دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.SC” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی

عنوان:

بررسی تأثیر رسوب گذاری در اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی

مقدمه

مشکل رسوب از زمان پیدایش اولین مبدلها تا به امروز وجود داشته است. از زمان انقلاب صنعتی و در تولید بخار توسط زغال سنگ این مشکل وجود داشته که در عمل به صورت ایجاد رسوب در جوش آورها نمایان می شد و علت آن وجود املاح و نمک در آب بوده است و ر نتیجه آن دمای جوش آور برای تولید بخار می بایست افزایش می یافت. تا سال 1920 فقط به ایجاد و استفاده از ابزارهایی برای کاهش رسوب با توجه به شرایط موجود ، بدون در نظر گرفتن یک طراحی مناسب توجه می شد. از سال 1920 تا 1935 اندازه گیری رسوب و تعیین میزان تأثیر آن بر روی ابزارهای انتقال حرارت انجام گرفت. از سال 1935 تا 1945 با مطالعات بیشتر فاکتور رسوب گرفتگی معرفی بسط و گسترش یافت. تحقیقات در مورد رسوب نفت خام در مبدلهای پیش گرم کن پالایشگاه ها تقریباً از دهه هفتاد میلادی به طور جدی آغاز و در یک دهه گذشته این تحقیقات شتاب بیشتری به خود گرفته است. امروزه برای اکثر محیط ها فاکتور رسوب گرفتگی تعیین شده و با تعریف این فاکتور در نرم افزارها ، ابزارهای انتقال حرارت طراحی و ساخته می شوند که این امر سبب کاهش هزینه، کاهش مصرف انرژی و نیز کاهش تولید مواد آلاینده گردیده است. برای تحقق هر چه بیشتر موارد ذکر شده این تحقیقات با شدت بیشتری ادامه دارد.

اهمیت رسوب در شبکه های پیش گرم کن نفت خام

رسوب گذاری در مبدلهای شبکه پیش گرم کن نفت خام یکی از بزرگترین مشکلاتی است که هزینه های بسیاری را برای صنایع پالایش نفت در بر دارد. دو اثر عمده رسوب بر عملیات پیش گرم کن، کاهش بازیافت حرارتی و افزایش افت فشار می باشد. برای یک شبکه پیش گرم کن که روزانه 100/000 بشکه نفت خام را تحت فرآیند قرار می دهد ، افت یک درجه ای دما در اثر رسوب به طور تقریبی منجر به 40/000 دلار هزینه اضافی سوخت و تولید 750 تن دی اکسید کربن اضافی در سال خواهد شد. همچنین افت فشارهای بزرگتر بار بیشتری را بر پمپها تحمیل می کند و زمانی که ظرفیت اضافی برای پمپ موجود نباشد ، منجر به تبخیر نفت خام در داخل مبدلهای حرارتی و کاهش بار عملیاتی می گردد. در نتیجه کاهش تولید مهمترین هزینه رسوب برای اکثر پالایشگاه ها می باشد. برای پالایشگاهی که روزانه 100/000 بشکه نفت خام را تحت فرآیند قرار می دهد کاهش 10 درصدی تولید بر اثر افزایش افت فشار با فرض هزینه 2 دلار بر هر بشکه برای کاهش تولید، 20/000 دلار در روز هزینه در بر خواهد داشت. در برخی عملیات پالایشگاهی مشکل افت فشار می تواند بسیار حادتر از کاهش بازیابی حرارتی باشد. برای روشن شدن بیشتر اهمیت رسوب به ارائه برخی آمارها در این مورد پرداخته می شود.

در سال 1981 Van Nostrand مقدار هزینه رسوب برای صنایع پالایشی را به ازاء 100/000 بشکه نفت در روز حدود 1/000/000 دلار در سال محاسبه کرد که این مقدار در سال 1993 برابر 107*3-2 تخمین زده شد. در آماری که توسط Tackery در سال 1979 منتشر شد، کل هزینه رسوب در انگلستان سالانه 108*5-3 پوند و در آمریکا 109*10-8 تخمین زده شد. طبق این آمار هزینه رسول در آمریکا در سال 1993 به 109*20-15 دلار رسید. Chaudagne در سال 1992 مقدار هزینه رسول را در صنایع فرانسه سالانه 1010*1 فرانک فرانسه برآورد نمود. در سال 1995 Panchal هزینه های رسوب در واحدهای تقطیر نفت خام در آمریکا را تا 1/3 میلیارد دلار در سال تخمین زد.

پس از بحث هزینه، به بررسی جنبه های زیست محیطی رسوب پرداخته می شود. بدین منظور مطالعه ای که توسط  Pugh در سال 2002 صورت گرفته ارائه می گردد.

ظرفیت سالانه پالایشگاه های نفت در انگلستان 91/000/000 تن در سال می باشد. کوچکترین پالایشگاه نفت که در Dundee قرار دارد دارای ظرفیت سالانه 700/000 تن و بزرگترین آن که در Fawley قرار گرفته دارای ظرفیت 15/000/000 تن در سال می باشد. با در نظر گرفتن فرضیات زیر می توان اثرات مستقیم زیست محیطی رسوب را تخمین زد:

1- ظرفیت گرمایی نفت خام 3MJ/Tonne.K می باشد.

2- انرژی سوخت 44/3 GJ/Tonne می باشد.

3- به ازاء سوختن هر تن سوخت 2/9 تن دی اکسید کربن آزاد می شود.

4- کل افت دما در اثر رسوب در مدت دو سال 20 درجه سانتی گراد (با نرخ افت خطی 10 درجه سانتی گراد / yr) فرض می گردد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.