Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen Nasresfahany,Arjomand Mehrabani zeinabad
محسن نصراصفهانی (استاد مشاور) ارجمند مهربانی زین آباد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Fatemeh Safari
فاطمه صفری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Modeling, Simulation and Thermal Optimization of Thermally-Coupled Distillation Columns
Distillation is one of the most important and common operations in chemical and petrochemical industries. Despite all of its advantages, distillation units are responsible for a significant part of the total heat consumption in the world’s process industries. Limitations and price of energy make scientists try to find solutions to reduce energy-consumption of distillation. Heat integration of thermally coupled distillation column is one of the best methods. Two columns with different pressures are used in this construction; columns are integrated such that the condensing duty of high pressure column is used to boil the low pressure column. This work provides a comparison between two simple columns with direct configuration and thermally coupled distillation column with direct sequence backward integration arrangement for separation of a water, methanol and dimethyl-ether mixture based on energy-consumption and cost. The influence of changing numbers of first and second column trays on heating and cooling rate of each column are investigated based on a developed mathematical model using conservation law of mass and energy and bubble-point method. The average relative error between calculated and industrial temperatures in some trays is about 0.996%. According to simulation the thermally coupled construction saves energy about 50% more than two simple columns, but increase about 6% capital cost. Since steam is not used in high pressure columns in thermally coupled distillation operating cost decrease about 20%, too. Keywords: Distillation, Energy consumption, Heat integration, Thermally-Coupled distillation
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 شد ه 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. کلمات کلیدی: 1- تقطیر 2- مصرف انرژی 3- انتگراسیون حرارتی 4- برج های مزدوج حرارتی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی