پایان نامه طراحی بخش سرد واحد الفین برای توالی های مختلف برج ها

دانشگاه آزاداسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی – طراحی فرایند
عنوان :
طراحی بخش سرد واحد الفین برای توالی های مختلف برج ها

چکیده

هزینه بخش جداساز ی، سه م عمد ه ای از مجموع هزین ه های یک واحد شیمیایی را به خود اختصاص می دهد.

بنابراین تعیین مناسبترین نوع و روش جداسازی و انتخاب بهینه توالی سیستم های جداسازی اجزاء و همچنین تعیین پارامترهای مؤثر در انتخاب روش و مزایای هر روش می تواند در کاهش هزین ه ها نقش مؤثری داشته باش د. لذا با توجه به اینکه سه روش متداول در جداسازی بخش سرد واحد الفین استفاده می شود. میتوان با مقایسه آنها پارامترهای مؤثر در انتخاب روش و مزایا و معایب هر یک را یافت، این کار بجای انجام محاسبات سخت و پیچیده تعیین قیمت واقعی می تواند برای یافتن سریع یک توالی برای جداسازی بخش سرد الفین استفاده شود. به این منظور در این پروژه با شبیه ساز ی توالی Front-End-Demethanizer و طراحی توالی Front- End-Deethanizer برای بخش سرد واحد الفین پترو شیمی اراک (دو نوع از روش های متداول جداسازی بخش سرد برای یک خوراک و رودی) و مقایسه آنها با هم، توالی بهتر معین میشود و عوامل موثر در انتخاب این توالی بررسی میشود.

مقدمه:

با توجه به اصول طراحی فرآیند صنعتی، خوراک ورودی به واحد پس از عبور از مرحله واکنش وارد بخ ش جداسازی می شود. بخش جداسازی هر واحد صنعتی سهم عمده ای از مجموع هزینه های یک واحد شیمیایی را به خود اختصاص میدهد. بنابراین طراحی بهینه این بخش هم از نظر امنیت طرح و هم از نظر اقتصادی بسیار حائز اهمیت میباشد.

در شروع طراحی سیستم جداسازی، این سؤال در ذهن ایجاد میشود که از چه روش جداسازی جهت رسیدن به محصولات مطلوب استفاده شود به نحوی که طراحی ما به سمت یک طراحی بهینه سوق نماید.

معمولا جداسازی به روش تقطیر معمولی به لحاظ سابقه و هزینه بعنوان برترین انتخاب مطرح میشود. مگر در شرایط خاص که جداسازی توسط تقطیر بدلیل خصوصیات فیزیکی مواد مورد نظر غیر ممکن یا مقرون به صرفه نیست (نظیر مواد نزدیک جوش یا آزئوتروپیک). در صورت انتخاب تقطیر به عنوان روش جداسازی، تنها سؤال باقی مانده یافتن توالی بهینه برجهای تقطیر است. هدف اصلی پروژه یافتن توالی بهینه برجهای تقطیر بخش سرد واحد اولفین می باشد.

اساسی ترین راه برای انتخاب بهترین توالی برجها، برآورد کامل هزینه برای تمام گزینه های محتمل می باشد. اما تعداد زیاد توالی های قابل اجرا این کار را بصورت امری دشوار طولانی و پرهزینه در می آورد. بنابراین تعیین پارامترهای موثر در انتخاب توالی مناسب برای بخش سرد واحد الفین گزینه های محتمل را کم می کند و سریعتر به توالی بهینه می رسیم.

کلیه مطالعات و فعالیتهای انجام شده در این پروژه در قالب چهار فصل جداگانه به شرح زیر جهت استفاده علاقمندان ارائه شده است.

در فصل اول این پایان نامه علاوه بر توضیحات مقدماتی در مورد صنعت پتروشیمی، اهمیت آن و مجتمع های پتروشیمی در ایران و واحد الفین مطالبی ارائه می شود.

