Back to مقالات

تجزیه وتحلیل برج خنک کننده درپتروشیمی

تجزیه وتحلیل برج خنک کننده درپتروشیمی

شرکت دلتاتی با داشتن ده ها مشتری در صنعت نفت و پتروشیمی از شرکتهای مطرح در تولید برج خنک کننده صنایع نفت و گاز می باشد. این شرکت با نصب هزاران تن تبرید و برج خنک کننده بزرگترین و اولین تولید کننده برج خنک کننده در ایران و خاور میانه است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

سایت رسمی این شرکت با داشته صدها مقاله علمی در زمینه طراحی و ساخت برج خنک کننده یکی از مهمترین منابع علمی ایرانی می باشد. تجزیه وتحلیل برج خنک کننده درپتروشیمی  یک عامل مهم در ادغام فرآیند ، توسعه روشها برای به حداقل رساندن مصرف آب و انرژی در صنعت است. بیش از 20٪ مصرف انرژی در صنعت با خنک کننده و گرم کردن آب همراه است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

در این مقاله تجزیه و تحلیل و بهینه سازی یک سیستم آب خنک کننده در گردش مجدد با هدف برآورده ساختن هرگونه شرایط عرضه برای برج خنک کننده ارائه شده است. بخشی از واحد تقطیر نفت خام جوی برای تجزیه و تحلیل و سنتز سیستم های خنک کننده آب با روش کیم و اسمیت (KSD) انتخاب شد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

با تغییر پیکربندی شبکه مبدل حرارتی می توان بار برج خنک کننده و هزینه مربوط به سیستم آب خنک کننده را کاهش داد. در این مقاله ، روش KSD برای یک شبکه مبدل حرارتی توسعه یافته با استفاده از این روش مبتنی بر روش نمودار الگوریتمی منابع آب اکتشافی (WSD) جهت سنتز شبکه تبادل جمعی گسترش یافته است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

یک ویژگی بسیار مفید برای مهندسان فرآیند تجزیه وتحلیل برج خنک کننده درپتروشیمی است. خالص کاری تجزیه وتحلیل برج خنک کننده درپتروشیمی در آب خنک کننده سنتز شده ، که منجر به کاهش 40 درصدی بار برج خنک کننده ، و به دنبال آن ، هزینه های عملیاتی و مصرف آب کمتر می شود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

سیستم آب خنک کننده سنتی می تواند به عنوان یک سیستم یکپارچه متشکل از سه مؤلفه اصلی: شبکه خنک کننده ، برج خنک کننده و پمپ آب گردشی دوباره احیا شود. واحد مرکزی چنین سیستم برج خنک کننده ای است که در آن آب گرم توسط هوا خنک می شود و به فرآیند برگردانده می شود. یک نمودار ساده از این سیستم در شکل 1 نشان داده شده است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

از 2001 ، تحقیقات گسترده ای در زمینه طراحی یکپارچه سیستم های خنک کننده آب در صنایع شیمیایی و پتروشیمی انجام شده است. برای عملکرد بهتر برج خنک کننده و ظرفیت برج خنک کننده در داخل ، اصلاح شبکه آب خنک کننده بسیار مهم است. گزارش کاملی از سیستم های آب خنک کننده در حال چرخش توسط بسیاری از نویسندگان ارائه شده است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

دانشمندان  یک روش طراحی ریشه چمن 2 را توسعه داده و توصیف کرده و سیستم توزیع سرما برای پساب سرد طراحی بهینه سیستم های خنک کننده آب برای صرفه جویی در مصرف انرژی و آب 4/4 برای رد گرمای زباله به محیط زیست انجام شد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

پیشرفت در توسعه سیستم های آب خنک کننده گسترش یافته است و یک مدل شبیه سازی جامع از یک سیستم خنک کننده چرخشی توسعه داده شده است تا تعامل بین عملکرد برج خنک کننده و پیکربندی شبکه مبدل حرارتی را پاسخ دهد. دانشمندان یک سیستم آب خنک کننده را با چندین برج خنک کننده 8 سنتز کردند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

هدف این بود که حداقل هزینه سالانه را به حداقل برسانیم. مورد نیاز آب برای پالایشگاه در فرآیندهای که در آن از آب برای خنک کردن استفاده می شود و پیچیدگی پیکربندی خالص کار آب خنک کننده ، آبرسانی می شود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

اکثر طرح ها در پالایشگاه ها همچنان از شبکه های خنک کننده های آبی استفاده می کنند که به صورت موازی کار می کنند ، این بدان معناست که آب خنک کننده گرم برای تشکیل یک یا چند جریان جمع آوری می شود که بدون در نظر گرفتن درجه حرارت آنها به برج خنک کننده فرستاده می شوند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

