در تحقیق پیش رو، معضل رایج کاهش فشار در شبکه های خط لوله انتقال گاز در مواقع بالا رفتن میزان مصرف (مواقع پیک مصرف) و یکی از راهکارهای کنترلی مقابله با آن مورد بررسی قرار گرفته است. روش پیشنهادی در این پروژه، کنترل فشار تزریق گاز به خط لوله توسط استراتژی کنترل ترجیحی می باشد. کارایی و محدودیت های استراتژی فوق بر روی قسمتی از خط لوله انتقال گاز منطقه چهار کشور (از پالایشگاه گاز خانگیران تا ایستگاه تقویت فشار رضوی) که در محیط نرم افزار aspen hysys 2006 شبیه سازی شده است، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله از شبیه سازی نشان داد که با استفاده از استراتژی فوق علاوه بر کاهش مصرف انرژی در ایستگاه تقویت فشار، مشکل کاهش فشار نیز در مواقع پیک مصرف تا حدودی برطرف می شود و می توان از این گزینه به عنوان یکی از شیوه های ممکنه در پیک زدایی شبکه های گاز بهره برد. البته با توجه به محدود بودن حداکثر گاز تولیدی توسط پالایشگاه، امکان رفع مشکل کاهش فشار به طور کامل توسط استراتژی فوق وجود ندارد. به هر حال، در مواقع نزدیک شدن دبی تزریق گاز به حداکثر توان پالایشگاه می توان محدودیت هایی را بر روی میزان مصرف انشعابات اعمال نمود، که این محدودیت ها نیز در استراتژی کنترلی فوق در نظر گرفته شده است.

کنترل کننده های pi/pidعلی رغم ساختار ساده و قدمت،هنوز بطور گسترده ای در کنترل فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.اما در مواقعی که فرآیند دارای دینامیک کندی بوده و تغییرات زیادی در اغتشاشات ورودی به فرآیند رخ می دهد، عملکرد کنترل کننده های pi/pid در حلقه های پسخور معمولی ممکن است مطلوب نباشد.یکی از روش های بهبود عملکرد حلقه های پسخور معمولی در مواقع وجود دینامیک های متوالی، استفاده از ساختار کنترل آبشاری می باشد.در این پایان نامه پس از بررسی روش های ارائه شده در مقالات جهت تنظیم کنترل کننده هایpi/pid در سیستم های کنترل آبشاری، چهار روش که از جامعیت بیشتری در صنایع شیمیایی و پتروشیمی برخوردار هستند جهت بررسی عملکردو میزان پایداری مقاوم انتخاب گردید.این روش ها عبارتند از : الف)روش لی- او- پارک (l.o.p)،ب)روش لیو-جو- ژانگ(l.g.z)،ج)روش آلفارو-ویلانووا- آریتا (a.v.a)،د)روش ویوک- چیدامبارام(v.c).جهت مقایسه بهتر روش های فوق مدل های مختلفی از فرآیند (سریع ،کند، دارای زمان مرده زیاد، درجه بالا، دارای رفتار فاز غیر مینیموم و ترکیبی از آنها) در حلقه داخلی و خارجی در نظر گرفته شد.نتایج حاصل از شبیه سازی در مجموع نشان داد که در مواقع تغییرات پله ای در اغتشاش، روش (l.o.p) دارای بهترین عملکرد و در مواقع تغییرات پله ای در درمقدار مقرر،روش(l.g.z)دارای بهترین عملکرد می باشد.در ادامه روش (l.g.z)جهت طراحی سیستم های آبشاری در مواقعی که هر دو فرآیند داخلی و خارجی دارای رفتار فاز غیر مینیموم باشند اصلاح گردید.در نهایت پایداری روش ها در مواقع وجود نا معینی در مدل هایفرآیند داخلی و خارجی مورد بررسی قرار گرفت.