در فصل دوم در مورد تعداد گزینه های محتمل جداسازی در شرایط متفاوت (استفاده از برج ساده یا پیچیده یا ترکیبی از هر دو) بحث می شود و بعضی روشهای ارائه شده جهت سنتز توالی های برج تقطیر همراه با نقاط قوت و ضعف هر کدام از آنها ارائه می شود.

در فصل سوم انواع توالیهای مورد استفاده در بخش سرد واحد الفین و نحوه شبیه سازی و طراحی بحث می شود و نحوه محاسبه هزینه برجها آورده شده است.

در فصل چهارم در دو بخش یکبار شبیه سازی توالی Front-End-Demethanizer را با طراحی شرکت TPL و سپس شبیه سازی فوق را با طراحی توالی Front-End-Deethanizer مقایسه می کنیم و در پایان نتایج را ارائه می دهیم.

فصل اول

صنعت پتروشیمی و واحد الفین

1-1- پتروشیمی

پتروشیمی صنعتی است که از مواد اولیه هیدروکربنی، مواد گوناگون مورد نیاز زندگی امروز فراهم می سازد و در واقع در این صنعت با اعمال یکسری فعل و انفعالات شیمیایی، از هیدروکربن های نفتی فرآورده های با ارزش افزوده ای معادل ده ها برابر ارزش مواد اولیه آن (نفت خام و گاز) تولید می شود. تولیدات صنعت پتروشیمی به عنوان یک صنعت مادر تأمین کننده بسیاری از مواد اولیه و مصرفی مورد نیاز تعداد قابل توجهی از صنایع است. وجود منابع وسیع هیدروکربن ها (نفت و گاز) به عنوان مواد اولیه مورد نیاز این صنعت در ایران، کشور ما را از این جهت در وضعیت بسیار مناسبی قرار داده است.

عواملی که باعث شده صنعت پتروشیمی از اهمیت زیادی برخوردار گردد به شرح زیر است:

1- وفور و ارزانی مواد اولیه.

2- تنوع فرآورده های پتروشیمی و نیاز جوامع بشری.

3- ارزش افزوده بالای محصولات پتروشیمی.

4- قابلیت جایگزینی فرآورده های پتروشیمی با فرآورده های طبیعی در ابعاد مختلف.

5- تنوع در روش ساخت یک محصول پتروشیمی با استفاده از مواداولیه متفاوت.

6- امکان تولید انبوه و سریع محصولات پتروشیمی.

در حالت کلی محصولات پتروشیمی از نظر تولیدات به سه دسته تقسیم می شوند:

1- محصولات اصلی یا پایه: این محصولات از مواد اولیه نفت و گاز به دست می آید و پایه و اساس محصولات میانی را تشکیل می دهند. مانند: اتیلن.

2- محصولات میانی: محصولاتی هستند که محصولات پایه مواد اولیه آنها می باشند و با عنوان مواد اولیه تولید محصولات نهایی بکار می روند. مانند پلی کلرید و نیپل.

3- محصولات نهایی: محصولاتی هستند که مستقیمًا در زندگی روزمره وارد می شوند و بکار می روند مانند کودهای شیمایی، پلاستیک ها.

فرآورده های این صنعت می تواند در صنایع پایین دستی به ویژه صنایع زیر مورد استفاده قرار گیرند:

1- کشاورزی : کودهای شیمیایی و سیستم های آبیاری

2- صنایع غذایی: حلال ها، اسیدها

3- صنایع پلاستیک : انواع پلاستیک ها

4- صنایع نساجی: مواد میانی جهت تولید الیافت مصنوعی

5- صنایع بسته بندی: انواع پلاستیک ها

6- صنایع رنگسازی: حلال ها و پلیمرها

7- صنایع لوازم خانگی: انواع پلاستیک ها

8- صنایع لاستیک سازی: لاستیک های مصنوعی

9- نایع شیشه سازی: کربنات سدیم

10- صنایع مواد شوینده: الکیل بنزن خطی، دودسیل بنزن و پلی فسفات سدیم