جابجایی موازی با سری رشته های شبکه آب خنک کننده باعث افزایش راندمان برج خنک کننده ، کاهش اختلاف دما در مبدل های حرارتی آب خنک کننده می شود و افت فشار را از طریق شبکه آب خنک کننده افزایش می دهد. خنک کننده آب در صنعت پردازش به طور قابل توجهی با هزینه های عملیاتی همراه است ،

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

بنابراین به حداقل رساندن نیاز خنک کننده خارجی از طریق ادغام گرما برای افزایش سودآوری ضروری است. چرخش سیستم های آب خنک کننده صنعت پردازش مواد شیمیایی ، از جمله پالایشگاه های PE-troleum ، اغلب از سیستم های خنک کننده حلقه بسته برای تأمین آب خنک کننده لازم استفاده می کند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

مطالعات متعددی در مورد آب خنک کننده در حال چرخش در ادبیات متفاوت از بینش مبتنی بر تجزیه و تحلیل خرج کردن 7،10،16 تا رویکردهای بهینه سازی ریاضی مبتنی بر 15،17،18 گزارش شده است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

تعداد کمی از نویسندگان از تکنیک های مدل سازی ریاضی استفاده می کنند ، که شامل بهینه سازی روبنا در موقعیت هایی است که منابع آب خنک کننده مول-نوک در آن دخیل باشد 9،11. در موارد عملی ، سیستمهایی با برجهای خنک کننده چندگانه وجود دارد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

یک روش بهینه سازی ریاضی برای سیستم های آب خنک کننده گردنبند debottle مشخص شده توسط برجهای خنک کننده مالشی و دارای تهویه متفاوت عرضه در چندین مقاله قبلی 8،15،17 ارائه شد. معمولاً ، یک سیستم آب خنک کننده با حلقه بسته به صورت موازی تنظیم می شود ،

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. در چنین پیکربندی ، تمام آب خنک کننده داغ ، صرف نظر از دمای آن ، با خروج از یک فرآیند جمع آوری و مخلوط می شود. این منجر به خنک شدن دما و افزایش سرعت جریان آب خنک کننده گرم از طریق برج خنک کننده می شود که باعث کاهش نیروی محرکه انتقال حرارت می شود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

از آنجا که همه فرآیندها به کمترین درجه حرارت در دسترس آب خنک کننده نیاز ندارند ، همانطور که در محل خروج خنک کننده مشاهده می شود ، ممکن است یک سیستم آب خنک کننده با یک تنظیم سریال ترتیب داده شود. چنین پیکربندی امکان استفاده مجدد از آب خنک کننده را فراهم می کند و منجر به پایین آمدن سرعت جریان مورد نیاز و درجه حرارت بالاتر آب در سیستم خنک کننده می شود و نیروهای محرک بیشتری برای انتقال حرارت و کاهش هزینه های عملیاتی فراهم می آورد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

شکل 2 سیستم آب خنک کننده یک پالایشگاه معمولی را در یک پیکربندی موازی نشان می دهد. دیده می شود که پس از استفاده در فرآیندهای مختلف پالایش ، آب خنک کننده جمع می شود و به سمت برج های خنک کننده هدایت می شود. نیازهای پخت در پالایشگاه به فرآیندهای استفاده از آب خنک کننده و سطح ادغام شبکه مبدل حرارتی بستگی دارد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

در این مطالعه ، یک سیستم آب خنک کننده با حلقه بسته یک پالایشگاه به صورت غیررسمی مورد آزمایش قرار می گیرد تا ثابت کند بار برج خنک کننده با پیکربندی های مختلف شبکه مبدل حرارتی با استفاده از KSD (طراحی کیم و اسمیت) می تواند دوباره بکار رود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

روش ، گسترش یافته توسط این اصل بر اساس نمودار منابع آب (WSD) 13. ترکیبی از این دو روش سودمند است زیرا کاربرد آن در ویژگیهای مختلف فرآیند بسیار آسان است و همه محاسبات را می توان با دست انجام داد. این روش تولید ورق و اطلاعات قابل قبول و قابل درک برای مهندسان فرآیند در عمل.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

دانش برنامه نویسی ریاضی ریاضیات کاربردی و همچنین دانش نحوه توصیف ریاضی روند. مدلهای ریاضی شامل متغیرهای مختلف از توابع ، معادلات و فرمولهای سازگار با مهندس در دنیای واقعی نیستند. کیم و اسمیت یک روش گرافیکی را برای حداکثر عملکرد عملکرد برج خنک کننده از طریق مینی جابجایی تأمین آب به شبکه آب خنک کننده ، توسعه داده و به کار گرفته اند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