همواره کاهش مصزف انرژی در برج های تقطیر، یکی از مشکلات صنایع شیمیایی بوده است. اگرچه روش های متعددی جهت انتگراسیون انرژی برج های تقطیر پیشنهاد گردیده اند ولی اکثرا به علت مشکلات طراحی و کنترلی استفاده نمی شوند. در این پروژه، دو آرایش برج تقطیر با انتگراسیون انرژی شامل برج تقطیر با تراکم مجدد بخار(vapor recompression column)یا vrcو برج تقطیر با تبخیر ناگهانی در جوش آور(reboiler flashing column)یا rfcبا استفاده از نرم افزارaspen-hysys 2009شبیه سازی شده اند و نتایج نشان می دهند که این روش ها به ترتیب می توانند هزینه های عملیاتی را تا حدود72.8% و 59.5% در مقایسه با برج های تقطیر متداول کاهش دهند. همچنین یک ساختار کنترلی جهت کنترل غلظت های محصولات در روش rfc پیشنهاد شده است و برای آرایش vrc از ساختار کنترلی که مشابه با کارهای انجام شده توسط سایر محققان بوده است استفاده گردیده است. جهت مقایسه عملکرد دینامیکی این روش ها، کنترل کننده ها بر اساس استواری(robustness)یکسان با در نظر گرفتن حساسیت بیشینه(maximum sensitivity)مشابه تنظیم شده اند. کنترل پذیری فرایندها با استفاده از محاسبات ماتریس شاخص تداخل نسبی در حالت دینامیکی(dynamic relative gain array)و هزینه اغتشاش(disturbance cost)تحلیل گردیده و در مواردی که اغتشاشات، فرایندها را تحت تاثیر قرار می دهند با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند آرایش vrc کنترل پذیری بهتری از rfc داشته و ساختار کنترلی ساده تری نیاز خواهد بود. علاوه بر آن، vrcعملکرد دینامیکی سریعتر با میزان انحراف کمتر از مقدار مقرر دارد.

بسیاری از فرآیند های صنعتی را سیستم های چند متغیره تشکیل میدهند که در آنها دو یا چند حلقه کنترلی وجود دارد که بر اثر پدیده تداخل، بر عملکرد یکدیگر تأثیر دارند. در این پایان نامه در ابتدا به پدیده تداخل و روش های ارائه شده برای اندازه در pid گیری آن پرداخته شده است. در ادامه پس از بررسی مختصر بر روش های موجود در طراحی کنترل کننده های سیستمهای چند ورودی- چند خروجی، شش روش طراحی که از جامعیت بیشتری برخوردار بودند جهت بررسی و مقایسه تفکیک کننده ساده، تفکیک کننده الحاقی و ،xiong اصلاح شده ،lee و vu ،blt انتخاب گردیدکه عبارتند از روش های 2007 ) منجر به پاسخ ناپایدار در ) xiong تفکیک کننده معکوس. در مواردی متعدد، کنترل کننده های بدست آمده از روش و طراحی تمام عناصر ماتریس کامل کنترل ?ij(s) سیستم میگشت. بنابراین با استفاده از ماتریس اصلی زمان تأخیر توابع تبدیل این روش اصلاح شده است. همچنین پس از استفاده از تفکیک کننده الحاقی، از روش ارائه شده ?ij(s) کننده ها بر مبنای که برمبنای بهینه سازی میباشد، جهت طراحی کنترل کننده ها استفاده شد. جهت مقایسه این روش ها، 12 سیستم astrom فرآیندی با میزان تداخل های متفاوت به همراه دینامیک های سریع و یا کند، انتخاب شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که برای سیستم های با تداخل مثبت و همچنین دینامیک های نزدیک به هم، کنترل کننده های غیر متمرکز جواب قابل قبولی ارائه میدهند. این در حالیست که با افزایش میزان تداخل، به منظور داشتن پاسخ مناسب، باید از روش های دارای به عنوان ساده ترین وکم محاسبه ترین blt تفکیک کننده جهت کاهش تداخل استفاده نمود. در مجموع میتوان از روش روش طراحی نام برد، در حالی که روش استفاده از تفکیک کننده معکوس بهترین پاسخ را ارائه میدهد

تقطیر ناپیوسته یکی از روش های رایج در امر جداسازی مخلوطها بشمار می رود اما جداسازی مخلوطهای آزئوتروپیک به روش های معمول امکانپذیر نیست. بدین منظور بایستی روشهای مختلف دیگری ماننداضافه کردن مواد واسط را بکار برد که این امر موجب تغییر خواص ترمودینامیکی و تغییر موقعیت نقاط آزئوتروپ و یا حذف آنها می شود. در این پروژه فرایند ناپیوسته آبزدایی اتانول به دو روش فرایند ناپیوسته ی تقطیر آزئوتروپیک ناهمگن توسط دی ایزوپروپیل اترو تقطیر استخراجی توسط گلیسرول بررسی شده است. در فرایندهای ناپیوستهمتغیرها نسبت به زمان تغییر می کنند و این تغییرات ممکن است منجر به ناپایداری فرایند گردد از اینرو لازم است ساختارهای کنترلی مناسب نیز ارائه گردد. برای فرایند تقطیر آزئوتروپیک ناهمگن دو ساختار کنترلی و برای تقطیر استخراجی یک ساختار پیشنهاد شده است. کنترل کننده های بکار رفته از نوع تناسبی-انتگرالی بوده که به روش پسخور رله تنظیم می شوند. شبیه سازی این فرایندها توسط نرم افزار aspen hysys نسخه ی 2006 انجام گرفته است و طبق نتایج بدست آمده، از میان روش های بررسی شده، تقطیر استخراجی کارایی بهتری دارد زیرا مقدار مصرف انرژی آن کمتر بوده و محصول مطلوب در مدت زمان کوتاهتری بدست می آید. با این وجود پاسخ کنترل کننده های بکار رفته در این روش نسبت به تقطیر آزئوتروپیک نوسان بیشتری دارد. از دیدگاه کنترلی، ساختار کنترل آبشاری بدلیل ایجاد محصول دلخواه در مواجهه با تغییرات ترکیب خوراک ورودی، گزینه ی مناسبتری بنظر می رسد.

امروزه نظارت بر خطوط لوله انتقال گاز و شناسایی میزان و مکان نشتی به منظور جلوگیری از زیان های عظیم اقتصادی و آلودگی محیط زیست، موضوع بسیار مهمی می باشد. در حال حاضر طیف گسترده ای از روش ها و تکنیک های شناسایی و تشخیص نشتی وجود دارد که هر کدام از آنها معایب و مزایایی دارند و انتخاب یک روش از میان آنها بایستی هوشمندانه صورت گیرد. یکی از این روش ها روش مدل دینامیکی است که توانایی نظارت بطور مداوم در خط لوله را دارد. این روش بر مبنای مدل سازی استوار است. در این مدل، جهت تشخیص نشتی، پارامترهای جریان تخمین زده می شوند. بر همین اساس، دراین پژوهش با حل نمودن معادلات حاکم بر خطوط انتقال گاز به روش خط، این پارامترهای جریان تعیین شده و سپس با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته پیوسته- گسسته، متغیرهای فشار، دبی، مکان و میزان نشتی تخمین زده شده اند. تخمین این پارامترها توسط فیلتر کالمن توسعه یافته در شرایط مختلف، ازجمله تفاوت در شرایط اولیه میان فیلتر کالمن و مدل واقعی، تقسیم خط لوله بر اساس طول گره های متفاوت، وجود انشعابات به همراه رخ دادن نشتی با جریان های اسمی متفاوت و با فرض وقوع دو نشتی در طول های متفاوت، انجام شده است. براساس یافته های این پژوهش، پاسخ های به دست آمده در حالی که نشتی بین 5% تا 40% جریان اسمی باشد، دارای دقت قابل قبولی است. همچنین هر چه فاصله ی گره ها زیادتر باشد، خطای تعیین محل نشتی نیز افزایش می یابد. استفاده از چند فیلتر کالمن توسعه یافته، بهتر از استفاده از یک فیلتر کالمن توسعه یافته می باشد و اگر چندین نشتی رخ دهد، فیلتر کالمن توسعه یافته ی طراحی شده با دقت بهتری مکان و میزان آنها را تخمین خواهد زد.

در این مطالعه، به بررسی و تحلیل وضعیت کنونی واحد تصفیه گاز پالایشگاه بیدبلند توسط شبیه سازی کامپیوتری پرداخته شده است. از آنجا که استفاده از بسته های متفاوت شبیه سازی، نتایج متفاوتی را نیز ارائه می دهد، لذا پس از اعتبارسنجی نتایج مذکور، بسته ترمودینامیکی acid gas از زیر مجموعه نرم افزار اسپن هایسیس(ویرایش 3/8) جهت انجام مطالعات بهینه سازی انتخاب گردید. در این تحقیق، ضمن تعیین متغیرهای مستقل، روند تغییر پارامترهای عملیاتی و میزان انرژی مصرفی واحد توسط روش آماری- ترسیمی مورد ارزیابی قرار گرفته و به منظور اطمینان از صحت نقاط عملیاتی بهینه، محاسبات بهینه سازی به صورت مجزا، توسط روش های sqp و الگوریتم ژنتیک نیز انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در بخش بهینه سازی واحد تصفیه گاز پالایشگاه بیدبلند، کاهش دمای گاز ترش و آمین ورودی برج جذب و همچنین تعیین میزان بارگذاری بهینه آمین تمیز، می تواند منجر به کاهش انرژی مصرفی واحد گردد؛ این در حالی است که استفاده از محلول 40% وزنی mdea در مقایسه با دیگر انواع آمین مصرف انرژی کمتری خواهد داشت. در بخش بهینه سازی ساختاری، انواع متعددی از آکنه های تماس مورد ارزیابی قرار گرفت که در پایان، استفاده از آکنه رالو فلو با رعایت کلیه قیود و ملاحظات عملیاتی، جهت افزایش ظرفیت شیرین سازی واحد تا 47/1 ظرفیت کنونی پیشنهاد گردید. از دیگر ملاحظات صورت گرفته در این تحقیق، بررسی اثر ساختارهای جانبی و اصلاح دیاگرام جریان فرایندی بر میزان انرژی مصرفی واحد در حضور آکنه پال است. نتایج نشان می دهد که در صورت استفاده از ساختارهای جریان جانبی برج احیاء و واحد تبخیر آنی، با رعایت نقاط بهینه عملیاتی، ضمن افزایش ظرفیت واحد تا 2/1 ظرفیت کنونی می توان انرژی مصرفی را در سطح انرژی مصرفی کنونی حفظ نمود.

میعانات گازی موجود در پالایشگاه های گازی به دلیل مشابهت کیفی نزدیک با سایر محصولات تولیدی در پالایشگاه های نفتی، فراورده های مناسبی جهت آنالیز کیفی دقیق از حیث نحوه تبدیل به فراورده های دارای ارزش افزوده بالاتر و قابل استفاده به عنوان انواع سوخت می باشند و بر این اساس به دلیل محدود بودن سوختهای تولیدی در پالایشگاههای نفت، تصفیه وشیرین سازی میعانات گازی در طی سالیان اخیر مورد توجه مجامع علمی، دانشگاهی و صنعتی قرار گرفته است. مایع گازی ترش s500 موجود در پالایشگاه شهید هاشمی نژاد سرخس از جمله این موارد است که با توجه به میزان تولید سالیانه این خوراک و نگاه استراتژیک بهره برداری از چاههای گاز ترش موجود در این منطقه ، تصمیم گیری مناسب کارشناسی در جهت نصب واحد شیرین سازی مورد نیاز برای کاهش ترکیبات گوگردی موجود در این فراورده اهمیت بسزایی دارد. در طی سالهای گذشته به دلیل محدودیتها والزامهای زیست محیطی وضع شده برای تولید فراورده های نفتی با میزان گوگرد پایین تر در کشورهای توسعه یافته دنیا، روشهای مختلفی برای گوگردزدایی از نفت خام، محصولات نفتی ومیعانات گازی ابداع گردیده است که تعداد زیادی از آنها در پالایشگاهها در مقیاس صنعتی در حال بکارگیری می باشند. هدف این پایان نامه مقایسه انواع روشهای شیرین سازی فراورده های نفتی بوده است .به این منظور روش جذب سطحی به عنوان روشی با هزینه های اقتصادی کمتر و در دسترس تر برای ساخت دستگاه آزمایش گوگرد زدایی از s500 و حصول داده های آزمایشگاهی انتخاب شده است و شبیه سازی فرایند جذب سطحی با استفاده از نرم افزار aspen adsim انجام گردیده است و نهایتا به اجمال مقایسه اقتصادی بین چند روش شیرین سازی فراورده های نفتی به استناد مراجع صورت گرفته است. با توجه به بررسی های صورت گرفته بر روی داده های تجربی و شبیه سازی شده حاصل شده در این پایان نامه در مقایسه با فرآیندهای گوگردزدایی دیگر مشابه هیدروژنی و اکسیداسیونی و به ویژه کاهش میزان گوگرد کل فراورده s500 از مقدار اولیه 3200ppm به حدود 1200ppm پس از عبور از بستر جذب سطحی و از طرفی هزینه های سنگین مترتب بر سایر فرایندها، به نظر می رسد فرآیند ترکیبی گوگردزدایی به روش جذب سطحی با شستشوی اولیه با اسید و سود می تواند به عنوان یکی از روشهای مهم مورد نظر برای کاهش میزان ترکیبات گوگردی موجود در s500 پالایشگاه شهید هاشمی نژاد سرخس در مقیاس صنعتی بکارگیری شود . البته مناسب است در پروژه های تحقیقاتی آتی در خصوص نصب این نوع واحد شیرین سازی ترکیبی ارزیابی اقتصادی کاملی صورت پذیرد.توجه به این نکته ضرورت دارد که هدف گذاری برای شیرین سازی این نوع میعانات گازی حذف کامل ترکیبات گوگردی نیست و به این لحاظ می توان به استفاده از روش گوگرد زدایی به روش جذب سطحی در مقیاس صنعتی امید داشت.

