دانشگاه آزاد اسلامی
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مکانیک
عنوان :
مبدل های پیش گرم PE-1 بخشPlatformer پالایشگاه آبادان
مقدمه :
با توجه به اهمیت و افزایش مصرف بالای انرژی در کشور و با توجه محدود بودن منابع فسیلی، استفاده از روشها و شیوه های جلوگیری از هدر رفتن و تلف شدن انرژی در صنعت دارای اهمیت بسیاری می باشد. بخش عمده ای از افزایش مصرف موجود در بخش انرژی در کشور ما به علت وجود تکنولوژی های قدیمی در صنایع اصلی انرژی بر از جمله پالایشگاه ها می باشد. در این میان پالایشگاه آبادان به عنوان قدیمی ترین پالایشگاه کشور دارای بیشترین مصرف انرژی جهت پالایش نفت خام و تولید بنزین می باشد. واحد تبدیل کاتالیستی پالایشگاه آبادان در سال 1962 میلادی مورد بهره برداری قرار گرفت. وظیفه این واحد بالا بردن عدد اکتان بنزین واحدهای تقطیر از مقدار آن حداکثر 60 به حدود اکتان 95 می باشد. واحد تبدیل کاتالیستی دارای 2 بخش الف) یونیفاینر (Unifiner) و ب) پلت فرمر (Platformer) می باشد که تحقیق حاضر در مورد مبدل های پیش گرم PE-1 بخشPlatformer واحد می باشد مجموعه این مبدل ها 10 عدد می باشد که در دو ردیف موازی 5 تایی قرار گرفته اند. که از نوع پوسته و لوله (Shell & Tube) می باشند (U Tube). این مبدل ها نقش اساسی در بالا بردن میزان خوراک ورودی به کوره ها را دارند بنابراین افزایش تبادل حرارت در این مبدل ها می تواند باعث بالا بردن دمای خوراک (Combined Feed) و کاهش یافتن دمای محصول (Reactor Effluent) ورودی به کولرهای هوایی و آبی شود که در نتیجه آن باعث کاهش میزان مصرف آب cooling و برق مورد نیاز کولرهای هوایی می شود. با توجه به مصرف انرژی بالا و در جهت صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه ها، نیاز به استفاده از مبدلهای حرارتی با راندمان بالا احساس میشود. افزایش کارایی و راندمان بالا در مبدل ها باعث می شود علاوه بر بهینه سازی مصرف انرژی، هزینه های عملیاتی و تعمیراتی نیز کاهش پیدا کند. بنابراین به منظور دستیابی به هدف اصلی لازم است از زوشهایی که بتوانند راندمان این مبدل هارا افزایش داده و در نهایت بتوان بار حرارتی کوره را کاهش داد، استفاده کرد. با کاهش بار حرارتی میزان مصرف سوخت در کوره ها که مقدار آن قابل توجه می باشد، نیز کاهش یافته و در کنار آن از میزان آلودگی های محیط زیست ناشی از سوخت مانند NOx را نیز کاهش داد. در ضمن با کاهش مصرف سوخت در کوره ها، امکان افزایش ظرفیت خوراک واحد تبدیل کاتالیستی نیز وجود دارد. از آنجا که رسیدن به راندمان بالاتر و کاهش یافتن مصرف انرژی بدون انجام هزینه غیر ممکن است بنابراین هدف رسیدن به اهداف مورد نظر با صرف کمترین هزینه می باشد. با توجه به اینکه هدف از این پروژه بالا بردن راندمان مبدل های واحد (PE-1 A to K) می باشد و سعی بر این است که این افزایش راندمان با حداقل هزینه همراه باشد .
