در طی سالهای گذشته تلاشهای زیادی در جهت بهبود تکنیکهای بکار رفته برای بهینه سازی پالایشگاه صورت گرفته است. پیشرفتهای مناسبی در سطح برنامه ریزی پالایشگاه انجام شده است اما توسعه و حل مدل های بهینه سازی واقعی برای کلیه واحدهای عملیاتی مشکل بوده ولی هنوز امکان کار بیشتر در این زمینه وجود دارد. در این پروژه براساس یک پالایشگاه واقعی موجود، مدل های مجزای ساخته شده برای هر یک از واحد ها، بوسیله یکپارچه سازی، تبدیل به یک مدل گسترده برای کل پالایشگاه گردید. مدل واحد تقطیر بر اساس موازنه مواد و انرژی می باشد. این مدل میزان استحصال و خواص فرآورده ها را بر اساس اطلاعات خوراک ( آنالیزنفت خام ) و مشخصات محصولات ، محاسبه می کند. در قسمت اختلاط محصولات ، مدل ارائه شده، مجموعه ای ازمشخصات مهم فرآورده ای تولیدی را از روی مشخصات اجزای تشکیل دهنده آنها محاسبه میکند. در مدل گسترده پالایشگاه، خروجی مدلهای واحدهای دست بالادستی بعنوان ورودی مدلهای واحدهای پایین دستی استفاده می شوند. جریانات میانی جهت فراهم نمودن اطلاعات لازم برای مدل واحدهای پایین دستی شناسایی و مشخصات آنها معلوم می شوند. برخی از شاخصهای کیفی مهم ،حجم، وزن و وزن مخصوص جریانات و فرآورده های میانی محاسبه می شوند. با استفاده از مدلسازی انجام شده برای کل پالایشگاه و بر اساس قیود و محدودیتهای در نظر گرفته شده، طی یک مطالعه موردی بر روی پالایشگاه تهران، ضمن بررسی قابلیت مدل ارائه شده، بهینه سازی خطی پالایشگاه مذکور نیزانجام گرفت. تابع هدف در این بهینه سازی حداکثر سازی سود کل پالایشگاه می باشد.متغیرهای تصمیم، مجموعه ای از متغیرهای فرآیندی هر یک از واحدهایی می باشد که تاثیر مهمی در اقتصاد عملیات کل پالایشگاه دارند. قیود خطی و غیر خطی در بهینه سازی، مجموع قیود موجود درهر یک از واحدها می باشد. حل بهینه بدست آمده از بهینه سازی کلی برنامه ریزی خوراک و تولیدات پالایشگاه حاکی از افزایش سود پالایشگاه مورد مطالعه دارد.

در این پایان نامه ابتدا بر اساس تئوریهای یکپارچه سازی، حداکثر یکپارچه سازیهای ممکن برای سیستم جداسازی محصول سبک واحد الفین با چهار جزء در توالیهای مختلف در نظر گرفته شده و با استفاده روشهای بهینه سازی ممکن شرایط عملیاتی بهینه شده است در این بررسی سیستم جداسازی گسترده با انتگراسیون حرارتی کمترین هزینه کلی سالیانه را دارد. ضمناً به منظور بالا بردن بازدهی اگزرژتیک در مجموعه برجهای تقطیر امکان تولید توان در چیدمانها بررسی شده و نتیجه آن نشان می دهد که هرچه یکپارچه سازی بیشتر شود تولید توان کمتر خواهد بود و بالعکس. در ادامه کنترل پذیری توالیهای مختلف بررسی و نشان داده شده که سیستم پیچیده ای که دارای حداکثر یکپارچه سازی است لزوما دارای قابلیت کنترل پذیری کمتری نسبت به بقیه چیدمانها نمی باشد بلکه از نظر شاخصهای کنترل پذیری بهترین چیدمان است. 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، حل و بهینه سازی توالیهای مختلف در موارد مطالعاتی پرداخته شده است. به منظور کمینه سازی هزینه های سالانه از روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و جستجوی هارمونی 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 مراجع معتبر مقایسه و صحه گذاری شده و نشان از آن دارد که در تمام موارد دقت و سرعت بهتری نسبت به کارهای گذشته دارد و برای واحد الفین کاهش هزینه های کلی سالیانه به حدود چهل درصد با استفاده از الگوریتم بهینه سازی هارمونی دست پیدا شده است. در ادامه با استفاده از روش حل دقیق برج تقطیر پرداخته و تحلیل و بهینه سازی یک برج با استفاده از روشهای انتگراسیون انرژی پرداخته شده است. نتیجه کلی نشان از آن دارد که با در نظر گرفتن پمپ جانبی در برج تقطیر می توان از اتلافات اگزرژتیک به میزان بالایی کاست اما میزان بازیابی کاهش خواهد یافت. در ادامه نتایج شبیه سازی و بهینه سازی و تحلیل ترمواکونومیک برای واحد جداسازی گازها در پالایشگاه گاز آورده شده است. با استفاده از معیار ترمواکونومیک به بررسی و تحلیل برجها پرداخته شد و برای اصلاح برجها چند نوع پمپ حرارتی لحاظ گردید و پمپ حرارتی جذبی دارای بهترین عملکرد از نظر زمان بازگشت سرمایه و پروفیل اتلافات اگزرژی برج است.