روش گرافیکی KSD2 از پروفایل های محدود جریان آب خنک کننده از طریق مبدلهای حرارتی برای ساختن منحنی کامپوزیت استفاده می کند. با تعیین درجه حرارت دما و فشار گرما ، ظرفیت گرمای جریان (CP) با حداقل سرعت جریان آب از طریق برج خنک کننده محاسبه می شود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

حداقل سرعت جریان آب از طریق برج خنک کننده در سه مرحله مشخص می شود. اولین قدم ، تعیین بسته عملیاتی عملی سیستم آب خنک کننده از خنک کننده منحنی کامپوزیت آب با در نظر گرفتن حدود عملی این سیستم است. مرحله دوم کاوش در مورد پاکت عملیاتی آسان که در مرحله اول تعیین می شود ،

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

برای تعیین حداقل میزان گردش آب خنک کننده است. آخرین مرحله ، خنک کننده ترکیب شبکه آب است.

منحنی کامپوزیت آب خنک کننده

شکل 3 منطقه امکان پذیر برای هدف قرار دادن منبع تغذیه یک سیستم خنک کننده چرخشی را نشان می دهد.

شبکه آب خنک کننده را می توان در داخل پاکت عملیاتی قابل تغییر تغییر داد. منطقه عملی با حداقل سرعت جریان آب (حداکثر استفاده مجدد) و سرعت جریان حداکثر آب (پیکربندی موازی) 4،5،6 تعیین می شود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

هنگام تعیین منطقه امکان پذیر ، باید چندین موضوع عملی در نظر گرفته شود: سیستم آب خنک کننده نمی تواند بیش از دمای آب گرم برگردانده باشد زیرا این امر می تواند باعث ایجاد مشکلات دفع ، خوردگی و مشکلات بسته بندی برج خنک کننده شود.

مطالعه موردی

کاربرد روش پیشنهادی برای طراحی شبکه آب خنک کننده چرخشی در بخشی از واحد تقطیر نفت خام جوی در یک پالایشگاه محلی نشان داده شده است. سیستم آب خنک کننده موازی تجزیه و تحلیل دارای هشت تغییر گرمای سابق ، با کل جریان آب خنک کننده 311 تن در ساعت بود. واحد مرکزی در این سیستم برج خنک کننده با دمای آب 23 درجه سانتیگراد در خروجی است.

پس از عبور از مبدل های حرارتی ، آن را جمع آوری و به برج خنک کننده در حدود 40 درجه سانتیگراد برگردانده می شود. وضعیت فعلی سیستم آب خنک کننده در جداول 1 و 2 آورده شده است. ، همراه با دمای ورودی و خروجی دما ، سرعت جریان و وظیفه خنک کننده در جدول 2 آورده شده است.

داده های جریانهای سرد در جدول 2 (ستونهای 4 و 5) با اختلاف دمای یکسان بین ورودیها و خروجیهای جریانهای گرم و سرد برآورد شده است. برای استفاده مجدد حداکثر در تصویربرداری سریال ، TCout به طور میانگین 15 درجه سانتیگراد در رابطه با داده های جدول 1 (آخرین ستون) ، داده های ac-tual برای پیکربندی موازی افزایش می یابد.

ویژگی های برج خنک کننده

دمای ورودی آب گرم در سیستم خنک کننده باید <70 درجه سانتیگراد باشد. دمای لامپ مرطوب و دمای محیط در مقادیر متوسط ​​TWB = 18 درجه سانتیگراد و Tamb = 25 ° C گرفته می شوند.

ساخت منحنی کامپوزیت

طراحی شبکه آب خنک کننده بر اساس منحنی کامپوزیت آب خنک کننده است ، که شرایط محدود کننده کلی کل کار خالص را نشان می دهد. منحنی کامپوزیت با استفاده از داده ها در جداول 1 و 2 با هدف استفاده مجدد حداکثر از آب ساخته شده است (شکل 4 a و b). خط آب با دمای 23 درجه سانتیگراد آغاز شد و نقطه خرج کردن در دمای 55 درجه سانتیگراد یافت شد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

ظرفیت جریان آب خنک کننده مینی مال با استفاده از معادله زیر از گرمای منتقل شده به نقطه خرج کردن و درجه حرارت در نقطه خرج محاسبه می شود:

حداقل مقدار هدفمند مورد نیاز آب از برج به شرح زیر محاسبه می شود:

از آنجا که هزینه های عملیاتی متناسب با سرعت جریان آب خنک کننده است ، حداقل آب خنک کننده در این حالت بهینه است.

 

Rating: 5.0/5. From 1 vote.
Please wait...

Share this post

Back to مقالات