در فصل اول راجع به روشهای بهبود انتقال حرارت و تکنیک های مربوط به آن مورد بررسی قرار گرفته است. که این روش های بالا بردن انتقال حرارت تحت عنوان Heat Transfer Enhancement که در دنیا متداول می باشد که اصول آن، افزایش سطح انتقال حرارت، تغییر رژیم سیال از حالت آرام(laminar) به مغشوش (Turbulent)، افزایش سرعت سیال و غیره می باشد. فصل دوم نیز به تقسیم بندی مبدل های حرارتی بر اساس نوع سرویس وشکل ساختمانی آنها اشاره کرده است و راجع به انواع مختلف مبدل حرارتی مانند پوسته – لوله و نوع صفحهای توضیح داده شده است. فصل سوم در مورد شناخت واحد تبدیل کاتالیستی و فرایند آن شرح داده شده است. فصل چهارم به شبیه سازی مبدل های حرارتی مورد نظر در این پروژه می پردازد که در وحله اول برای جلوگیری از افزایش هزینه ها سعی بر این قرار گرفت که ساختار مکانیکی مبدل ها تغییر پیدا نکند و در صورت لزوم تنها به تغییر در آرایش و چیدمان مبدلها و تغییرات در Piping که بسیار کم هزینه تر است، اقدام نمود. همچنین جابجایی جریان سرد و گرم در مبدل ها نیز بررسی گردیده است. از آنجا که بررسی این روش ها نیاز به نرم افزارهای شبیه سازی دارد بنابراین در این پروژه ابتدا آرایش و چیدمان مبدل های موجود توسط نرم افزار Aspen HYSYS 2006.5 شبیه سازی گردید. برای همه مبدل ها ، به صورت جداگانه فایل شبیه سازی شده توسط نرم افزار Aspen HTFS+ ایجاد گردید. بعد از شبیه سازی چیدمان مبدل ها توسط Aspen HYSYS و با استفاده از لینک و اتصال نرم افزار به Aspen HTFS+ ، استخراج داده ها و اطلاعات صحیح انجام پذیرفت و این امکان فراهم شد تا ارزیابی وضعیت موجود (Rating) مبدل های PE-1 بوجود آید و میزان Performance موجود را مشاهده کرد. در مرحله بعد ابتدا به جابجایی سیال گرم و سرد توسط نرم افزار شبیه ساز Aspen Hysys و سپس تغییر چیدمان مبدل ها انجام شد و دوباره با اتصال به نرم افزار HTFS+ شرایط جدید از نظر Performance و راندمان مورد بررسی قرار گرفت. بعد از اینکه تغییر آرایش و چیدمان مبدل ها مورد بررسی قرار گرفت به سراغ روشهای بهبود انتقال حرارت رفته و پس از بحث و مقایسه راجع به نتایج بدست آمده، استفاده از تیوب های فین دار نوع HPT برای افزایش سطح انتقال حرارت و افزایش Duty در نظر گرفته شده است. فصل پنجم میزان صرفه جویی ناشی از استفاده از تیوب فین دار و و مباحث اقتصادی آن در اثر کاهش مصرف سوخت کوره و میزان افزایش ظزفیت واحد مورد بررسی قرار گرفته است و در فصل ششم نیز در مورد مزایای نصب مبدل جدید از نوع Packinox و میزان کارایی آن اشاره شده است.
1- : مقدمه
افزایش انتقال حرارت می تواند تاثیربخشی جریانهای داخلی و خارجی را در مبدل های حرارتی بهبود بخشد. به طور معمول با افزایش جریان گردابی، آشفتگی و مغشوش کردن جریان و کاهش یافتن و نازک کردن لایه مرزی می تواند به این امر کمک کند. در حالت آشفتگی جریان (Turbulent) به خاطر اختلاط شدید ی که در ساختار آن است باعث می شود انتقال حرارت بین سطح و جریان سیال راحت تر انجام شود. در حالت جریان آرام (Laminar) ضریب انتقال حرارت (h) کمتر می باشد و برای غلبه بر آن نیاز به استفاده از روش های بهبود انتقال حرارت از طریق ایجاد جریان گذرا (Transition) و مغشوش(Turbulent) که باعث بوجود آمدن حالت گردابی (Vorticity) در آن و در نهایت به کاهش لایه مرزی کمک کند.
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند