برجهای تقطیر یکی از تجهیزات پر مصرف در پالایشگاها و واحدهای پتروشیمی می باشد.از انواع مهم این برج ها می توان برج های سینی دار (tray) و برج های پر شده (packed) را نام برد. نوع دیگری از برج های تقطیر نیز وجود دارد که به آن برج tray –packed می گویند که ترکیبی از برج سینی دار و پر شده می باشد. در این پایان نامه در فصل 1و2 ابتدا به معرفی برج های سینی دار و پر شده و مراحل طراحی هر یک از آن ها و همچنین ساختمان داخلی و روابط عملیاتی حاکم بر آن ها پرداخته شده است. در فصل سوم انواع فراورده های نفتی و مشخصات آن ها ذکر گردیده و در فصل چهارم که قسمت اصلی پایان نامه می باشد به شبیه سازی واحد تقطیر پالایشگاه بندرعباس با استفاده از نرم افزار aspen hysys پرداخته شده است. در این فصل ابتدا واحد تقطیر اتمسفریک و خلاء پالایشگاه بندرعباس بطور کامل مورد بررسی قرار گرفته و فایل شبیه سازی دقیقی از آن ایجاد گردید. سپس اطلاعات مکانیکی تمامی برج های واحد (3side stripper,vacuum tower,crude tower) در نرم افزار وارد شد تا شبیه سازی برجها کاملاً براساس حالت واقعی انجام شده باشد. در نهایت سه حالت packed +tray,packed,tray برای برج تقطیر اتمسفریک و دو حالتpacked,tray برای برج تقطیر در خلاء در نظر گرفته شد. در تمامی این موارد تغییرات دبی و مشخصات فیزیکی محصولات اصلی واحد به دقت مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده با جزئیات کامل در پیوست ارائه شده است.

به دنبال افزایش ظرفیت یکی از واحدهای عملیاتی، طراحی مجدد و تعیین حداکثر انعطاف برج های دی پروپانایزر و دی بوتانایزر آن واحد در دستور کار قرار گرفت. لذا برای طراحی متناسب با شرایط خوراک و کیفیت مطلوب محصول دو برج مذکور، محاسبات با در نظر گرفتن شرایط واقعی به صورت دستی و از طریق نرم افزار انجام و نتایج بدست آمده با حالت موجود مقایسه و تاثیر برخی پارامتر های عملیاتی بررسی شد. در این راستا خصوصیات ترمودینامیکی در سیستم غیر ایده آل محاسبه شده و متناسب با شرایط، از معادله حالت peng-robinson برای پیش بینی خصوصیات هر دو فاز بخار و مایع استفاده شده است. طراحی در دو قسمت فرآیندی و هیدرولیکی به صورت دستی و به کمک نرم افزارهای aspen plus ,aspen hysys ,matlab انجام شده است. در ضمینه طراحی فرآیندی به دلیل کمبود داده های تعادلی برای هرسینی از روش میان بر fenske-underwood-gilliland به عنوان یک تقریب مناسب برای شروع و بررسی دقیق با روش سینی به سینی استفاده شده و در ضمینه طراحی هیدرولیکی روش fair در محاسبات به کار گرفته شده است. در ادامه مدلسازی برج های طراحی شده با دو مدل مرحله تعادلی و مدل rate-based صورت گرفت و در نهایت شبیه سازی معمول برج ها تحت عنوان شبیه سازی بر مبنای مدل مرحله تعادلی، به کمک نرم افزار های اشاره شده و همچنین شبیه سازی بر اساس ضرایب انتقال جرم و حرارت و به کارگیری مشخصات مکانیکی سینی تحت عنوان شبیه سازی بر مبنای مدل مرحله غیر تعادلی (rate-based) به کمک نرم افزار ratesep در محیط aspen plus انجام شد. نتایج محاسبات هر قسمت در فصل آخر ارائه شده و با اینکه همه به صورت اصولی محاسبه شده اند در هر مرحله یکی از نتایج مبنای مراحل بعدی قرار گرفته شده است. به طور کلی در این محاسبات پس از طراحی فرآیندی و هیدرولیکی، سایز برج بر اساس معیارهای طراحی برای هر دو برج بدست آمده و در قسمت شبیه سازی نیز ضمن ارزیابی نقاط ضعف و قوت مدل ها، تاثیر پارامتر های مختلف عملیاتی و تطبیق برخی پارامتر ها برای رسیدن به کیفیت مطلوب محصول بررسی شده است. پس از اصلاح نهایی مشخصات برج های طراحی شده ارائه شده است