برج تقطیر دیواره تقسیم شده یکی از انواع برج های کوپل گرمایی است که در سال های اخیر برای جداسازی مخلوط های چندجزیی موردتوجه قرارگرفته است. در ساختار این برج یک دیواره وجود دارد که برج را به دو قسمت پیش جداساز و برج اصلی تقسیم می کند. برج تقطیر دیواره تقسیم شده ازنظر ترمودینامیکی معادل با برج پتلیوک است، ازاین رو برای به دست آوردن پارامترهای طراحی و شبیه سازی برج پتلیوک با استفاده از نرم افزارهای موجود، باید این برج، به برج های ساده تر تقسیم شود. برای محاسبه پارامترهای اولیه از روش میانبر استفاده می شود. در این تحقیق روش طراحی برج دیواره تقسیم شده با استفاده از روش های میانبر در دو روش مورالیکریشنا (روش شماره 1) و ستوده (روش شماره 2) برای جداسازی مخلوط های 3 جزئی زئوتروپیک انجام شده است . برای این منظور برای هر دو روش میانبر مورد اشاره کد های مربوط به هر شیوه در نرم افزار matlab پیاده سازی گردیده است . به منظور مقایسه پاسخ های دو روش میانبراز روش های تفضیلی بهره گرفته شده است ، برای نیل به این هدف از نرم افزار aspen plus جهت طراحی و شبیه سازی برج دیواره تقسیم شده استفاده شده است .پارامتر های طراحی بدست آمده از روش های میانبر در نرم افزار شبیه ساز وارد گردیده و پاسخ خروجی که خلوص محصولات در نظر گرفته شده است، با خلوص در نظر گرفته شده، در طراحی هر شیوه مقایسه و اعلام خطا گزارش گردیده است. نتایج حاصل از دو روش در خوراک های مختلف مقایسه گردیده است. نتایج حاصل از این تحقیق از پاسخ مناسب هر دو روش در خوراک های مختلف حکایت دارد.

در این تحقیق دو مدلسازی دینامیکی لامپ و توزیع شده در مکان برای یک واحد صنعتی تبخیر کننده فیلم ریزان انجام شده است. این واحد برای تغلیظ شیر استفاده می شود و شامل چهار تبخیر کننده فیلم ریزان است که به صورت متوالی قرار گرفته اند و جهت جریان در آنها به صورت خوراک پیشرو است. معادلات موازنه جرم و انرژی برای فیلم ریزان داخل تبخیر کننده ها به دو صورت لامپ و پارامترهای توزیع شده در مکان برقرار شده است. برای بررسی تغییرات فشار در تبخیر کننده ها موازنه جرم بر روی فاز بخار انجام شده تا دینامیک فشار هر تبخیر کننده و در نتیجه دمای آن معین گردد. اثرات سایر قسمت های واحد توسط معادلات مربوط در مدلسازی اعمال گشته است. در بررسی رفتار دینامیکی واحد صنعتی با شبیه سازی های انجام شده 6 متغیر از واحد قابل اندازه گیری با زمان هستند. این متغیرها شامل دمای سمت بخار هر چهار مرحله، شدت جریان جرمی شیر تغلیظ یافته خروجی و دانسیته شیر تغلیظ یافته خروجی می باشند. برای مقایسه دینامیک این متغیرها و نتایج حاصل از مدلسازی و با توجه به محدودیت های واحد صنعتی، دو تغییر پله ای در میزان دبی ورودی و فشار بخار ورودی به واحد اعمال شده است. مدلسازی توزیع شده در مکان در پیشبینی رفتار دینامیکی دمای سمت بخار هر مرحله در مقایسه با مدلسازی لامپ نتایج بهتری ارائه می کند اما برای متغیرهای دبی شیر خروجی و دانسیته شیر خروجی دو مدل رفتار دینامیکی تقریبا یکسانی ارائه می کنند. پیچیده بودن مدل توزیع شده در مکان و زمان بر بودن حل معادلات آن باعث می شود تا زمان شبیه سازی برای مدل توزیع شده در مکان بیشتر از دو برابر زمان لازم برای مدل لامپ با یک سیستم پردازنده شود و بنابراین مدل لامپ در مقایسه زمان شبیه سازی دو مدل برتری خود را نشان می دهد.