فن آوری پینچ

نظر به افزایش روز افزون ارزش انرژی و اهمیت بازیافت بهینه انرژی حرارتی در صنایع مختلف،در این مقالیه چگونگی بهبود بازیافت انرژی حرارتی در واحد تولید اسید سولفوریک مجتمع پتروشیمی رازی بررسی شده است. برای این منظور، پس از آشنایی با فرایند تولید اسید سولفوریک، شبکه مبدلهای حرارتی موجود در واحد با استفاده از ابزارهای تکنولوژی پینچ و تحلیل اکسرژی واحد به طور کمی و کیفی بررسی شده است. سپس روشی برای بهبود بازده عمل انتقال حرارت در شبکه مبدلها پیشنهاد شده که عبارتست از افزایش دما و فشار بخار تولید شده در واحد و استفاده از آن برای تولید انرژی الکتریکی مقایسه ارزش انرژی الکتریکی تولید شده با میزان سرمایه لازم برای اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی نشان می دهد که سرمایه مصرف شده پس از مدت زمان 26 ماه بازگشت می شود و پس از آن در هر سال معادل 56/1 میلیون دلار صرفه جویی در هزینه برق مجتمع به همراه خواهد داشت.

امروزه تکنولوژی انتگراسیون فرایند به طور گسترده ای در اصلاح شبکه های مبدلهای حرارتی به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و نیز رفع گلوگاه (ناشی از افزایش ظرفیت یا اصلاح فرایندهای فیزیکی و شیمیایی واحد) استفاده می شود. این روش یکی از موفق ترین روشها به منظور اصلاح شبکه مبدلهای حرارتی است که تاکنون در صدها پروژه صنعتی بکار برده شده است. جدیدترین روشی که جهت رفع گلوگاه شبکه مبدلهای حرارتی بکار رفته است، بر پایه استفاده از افت فشارهای ثابت مجاز قابل تامین) است؛ بدین ترتیب که در اصلاح شبکه نیازی به تعویض پمپ ها / و یا کمپرسورهای موجود نمی باشد. در هر حال، الگوریتم های موجود قابلیت بهینه کردن افت فشارها را برای جریانهای فرایند ندارند و لذا سبب بروز مشکلاتی می گردند. به منظور رفع این مشکلات ، در این تحقیق روش جدیدی برای رفع گلوگاه با بهره گیری از افت فشارهای بهینه جریانهای شبکه و با استفاده از تکنولوژی پینچ ارائه شده است. کاربرد این روش، امکان مطالعه تعویض پمپ ها/ و یا کمپرسورهای موجود در جهت بهینه کردن هزینه ها را مهیا می سازد. به بیان دیگر یک تقابل سه طرفه بین هزینه سرمایه گذاری سطوح اضافی، هزینه سرمایه گذاری پمپ ها و کمپرسورهای جدید و هزینه راهبری پمپ ها و کمپرسورها صورت می گیرد. در ادامه برای تحقیق در صحت روش هدفگذاری ارائه شده، واحد تقطیر یک پالایشگاه ـ که به میزان 20% افزایش ظرفیت داده شده است ـ با این روش جدید هدفگذاری شده و سپس طراحی اصلاحی برای رسیدن به اهداف مورد نظر انجام گرفته است. نتایج نهایی طراحی تطابق بسیار خوبی با نتایج هدفگذاری داشته و این نشاندهنده قابلیت کاربرد و صحت روش ارائه شده است.

از فن آوری پینچ در طراحی اصلاحی شبکه مبدل های حرارتی به دو منظور استفاده می شود که عبارتند از: اصلاح شبکه به منظور صرفه جویی در مصرف انرژی و نیز اصلاح شبکه به منظور رفع گلوگاه های حاصل از افزایش ظرفیت. تمامی شبکه هایی که تاکنون مطالعات اصلاحی آنها انجام شده است، شبکه هایی بوده اند که قبلاً براساس روش های دیگری بغیر از روش های فن آوری پینچ طراحی شده اند. در این مقاله، اصلاح شبکه های مبدل حرارتی که از پیش براساس فن آوری پینچ طراحی شده اند ولی به دلیل افزایش ظرفیت نیاز به اصلاح دارند مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، ابتدا با بررسی وضعیت چنین شبکه هایی پس از افزایش ظرفیت و اینکه چه تغییراتی در آنها ایجاد می شود، روش مناسب هدف گذاری جهت رفع گلوگاه های حاصل از افزایش ظرفیت در آنها تعیین گردیده و سپس جهت بررسی صحت مطالب بیان شده، نتایج هدف گذاری و طراحی اصلاحی یک مساله موردی براساس افت فشار بهینه جریان ها ارائه خواهد شد.