کوره کاهش گرانروی ، کوره ای است که با هدف کاهش ویسکوزیته ی باقیمانده های برج خلاء و اتمسفری ، جهت اختلاط محصول تولید شده با نفت سوخت ، در برخی از پالایشگاه های ایران همانند تهران ، اراک و آبادان نصب و در حال فعالیت می باشد . در این کوره ، گرمای گازهای حاصل از احتراق سوخت در مشعل ، در بخش جابه جایی خوراک را گرم کرده و به دمای واکنش می رساند و در بخش تشعشع ، صرف واکنش تجزیه حرارتی (thermal craking) زنجیره های بلند پارافینی می گردد که دارای ویسکوزیته ی بالا می باشند و آن را به محصولات سبکتر تبدیل می کند. در این واحد شدت کراکینگ زیاد نیست ، زیرا شدت زیاد باعث ایجاد ترکیبات ناپایدار در فراورده می شود . در واقع هدف این عملیات کاهش گرانروی سوخت است بی آنکه تغییر محسوسی در ثبات سوخت ایجاد شود . همین امر سبب شده در مورد بیشتر خوراک ها شدت شکست حرارتی را پایین بیاورند که در نتیجه تولید بنزین و مواد سبک تر کمتر از 10% کاهش می یابد . با توجه به علاقه ی روزافزون مهندسین شیمی به شبیه سازی فرایندهای شیمیایی ، این پروژه خوراک و ساختمان کوره مذکور را مورد بررسی قرار داده و کوره را شبیه سازی کرده است . در این شبیه سازی ( که تاکنون کمتر مورد بررسی قرار گرفته است ) پروفایل دما ، فشار ، محصولات ، مواد اولیه و دیگر پارامترهای عملیاتی موثر در طول لوله بدست آمده است . با انتخاب یک مدل سینتیکی بهینه توسط castellanos و همکارانش و براساس تقسیم خوراک به مجموعه ای از شبه اجزا با تعداد اتم کربن معین ارائه شده است ، این نتایج با حل عددی موازنه ی جرم و انرژی از روش های عددی مرسوم (r-k) در المانهایی با طول معین در لوله های بخش جابه جایی و تشعشع کوره به عنوان یک راکتور ایده آل ، حاصل شده است . داده های این شبیه سازی با داده های تجربی کوره واحد کاهش گرانروی پالایشگاه تهران مقایسه و نتایج حاصله سازگاری قابل قبولی دارد .

امروزه مقادیر بسیاری گاز گرم حاصل از احتراق سوخت توسط بویلرها و انواع متنوع کوره ها در صنایع مختلف تولید می شود، بازیافت انرژی موجود در این گازها این امکان را فراهم می سازد که مقادیر بسیاری از انرژی اولیه مصرفی کاهش یابد. "کیفیت حرارت" در کنار کمیت انرژی موجود در جریان خروجی، یکی از متغیرهای اصلی تأثیر گذار روی میزان توجیه پذیری اقتصادی طرح های بازیافت حرارت می باشد. برخی از سیستم های بازیافت حرارت متداول عبارتند از رکوپراتورها، بویلرهای بازیافت حرارتی، لوله های حرارتی، اکونومایزرها و بازیافت متناوب حرارت. رکوپراتورها مبدل های حرارتی می باشند که با استفاده از انرژی حرارتی گازهای خروجی از دودکش کوره جهت پیش گرم نمودن هوای احتراق ورودی به کوره مورد بهره برداری قرار می گیرند. استفاده از این سیستم سبب می گردد علاوه بر افزایش دمای شعله به مقدار قابل توجهی نیز در مصرف سوخت کوره صرفه جوئی حاصل گردد، لذا می توان بیان نمود به کارگیری صحیح این نوع مبدل ها علاوه بر اینکه نوعی بهینه سازی مصرف انرژی محسوب می شود سبب افزایش کارائی کوره مورد نظر نیز می گردد. در این پژوهش پس از اینکه فناوری های مختلف صرف جوئی انرژی و رکوپراتورهای حرارتی و انواع آن به مورد بحث و بررسی قرار می گیرد، با استفاده از آنالیز گازهای خروجی از کوره h-101 پالایشگاه تهران طراحی و شبیه سازی رکوپراتورهای حرارتی جهت کوره مذکور صورت می پذیرد. طراحی با استفاده از محاسبات ریاضی و بر مبنای قوانین انتقال حرارت در مبدل های حرارتی و نیز بهره گیری از استانداردهای جهانی موجود، قابل اجرا می باشد و شبیه سازی نیز با بکارگیری نرم افزار aspen hetran که از زیر مجموعه های aspen htfs+ است، صورت می پذیرد. از آنجاییکه در این رساله هدف شبیه سازی رکوپراتور حرارتی بهینه می باشد لذا پس از شبیه سازی مبدل حرارتی مورد نظر با استفاده از نرم افزار افزار aspen qchex که آن نیز از زیر مجموعه های aspen htfs+ می باشد، قیمت رکوپراتور شبیه سازی شده برآورد می گردد سپس با تغییر در ساختار مکانیکی مبدل، مبدل جدیدی شبیه سازی می گردد که علاوه بر افزایش دمای هوای ورودی به میزان رکوپراتور حرارتی نخست، از لحاظ اقتصادی نیز مقرون به صرفه تر باشد.

