پایان نامه بهینه سازی برج تقطیر با استفاده از مفهوم انتگراسیون حرارتی داخلی و تحلیل اکسرژی

فهرست:

فصل اول: پیشگفتار. 1 

1-1 مقدمه. 2

1-2 بررسی مصرف انرژی در برج تقطیر. 2

1-3 بیان روش های بهبود راندمان مصرف انرژی.. 3

1-4ضرورت انجام پژوهش.... 4

1-5 اهداف ونوآوری پژوهش.... 7

1-6ساختار پژوهش.... 7

فصل دوم: مروری برتحقیق‌های انجام‌شده. 9

2-1 مقدمه. 10

2-2 تحقیق های انجام شده پیرامون اکسرژی.. 10

2-3 تحقیق‌های انجام شده پیرامون انتگراسیون داخلی برج تقطیر. 13

2-4تحقیق‌های انجام شده پیرامون انتگراسیون داخلی برج تقطیر با استفاده از اکسرژی   15

2-5 نتیجه‌گیری 15

فصل سوم: مفاهیم اکسرژی.. 17

3-1مقدمه. 16

3-2 مفهوم اکسرژی.. 18

3-3 مقایسه انرژی و اکسرژی.. 21

3-4 شبیه سازی و آنالیز اکسرژی برج تقطیر. 22

3-5 بهینه سازی.. 23

3-6 بهینه سازی برج تقطیر با استفاده از آنالیز اکسرژی.. 24

3-7 اثر انتگراسیون حرارتی داخلی بر روی کیفیت مصرف انرژی.. 25

3-8 موازنه اکسرژی.. 26

فصل چهارم: انتگراسیون حرارتی داخلی برج تفطیر. 29

4-1 مقدمه. 30

4-2 بررسی بهبود کیفیت و راندمان مصرف انرژی در انتگراسیون حرارتی برج تقطیر  30

4-3 انتگراسیون حرارتی داخلی برج های تقطیر. 32

4-4 مدل سازی برج تقطیر و ساختارHIDiC.. 36

4-5 پیاده سازی ساختار انتگراسیون حرارتی داخلی.. 37

4-6 مبدل حرارتی.. 39

4-7 روش NTU-έ. 39

4-8 روش حداقل دمای نزدیکی.. 40

4-9  شیر فشار شکن.. 41

4-10اثر انتگراسیون حرارتی داخلی بر روی میزان مصرف انرژی.. 41

4-11اثر انتگراسیون حرارتی داخلی بر روی کیفیت مصرف انرژی.. 43

4-12 بهینه سازی ترمودینامیکی برج تقطیر. 43

4-13 نمودار دما-آنتالپی.. 44

4-14 حداقل نیروی محرکه در طراحی فرآیند. 49

4-15 نیروی محرکه در برج تقطیر. 51

4-16 تعیین حداقل اتلاف اکسرژی.. 53

4-17 نمودار حداقل نیروی محرکه. 56

4-18 محاسبه ی الگوریتم (عددی ) 57

4-19 تعیین محل مناسب برای یک برج اصلاح شده 58

فصل پنجم:بررسی الگوریتم بر روی برج تقطیردی بوتانایزر. 61

5-1مقدمه. 62

5-2 واحد دی بوتانایزر پالایشگاه شیرازUnit 100) ) 62

5-3 انتگراسیون حرارتی داخلی برج تقطیر. 63

5-4 تعیین حداقل نیروی محرکه در طراحی فرآیند. 64

5-5 تعیین محل مناسب برای یک برج اصلاح شده 70

5-6 نتیجه‌گیری 74

فصل ششم: نتیجه‌گیری وپیشنهادات... 75

6-1نتیجه‌گیری.. 76

6-پیشنهادها 77

مراجع. 78

پیوست  

منبع:

1. رسته˓مجتبی˓ شبیه سازی و بهینه سازی برج های مزدوج حرارتی برای تلخیص متانول ˓ پایان نامه کارشناسی ارشد،  دانشگاه صنعت شریف سال 1382

2. صابر ˓محمد ˓ بررسی بهبود کیفیت و راندمان مصرف انرژی در انتگراسیون حرارتی برج های تقطیر˓پایان نامه کارشناسی ارشد،   دانشگاه صنعت شریف سال1388

3.Fonyo, Z., 1974b. Thermodynamic analysis of rectification. II. Finite cascade models. InternationalChemical Engineering 14, 203–210.

4.Fonyo, Z., 1974a. Thermodynamic analysis of rectification. I. Reversible model of rectification. International Chemical Engineering 14, 203–210.

5.Franklin, N.L., Wilkinson, M.B., 1982. Reversibility in the separation of multi- component mixtures. Transactions of IChemE 60, 276–282.

6.Dhole, V., Linnhoff, B., 1993. Distillation column targets. Computers and Chemical Engineering 17, 549–560.

7.Bandyopadhyay, S., Malik, R.K., Shenoy, U.V., 1998. Temperature–enthalpy curve for energy targeting of distillation columns.Computers and Chemical Engineering 22 (12), 1733–1744.

