تحلیل کنترل پذیری برج تقطیر از طریق تلفیق با پمپ حرارتی

در میان صنایع نفت و گاز، تقطیر مهم ترین و پرکاربردترین تکنولوژی جداسازی می باشد. از آنجا که انجام فرآیند تقطیر مستلزم مصرف انرژی در قالب یوتیلیتی بوده، به کارگیری پمپ حرارتی به عنوان یکی از کاربردهای مناسب جهت کاهش مصرف انرژی در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است. پیچیدگی حاصل شده در فرآیند های ترکیبی عملیات آن ها را دشوار کرده و با توجه به افزایش تأکید بر عملیات واحد کارآمد و ایمن، طبیعی است که موضوع کنترل پذیری فرآیند به عنوان یکی از مراحل اولیه طراحی مورد اهمیت قرارگیرد. در اثر حاضر سعی شده است یک روش شناسی کارآمد جهت تحلیل کنترل پذیری انتگراسیون صحیح برج تقطیر و پمپ حرارتی ارائه گردد. در ادامه، مطالعه ی موردی بر روی ستون پروپان زدا واحد 107جداسازی ان.جی.ال فاز 4 و 5 منطقه ی پارس جنوبی با اعمال روش شناسی ارائه شده، صورت گرفته است. بدین منظور، نخست شبیه سازی پایای رتروفیت برج تقطیر مورد نظر از طریق تلفیق با دو سیستم پمپ حرارتی مکانیکی تراکم بخار و انبساط مایع محصول پایین انجام شده است. در مرحله بعد با تنظیم صرفا کنترلرهای سطح و فشار، شبیه سازی در حالت دینامیکی اجرا شده و پس از پایداری به کمک محیط طراحی کنترلی نرم افزار aspen dynamics، ماتریس های فضای حالت که معرف رفتار دینامیکی سیستم می باشند محاسبه گردیده و در نهایت با بهره مندی از نوار ابزار سیستم های کنترلی نرم افزار محاسباتی matlab معادلات فضای حالت خطی، تابع انتقال و پاسخ فرکانسی بعد از اعمال روش کاهش مرتبه مدل محاسبه گردیده اند. سپس به کمک روش تجزیه مقادیر منفرد ماتریس پاسخ فرکانسی، شاخص های کنترل پذیری در حالت پایدار و حوزه فرکانس برپایه کنترل پذیری ورودی- خروجی و رد اغتشاشات تحت کنترل غیر متمرکز محاسبه شده و مناسب ترین جفت متغیرهای تنظیم شونده-کنترل شونده که دارای مقاومت دینامیکی بالا در برابر اغتشاش، حداقل تعاملات حلقه های کنترلی، بهترین جهت پذیری ورودی و معکوس پذیری ماتریس بهره پایدار برای کنترل خروجی انتخاب شده اند. متغیرهای ورودی از نوع حرارت در مبدل های حرارتی با دماهای متناظر در سیستم کنترل آبشاری جایگزین شده و نتایج به دست آمده بهبود شاخص های کنترل پذیری را نشان می دهند. علاوه براین، نتایج حاصل شده ویژگی های کنترل پذیری مناسب تری در به کار گیری پمپ حرارتی مکانیکی تراکم بخار نسبت به پمپ حرارتی انبساط محصول پایین را نشان می دهند.