یکی از راه کارهایی که امروزه سیاست گذاران انرژی در دنیا از آن به عنوان ابزاری موثر و کارآمد در مدیریت انرژی بهره می برند، تولید انرژی بر مبنای روش تولید همزمان می باشد. تولید همزمان که نوعی خاص از روش تولید پراکنده است، عبارتست از تولید توام دو یا چند شکل از انرژی (مانند انرژی الکتریکی، حرارتی و برودتی) از یک منبع ساده ی اولیه (مانند انرژی شیمیایی سوخت های مختلف). به عبارتی دیگر می توان بیان نمود، تولید همزمان آب شیرین، برق، حرارت و برودت به معنای استفاده بهینه از انرژی نهفته سوخت مصرفی در تجهیزات تولید نیرو می باشد. در این رساله پس از معرفی کامل سیکل های تولید همزمان برق و حرارت (chp) و برق، حرارت و برودت (cchp)، به بررسی سیستمی نو و جدید به نام سیکل تولید همزمان آب شیرین، برق و برودت پرداخته می شود. درکشور عزیزمان ایران همواره حجم بالایی از جرم و انرژی بخار کم فشار بدون هیچ استفاده ای به هدر می رود. در این پژوهش با طراحی سیکلی بهینه توسط نرم افزار aspen plus سعی در ارائه راهکاری جهت بهره گیری از این انرژی (بخار مازاد کم فشار) جهت تولید آب شیرین، برق و برودت گردیده است که حاصل این طراحی تولید همزمان kg/hr 40345 آب شیرین، kw 1467 برق و دسترسی به دمای هایی پایین در حدودk 225.9 و k 295.7 (دمای اول جهت سرمایش صنعتی و دمای دوم به منظور برودت فضاهای مسکونی و اداری کاربرد قابل ملاحظه ای دارد) می باشد. سپس با تغییر در پارامترهای عملیاتی سیستم نظیر دما و فشار تجهیزات، مناسبترین شرایط جهت دسترسی به حداکثر میزان تولید بررسی و نتایج ثبت گردید. در انتها نیز جهت برآورد اقتصادی طرح به تخمین هزینه خرید تجهیزات اصلی فرآیندی سیکل مورد بحث پرداخته و مجموع هزینه های سرمایه ای سیکل تولید همزمان آب شیرین، برق و برودت تعیین گردید.

نیاز به ارتقاء بهره¬وری انرژی در صنایع بخصوص نفت، گاز و پتروشیمی و همچنین دیگر صنایع مصرف¬کننده عمده انرژی و با توجه به این¬که حدود 60 درصد از انتشار کربن و دیگر گازهای گلخانه¬ای از تولید انرژی حادث می¬شود. لذا در راستای گام برداشتن در جهت این مهم در این رساله ابتدا به بررسی مصارف انرژی و اهمیت مدیریت انرژی در صنایع پتروشیمی کشور پرداخته می¬شود، سپس شرح فرآیند واحد آروماتیک پتروشیمی بندر امام خمینی ارائه می¬گردد، در ادامه به تحلیل و بررسی میزان مصرف انرژی در واحد مذکور پرداخته می¬شود. این تحلیل امکان مقایسه میزان تولیدات و مصرف انرژی تمامی حامل¬های انرژی در بخش¬های مختلف واحد را فراهم می¬سازد. گام بعدی بررسی میزان مصرف انرژی در واحدهای برتر (bt) آروماتیک جهان و مقایسه میزان مصرف انرژی در واحد آروماتیک مورد مطالعه با این واحدها است. در انتها ارائه دو راهکار جدید و کاربردی جهت کاهش مصرف انرژی در واحد آروماتیک پتروشیمی بندر امام خمینی ارائه می¬گردد. اولین روش پیشنهادی استفاده از سیستم بازیابی گازهای ارسالی به مشعل است، با استفاده از این سیستم جریان ورودی به مشعل به دو فاز گاز سبک و مایع سنگین تجزیه می¬گردد، گاز سبک که غالب آن را ترکیباتی همچون هیدروژن، متان و اتان تشکیل می¬دهد بهتر است بعنوان سوخت ( در واحدی غیر از واحد آروماتیک) مورد استفاده قرار گیرد و یا در صورت عدم امکان این امر، جهت سوزاندن به فلر هدایت گردد، جریان مایع سنگین نیز فاقد ترکیباتی همچون هیدروژن و سولفید هیدروژن بوده (و یا میزان ترکیبات مذکور در آن بسیار ناچیز است) و غنی از ترکیباتی همچون c3، ic4 ، nc4 و c5+ به عنوان خوراک در واحدهای دیگر مورد استفاده قرار می-گیرد. با استفاده از طراحی و نصب این سیستم، مقدار قابل توجهی از انتشار گازهای گلخانه¬ای نیز کاسته می¬گردد. دومین روش پیشنهادی جهت کاهش مصرف انرژی در واحد مورد بحث استفاده از مبدل پیش گرمکن هوای کوره یا همان رکوپراتور حرارتی است. رکوپراتور طراحی شده جهت کوره مورد نظر در واحد آروماتیک پتروشیمی بندر امام از نوع جابه جایی پوسته لوله بوده و با بکارگیری نرم افزار aspen hetran که از زیر مجموعه های aspen htfs+ است، صورت پذیرفت که توانائی افزایش دمای هوای ورودی به کوره را ازoc 32 بهoc 270 را دارا است.

چکیده ندارد.