دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان نامه کارشناسی ارشد

گرایش سیستمهای انرژی 

عنوان:

رفع تنگناهای افزایش ظرفیّت واحد تقطیر 100پالایشگاه آبادان 

اساتید راهنما:

 دکتر مجید  عمید پور

دکتر حسین  صیّادی

چکیده:

واحد تقطیر نفت خام یکی از مهمترین وبحرانی ترین واحد های عملیاتی هـر پـالایشـگاه می باشد . این واحد غالباً نیازمند تجدید نظر در طراحی ساختار (Revamping) یا ایجاد تغییرات اندک در وضعیّت موجود آن بدون نیاز به کاهش یا افزایش دستگاههای اساسی فرآیند (Retrofiting)   جهت دست یابی به ظرفیت بالاتر ، استحصال بیشتر فرآورده های مورد نظر ، کیفیت بالاتر و معمولاً سود اقتصادی بیشتر است.  برداشتن محدودیّت ها و رفع گلوگاه از قابلیّتهای موجود معمولاً رایجترین روش جهت رسیدن به اهداف فوق با پذیرش کمترین ریسک می باشد.

اولین گام در تمامی پروژه های افزایش ظرفیت شناسایی قابلیّتها و محدودیّتهای سیستم موجــود می باشد. در این پروژه نیز محدودیّتهای اساسی زیر شناسایی گردید:

1-توان بازیافت حرارت از جریان نفت سفید گردشی ( Kerosene Pump Around Duty)

2- بروز پدیده طغیان (Flooding)  در برج تقطیر اتمسفری

3- توان حرارتی کوره

آنگاه با اِعمال روش تقطیر پیشرفته و نصب یک برج پیش تفکیک به جای ظرف Pre-flash Drum  امکان رفع محدودیّتهای مذکور فراهم گردید.

تجزیه و تحلیل مطالب با شبیه سازی واحد موجود انجام گرفت و نتایج درخور توجهی به دست آمد. محدودیّتهای یاد شده فوق مرتفع شده ، امکان افزایش ظرفیّت حاصل گردید. مزایای اقتصادی ناشی از آن نیز قابــل تـوجـه می باشد.

مقدمه:

هنگامی که یک شرکت پالایشی تصمیم به افزایش ظرفیت می گیرد طبیعتاً اولین واحدی که باید مورد ارزیابی قرار گیرد واحد تقطیر یا اصطلاحاً ( Topping Unit )  می باشد . سعی در برداشتن گلوگاهها از امـکانات و قابلیتهای موجــود کــه غالباً Retrofit Design   گفته می شود ، کم هزینه ترین و سریعترین راه جهت دستیابی به ظرفیتهای تولید بالاتر با قبـــول کمــتریـن ریسک می باشد.

بالا رفتن قیمت محصولات نفتی و به تبع آن هزینه های انرژی که به علت تحولات سیاسی و بین المللی صورت گرفته است باعث شد تا کشورهای صنعتی که بزرگترین مصرف کنندگان انرژی در جهان هستند تلاشهای بسیاری را به منظور بهینه سازی صنایع نفتی و پتروشیمیایی که بزرگترین و پر مصرف ترین صنایع از لحاظ مصرف انرژی می باشند ، انجام دهند . نتیجه این تلاشها عمدتاً به دو صورت زیر بیان می گردد:

1- کاهش مصرف انرژی به روش استفاده بهینه از انرژیهای موجود در واحد صنعتی مورد بحث

2- تجدید نظر در طراحی و ساختار واحدهای نفتی و پتروشیمی

معمولاً در روش اول نیازبه انجام تغییرات اساسی در ساختار واحد نمی باشد لذا هزینه های انجام شده کمینه خواهد بود . در حالیکه در روش دوم غالباً نیاز به انجام یک سری تغییرات جهت دستیابی به هدف مورد نظر می باشد .

در این بحث ابتدا مروری بر تئوری موجود در تقطیر معمولی خواهیم داشت. آنگاه به شرح تقطیر پیشرفته (Progressive distillation) و روشهای ممکن جهت اِعمال و به کارگیری آن (در واحد تقطیر 100 پالایشگاه آبادان) خواهیم پرداخت. سپس با انجام شبیه سازی شرایط مختلف فرایندی و میزان مصرف انرژی را در دو حالت تقطیر معمولی و پیشرفته مقایسه خواهیم کرد. همچنین توضیح مختصری در رابطه با شبیه سازی و نحوه انجام آن برای واحد مورد بحث داده خواهد شد.

فصل اول: تقطیر نفت خام

1-1- تقطیر نفت خام

دستگاههای تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فرآورش عمده در پالایشگاه هستند . این دستگاهها برای تفکیک نفت خام به روش تقطیر به اجزایی بر حسب نقطه جوششان به کار  گرفته  می شوند ، بدین ترتیب که منابع خوراک هر یک از واحـدهای فــرآورش بعـدی با توجه به مشخصه های مورد نیازشان تهیه می شوند . به منظور دستیابی به بازدهی های بالاتر و هزینه های پایینتر ، تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می گیرد:

– مرحله اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار جو

– مرحله دوم ارسال باقیمانده دیر جوش مرحله اول به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلأ شدید عمل می کند.

از دستگاه تقطیر در خلأ ، برای جداسازی قسمت سنگینتر نفت خام به اجزاء مختلف استفاده می شود ، زیرا دمای بالایی که برای تبخیر این قسمت سنگین در فشار جو لازم است موجب کراکینگ گرمایی آن می شود که خود موجب ضایعات ناشی از تولید گاز خشک ، و همچنین تغییر رنگ محصول و قشر بستن تجهیزات براثر تولید کک می شود .

نقاط برش بخشهای نوعی و گستره های جوش بخشهای حاصل از دستگاههای تقطیر در فشار اتمسفری و تقطیر در خلأ در جداول ( 1 – 1 ) و ( 1 – 2 ) ارائه شده اند.

روابط بین نقاط جوش متوسط حجمی ، متوسط مولی ، و متوسط میانگین اجزاء نفت خام در شکلهای زیر  نشان داده شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید