واحدهای الفین از پارامترهای تاثیرگذار در بهینه سازی کل واحد می باشد. ترتیب قرارگیری سیستم های جداسازی از قبیل برج تقطیر و غیره نیز تاثیر بسزایی در کاهش یا افزایش بار حرارتی مورد نیاز و هزینه های سرمایه گذاری دارد. در بخش اول پایان نامه با استفاده از روش حل دقیق برج تقطیر به تشریح روش حل و بهینه ساری آنالیز اگزرژی جهت تحلیل ترمودینامیکی برج تقطیر جدا از متن فرآیند با استفاده از الگوریتم تک هدفه تبرید شبیه سازی شده و دو هدفه ژنتیک، پرداخته شده است. در بخش دوم با توجه به بهینه سازی برج تقطیر در متن فرآیند، الگوریتمی برای ایجاد یکپارچه سازی های حرارتی در چیدمانها و محاسبه تابع هدف هزینه های سالانه کل سیستم ارائه شده و سپس با استفاده از روشهای سریع به طراحی، کدگذاری و حل ریاضیاتی جهت بهینه سازی توالیهای مختلف در موارد مطالعاتی پرداخته شده است. بمنظور کمینه سازی هزینه های سالانه از روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و جستجوی هارمونی پیشرفته استفاده شده است. در نهایت با استفاده از این نتایج و روش ارائه شده، مساله جداسازی الفین با تمام اجزاء بررسی شده و چیدمان یکپارچه حرارتی بهینه برای آن انتخاب شده است. همچنین در تمام قسمتها نتایج با مراجع معتبر مقایسه و صحه گذاری شده و نشان از آن دارد که در تمامی موارد، دقت و سرعت بهتری نسبت به کارهای گذشته دارد. از آنجایی که سیستم تبرید و برجهای جداسازی در جداسازی گازها کاملاً به هم وابسته و کوپل می باشند، بنابراین طراحی سیستم یکپارچه جداسازی از اهمیت خاصی برخوردار است. در ادامه کار به ارائه یک روش سیستماتیک و جامع توانمند بر پایه تلفیق روش های ریاضی و دیدگاه های ترمودینامیکی جهت طراحی چرخه سرمازای مبرد چندجزئی به منظور استفاده در صنایع فرایندی دماپائین (واحد الفین) پرداخته شده است. در واقع در این روش، طراح با استفاده های نمودارهای به دست آمده از آنالیز ترکیبی پینچ و اگزرژی که یک درک تصویری کامل از نحوه آرایش چرخه سرمازا و فاصله آن با آرایش بهینه را منعکس می کند، به تغییر در ساختار و چیدمان تجهیزات در چرخه سرمازا پرداخته و به سمت آرایش بهینه، حرکت می کند. بمنظور کمینه سازی هزینه های سالانه از روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و جستجوی مستقیم استفاده و مقایسه شده است.