مدلسازی، شبیه سازی و بهینه سازی حرارتی برج های تقطیر مزدوج حرارتی
چکیده
سیستم های تقطیر از مهمترین و رایج ترین واحد های مورد استفاده در صنایع پتروشیمی و پالایش و در ضمن بیشترین مصرف کننده انرژی می باشند. وجود محدودیت ها و قیمت رو به افزایش انرژی، پژوهشگران را به یافتن راه حلی مناسب از جمله کاربرد برج های مزدوج حرارتی برای کاهش میزان مصرف انرژی در سیستم های تقطیری سوق داده است. در این پایان نامه میزان مصرف انرژی در دو برج تقطیر متوالی تحت فشار های مختلف که یکی از ساختار های پرکاربرد در آرایش مزدوج حرارتی است، بررسی شده است. در این ساختار جریان محصول بالای برج پر فشار با جریان محصول پایین برج کم فشار تبادل حرارتی برقرار می کند و سرمایش چگالنده برج پر فشار، گرمایش مورد نیاز برای جوش آور برج کم فشار را فراهم می نماید. برای مقایسه میزان مصرف انرژی دو آرایش متفاوت مشتمل بر دو برج تقطیر ساده و دیگری شامل یک سیستم تقطیری مزدوج حرارتی برای خوراک سه جزیی متانول، آب و دی متیل اتر استفاده شد که براین اساس روند تغییرات گرمایش و سرمایش برج ها بر اثر تغییر تعداد سینی های برج اول و دوم در هر آرایش بررسی شده و در ادامه میزان مصرف انرژی و قیمت تجهیزات هر آرایش بر آورده گردید. مدلسازی و شبیه سازی در محیط نرم افزاری matlab براساس قانون بقای جرم و انرژی با استفاده از روش نقطه حباب انجام گرفت. متوسط خطای نسبی بین داده های دمایی حاصل از مدل در تعداد محدودی سینی با داده های تجربی واحد متانول پتروشیمی بوشهر 996/0 درصد است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد در آرایش برج های مزدوج حرارتی در مقایسه با آرایش دو برجی میزان انرژی مورد نیاز به مقدار حدود 50% کاهش یافته است ولی در ضمن منجر به افزایش سرمایه گذاری اولیه 6% شده است. همجنین نتایج نشان می دهد به دلیل عدم نیاز به بخار در برج پر فشار هزینه های جاری این آرایش نسبت به دو برجی ساده به صورت تقریبی حدود 20% کاهش می یابد