8.de Koeijer, G.M., Kjelstrup, S., van der Kooi, H.J., Knoche, K.F., Andersen, T.R., 2002a. Positioning heat exchangers in binary tray distillation using isoforce operation. Energy Conversion and Management 43 (9–12), 1571–1581

9. de Koeijer, G.M., Kjelstrup, S., Salamon, P., Siragusa, G., Schaller, M., Hoffmann, K.H., 2002b. Comparison of entropy production rate minimization methods for binary diabatic distillation. Industrial and EngineeringChemistry Research 41 (23), 5826–5834.

10.Iwakabe, K., Nakaiwa, M., Huang, K., Nakanishi, T., Røsjorde, A., Ohmori, T., Endo, A., Yamamoto, T., 2006. Energy saving in multicomponent separation using an internally heat-integrated distillation column (HIDiC). Applied Thermal Engi- neering 26 (13), 1362–1368

11.Aguirre, P., Espinosa, J., Tarifa, E., Scenna, N., 1997. Optimal thermodynamic approximation to reversible distillation by means of interheaters and inter- coolers. Industrial and Engineering ChemistryResearch 36 (11), 4882–4893.

12. Le Goff, P., Cachot, T., Rivero, R., 1996, Exergy analysis of distillation processes, Chemical Engineering Technology, Volume19, pp 478-485.

13.Røsjorde, A., Kjelstrup, S., 2005. The second law optimal state of a diabatic binary tray distillation column. Chemical Engineering Science 60 (5), 1199–1210.

14. Koeijer, G. Rivero, R. 2003, Entropy production and exergy loss in experimental distillstion columns, Chemical Engineering Science, Volume58, pp 1587-1597

15.Zemp, R.J., De Faria, S.H.B, 2005, Using exergy loss profiles and enthalpy –temperature profiles for the evaluation of thermodynamic efficiency in distillation column, Thermal Engineering, Volume4, pp 76-82.

16.Douani, M., Terkhi, S., 2007,  Distillation of complex mixture. Part II, Performance analysis of a distillation column using exergy and entropy, Volume9, pp 137-151.

17.Huang, K., Shan, L., Zhu, Q., 2008, A totally heat-integrated distillation column, The effect of feed pre-heating by distillate.

18.Bausa, J., v. Watzdorf, R., Marquardt, W., 1998. Shortcut methods for non- ideal multicomponent distillation: 1. Simple columns. AIChE Journal 44, 2181–2198

19.Gani, R., Bek-Pedersen, E., 2000. Simple new algorithm for distillation column design. AIChE Journal 46 (6), 1271–1274.

20.Nakaiwa, M., Huang, K., Endo, A., Ohmori, T., Akiya, T., Takamatsu, T., 2003. Internally heat-integrated distillation columns: a review. Chemical Engineer- ing Research and Design 81 (1), 162–177.

21.Gadalla, M., Olujic, Z., Sun, L., De Rijke, A., Jansens, P.J., 2005. Pinch analysis-based approach to conceptual design of internally heat-integrated distillation col- umns. Chemical Engineering Research and Design 83 (8), 987–993.

22.de Koeijer, G., Røsjorde, A., Kjelstrup, S., 2004. Distribution of heat exchange in optimum diabatic distillation columns. Energy 29 (12–15), 2425–2440.

23.Danilov, R.Yu., Petlyuk, F.B., Serafimov, L.A., 2007. Minimum-reflux regime of simple distillation columns. Theoretical Foundations of Chemical Engineering 41 (4), 371–383

24. Petlyuk, F., Danilov, R., Serafimov, L., 2008. Trees of reversible distillation trajectories and the structure of trajectory bundles for sections of adiabatic columns. Theoretical Foundations of Chemical Engineering 42 (6), 795–804.

25.B. Ghorbani, G.R. Salehi*, M. Amidpour, M.H. Hamedi. Exergy and exergoeconomic evaluation of gas separation process˓ 2012.Journal of Natural Gas Science andEngineering 9 .86e93

26.Filipe SoaresPinto 1, RogerZemp 2, MeganJobson,RobinSmith.2011. Centre for Process Integration, School of Chemical Engineering and Analytical Science, University of Manchester, Manchester M13 9PL, UK

27.Koehler, J., Aguirre, P., Blass, E., 1991. Minimum reflux calculations for non-ideal mixtures using the reversible distillation model.Chemical Engineering Science 46, 3007–3021.

28.Kister, H., 1992. Distillation Design. McGraw-Hill, New York.

29.Richardo, R., 2001, Eexergy simulation and optimization of adiabatic and diabatic binary distillation,Energy, Volume26, pp 561-593

30.Smith, R. Chemical Process Design and Integration, second ed., John Wiley and Sons Ltd, Chichester, England, 2005

31.Rivero, R., 2001. Exergy simulation and optimization of adiabatic and diabatic binary distillation. Energy 26 (6), 561–593.

32.Geoffrey P.Hammond. 2007, Industerial energy analysis,thermodynamics and sustainability, Volume 84, pp 675-700

33.Dincer, I. Rosen, M. 2013, Exergy analysis of crude oil distillation systems, Chapter14, pp 290-302

34.Dincer, I. Rosen, M. 2007, Thermodynamic fundamentals, Chapter1, pp 2-22.

35.Seider, W. Seader, J. Lewin, D. 2008, Product, Process, Design, Principles, Synthesis, Analysis and  Evaluation, Chapter9, pp 1-64