دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرایند

عنوان:

بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (FCCU) با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA)

چکیده

در این تحقیق اطلاعات در مورد بهینه سازی واحد شکست کاتالیستی بستر سیال جمع آوری شده است. برای توصیف خوراک و محصول مدل پنج تکه ای استفاده شده است که این مدل با مقادیر صنعتی سازگار می باشد.

تابع هدف مورد استفاده در این تحقیق ماکزیمم بازده بنزین و مینیمم کک در گاز خروجی می باشد. متغیرهای اصلی و چندین متغیر مهم دیگر برای شرایط بهینه انتخاب شده اند که عبارتند از:

1) درجه حرارت خوراک 2) درجه حرارت هوای ورودی 3) دبی کاتالیست 4) دبی هوا.

روش مورد استفاده کاملا کلی است و می تواند در واحدهای دیگر FCCU مورد استفاده قرار گیرد. نتایج بهینه به دست آمده به ما اطلاعات فیزیکی دیگری برای مقادیر دیگر و همچنین تفسیر آنها می دهد.

مقدمه

در این پروژه قصد داریم واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (Fccu) را با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی مورد بررسی قرار دهیم.

الگوریتم ژنتیک (GA) یک تکنیک برنامه نویسی است که از تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده می کند.

شکست کاتالیستی روشی است که در تبدیل برش های سنگین نفتی به فرآورده های سبک تر و باارزش تر به کار برده می شود.

در این پروژه قصد داریم واحد شکست کاتالیستی بستر سیال (Fccu) را با استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی مورد بررسی قرار دهیم.

این مسئله شامل دو تابع هدف است: اولا باید مقداری بیشینه ای برای محصول بنزین (دلیل اقتصادی) به دست آوریم و ثانیا مقدار کک را به حداقل برسانیم (به حداقل رساندن فساد کاتالیست و همچنین کاهش تولید Co) که لازمه آن به دست آوردن مقادیر مناسب برای پارامترهای تاثیرگذار در تابع هدف است.

الگوریتم ژنتیک با انجام عملیات بر روی متغیرها بهترین حالت ممکن را برای تابع هدف تعریف شده را به ما می دهد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار MOEA که با برنامه MATLAB اجرا می شود ماکزیمم و مینیمم تابع هدفمان را به دست می آوریم.

فصل اول: کلیات

(1-1) هدف

یافتن شرایط بهینه برای حداکثر نمودن تولید بنزین FCCU و حداقل نمودن میزان تولید کک و محصولات جانبی سنگین و حداقل رساندن فعالیت کاتالیست که سبب تولید CO خواهد شد.

از آنجا که برش بنزین سودآورترین جزء محصولات شکست کاتالیستی است و هدف تولید بنزین بیشتر می باشد، لذا تغییر در پارامترهای سینتیکی، تغییر در سیستم فرآیند و شماتیک واکنش برای این منظور مورد بررسی قرار می گیرند. از نظر سیستم فرآیند، مدرن ترین و بهینه ترین فرآیند، فرآیند شکست کاتالیستی با بسترهای سیال و راکتور بالا برنده می باشد. کلیه واحد FCC پالایشگاهی از جمله بهره وران این شرایط خواهند بود.

(2-1) پیشینه تحقیق

پس از نخستین جنگ جهانی به سبب پیشرفت صنایع ماشین سازی و زیاد شدن روزافزون وسایل نقلیه موتوری؛ مصرف بنزین موتور افزایشی بسیار یافت، چنان که با تقطیر نفت خام به تنهایی تأمین آن امکان پذیر نبود. از سویی در تقطیر نفت خام به اندازه ای که بنزین موتور مصرفی را تأمین کند، مقدار فراوانی نفت کوره سنگین بیش از مصرف تولید خواهد شد که این از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.

بنابراین کارشناسان به ناچار در پی پژوهش و یافتن راه ها و روش های تازه ای در پالایش نفت برآمدند و توانستند با به کارگیری روش شکست مولکولی به وسیله حرارت اجزای سنگین نفت خام را بشکنند و مقداری از آنها را به هیدروکربورهای سازنده بنزین موتور تبدیل کننده و تولید بنزین را افزایش دهند، بنزینی که با این روش به دست آمد، نسبت به بنزین حاصله از تقطیر نفت خام از ویژگی های بهترین برخوردار بود و درجه آرام سوزی دلخواه تری داشت.

بهره گیری اقتصادی از دستگاه های شکست مولکولی به وسیله حرارت از سال 1920 آغاز شد و از آن پس کم کم دستگاه هایی بهتر و کامل تر از دستگاه های نخستین پدید آمد و مورد بهره گیری قرار گرفت، تا آنجا که افزایش تولید بنزین موتور با کاربرد دستگاه های شکست مولکولی به وسیله حرارت بین سال های 1920 تا 1935 به دو برابر مقدار تولید آن از تقطیر نفت خام رسید.

در سال های بعدی همراه با پیشرفت هایی که در ساختمان موتورهایی بنزینی به دست می آمد، تولید کنندگان مواد نفتی خود را ناگزیر می دیدند تا بنزینی بهتر و با درجه آرام سوزی بالاتری تولید کنند. این کار با دستگاه های شکست حرارتی به سختی انجام می شد، بنابراین پژوهندگان و کارشناسان رشته نفت در پی یافتن راه هایی برای بهسازی روش های موجود برآمدند. این کوشش ها و پژوهش ها همچنان دنبال شد تا همزمان با دومین جنگ جهانی روش های شکست کاتالیستی پدید آمد.

بنزین های به دست آمده از این روش به مراتب بهتر و مرغوب تر از بنزین های حاصله از روش های شکست حرارتی بودند و پیداست که این روش های تازه به مرور جایگزین روش های گذشته شدند.

از سال های پس از جنگ تاکنون دانشمندان و پژوهشگران صنعت نفت همگام با پیشرفت هایی که در زمینه صنایع موتورسازی انجام شده در پی کامل تر کردن روش های شکست و پیدا کردن روش های تازه بوده اند و در این راه به پیروزی های چشمگیر دست یافته اند.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.