وبلاگ

کوتاهی درباره اهمیت بهینه‌سازی انرژی واحد 80، روش انجام شده در این مطالعه برای کاهش مصرف انرژی و اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی این واحد بیان شده است.
در فصل دوم  پیشینه روش تحلیل پینچ و تعاریف اولیه با اشاره به تاریخچه انجام مطالعات  این تحلیل و به عنوان معیاری برای ارزیابی سیستم‌های انرژی و تعیین نقاط بحرانی فرایند بیان شده است.
در فصل سوم روش تحلیل پینچ در انتگراسیون فرایند‌ها، هدف‌گذاری‌ها و اصول و معیارهای روش پینچ در اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی و بهینه‌سازی فرایند‌ها با بهره گرفتن از فناوری پینچ بیان شده است.
در فصل چهارم فرایند تولید نفت خام برای آشنایی بیشتر توضیح داده شده است. در این فصل پس از بیان تاریخچه توسعه این واحد پالایشگاهی، انواع فرایندهای و مشخصات خوراک و محصول این واحد بیان شده است .
در فصل پنجم نتایج تحلیل‌های پینچ و سایر مطالعات انجام شده در واحد 80 آبادان آورده شده است و در ادامه فصل، اصلاح شبکه مبدل‌های حرارتی واحد بیان شده است و در پایان فصل با انجام مطالعات اقتصادی، نتیجه‌گیری‌ این پژوهش و پیشنهادهایی برای انجام کارها و مطالعات آتی بیان شده است.
2     فصل دوم
2-1           سابقه علمی
در سال 1970 که بحران انرژی آغاز شد مهندسان طراح و صاحبان صنایع بویژه شرکت‌های صنایع  فرایند‌های شیمیایی به صرفه‌جویی در مصرف انرژی اندیشیدند که به ابداع روش‌های گوناگون برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی در طی این سال‌ها منجر شد. همچنین به موازات آن دریافتند که باید از انرژی‌هایی که در یک فرایند تلف می‌شوند نیز دوباره استفاده کنند. (انرژی تلف شده انرژیی می‌باشد که در یک فرایند تولید می‌شود ولی دوباره به محیط دور ریخته می‌شود اگرچه هنوز می‌توان از ان دوباره استفاده نمود).
کیفیت لازم برای انرژی مقدار نیست بلکه ارزش آن می‌باشد. این استراتژی که چگونه این انرژی بازیافت شود به دمای آن و مسائل اقتصادی بستگی دارد.در این خصوص شیوه‌های مختلفی برای استفاده مجدد از این انرژی‌های هدر رفته در کارخانه‌ها ارائه گردیده است که به بازیافت حرارتی معروف شده اند.این فعالیت‌ها تا کنون به ابداع روش‌های متعددی در طراحی منجر شده‌است.
اولین روش تجربی با بهره گرفتن از قواعد تجربی و طی چند مرحله تکاملی آرایش مناسبی برای شبکه بدست می‌آید.به عنوان نمونه توصیه می‌شود که در صورت امکان گرمترین جریان گرم موجود در فرایند انرژی خود را با جریان سردی که دمای نهایی آن از دیگر جریان‌های سرد

 بیشتر باشد مبادله نماید.این روش علی‌رغم سادگی روش قابل اطمینانی محسوب نمی‌شود ودر یک واحد شیمیایی پیچیده ما را به بهترین طرح ممکن رهنمون نخواهد ساخت.

دومین روش، روش ریاضی، که قدیمیترین روش محسوب می‌شود ابتدا تمام آرایش های ممکن برای شبکه تبادل‌گرهای حرارتی تعریف شده و به وسیله‌ی محاسبات ریاضی پیچیده و زمان‌گیر بازده واحد در هر حالت ارزیابی می‌شود و به تدریج گزینه‌های نامناسب حذف می‌گردند تا به شبکه منتخب نهایی برسیم. در این روش تعداد گزینه‌ها و حالات مختلفی که برای هر مسئله می‌بایست در نظر گرفت بسیار زیاد خواهند بود و در مسئله‌ای نظیر شبکه تبادل‌گر‌های حرارتی یک پالایشگاه به ارقامی بیش از 1018 لحاظ میرسد. بنابرین این مجموعه از ارزیابی‌ها به یک کامپیوتر بزرگ و صرف زمان زیادی نیاز دارد به همین لحاظ در یک واحد صنعتی با ابعاد و پیچیدگی‌های یک پالایشگاه استفاده از این روش با محدودیت مواجه خواهد شد [16].
در سال 1965، وا[1]، نظریه ادغام کلیه حالات مختلف شبکه مبدل ها را در یک شبکه کلی به نام ابر ساختار ارائه نمود. روش وی به عنوان ابزاری قوی برای طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی و ترکیب کلی فرایند با بهره گرفتن از مبدل‌های برنامه‌ریزی ریاضی مورد استفاده قرار گرفت[1].
سومین روش، روش ترمودینامیکی (پینچ)، پیچیدگی غیر ضروری روش دوم را ندارد و در عین حال قابل اعتماد نیز محسوب می‌شود و تا کنون به موفقیت‌های بزرگی نائل آمده‌است. زیرا مهندسین طراح می توانند با بهره گرفتن از این روش قبل از طراحی نهایی حداقل گرمایش و سرمایش مورد نیاز  فرایند کمترین سطح مورد نیاز برای تبادل حرارت و هزینه ها را محاسبه نموده و تلقی درستی از شبکه بهینه نهایی بدست آورد. در ضمن بدلیل سادگی و سهولت استفاده بر خلاف روش دوم کنترل طراحی در دست طراح می‌باشد و می‌تواند در مراحل مختلف تصمیم گیری و انتخاب نماید. این روش متکی بر تجربه و یا آزمون خطا نمی‌باشد و بوسیله‌ ان طراحی شبکه آسان‌تر و صرف زمان کمتری انجام می‌گیرد.
 در سال 1971، هامن[2] با بهره گرفتن از مفاهیم ترمودینامیکی، گام‌های موثری را در زمینه تحلیل شبکه مبدل‌های حرارتی برداشت که تحقیقات وی بعدها سرچشمه نکات ارزنده‌ای در طراحی شبکه مبدل‌های حرارتی گردید. کار وی به طور عمده بر تعیین حداقل انرژی مورد نیاز بر شبکه مبدل‌های حرارتی با بهره گرفتن از روش تحلیل استوار بود که بعد‌ها بوسیله‌ی فلاور[3] و لینهوف[4] کامل‌تر و به صورت الگوریتم ریاضی و مناسب برای هدف‌گذاری تبدیل شد[1].
فناوری پینچ نخستین‌بار در حدود سال 1980 برای صرفه‌جویی در مصرف و ذخیره‌سازی انرژی مورد استفاده قرار گرفت. توسعه و تکمیل این روش به همت محققین مختلف در مراکز دانشگاهی نظیر دانشگاه منچستر و شرکت‌هایی چون لینهوف مارچ،ICI  و یونیون کاربید انجام شده است[16].
نتایج بیان شده توسط هامن، سهم اندکی در ضمینه طراحی شبکه‌مبدل‌ها بوسیله روش های ریاضی تا آن زمان داشت، اما بعد‌ها برجستگی این روش در حل مسائل شبکه‌مبدل های حرارتی در صنعت، به موازات ناتوانی روش‌های ریاضی در حل اینگونه مسائل،مشخص گردید. مهمترین تشخیص وی اهمیت مقدار ΔTmin در طراحی شبکه‌مبدل‌های حرارتی است. به این معنا که دو هزینه غالب در طراحی شبکه‌مبدل های حرارتی (هزینه انرژی و قیمت مبدل‌های حرارتی) با این متغیر ارتباط دارند. اما علی‌رغم نکات ارزنده گفته شده، او به تشخیص فواید مهم و کاربردی نقطه پینچ نائل نشد.
 در سال  1978 یومدا[5] و همکاران به بعضی از خواص نقطه پینچ از جمله خصوصیات منحنی ترکیبی و همپوشانی دو منحنی ترکیبی گرم و سرد پی بردند[17].
  در اواسط دهه هشتاد افرادی نظیر گاندسن[6] و نائس[7] با مورد توجه قرار دادن فناوری پینچ به عنوان ابزاری مناسب در طراحی شبکه تبادل‌گرهای حرارتی و تشخیص ساختار تبادل‌گرهای حرارتی سبب باز تاب مناسب این فناوری در آن زمان گردیده و این دیدگاه به این ترتیب مورد پذیرش قرار گرفت[18].
دمای پینج به عنوان یک معیار طراحی، به منظور رسیدن به بیشینه بازیافت انرژی در سال 1983 توسط لینهوف و هیند مارش معرفی گردید. آنها قوانین پینچ را که به عنوان قوانین طلایی پینچ نامیده شد در قالب سه قاعده بیان نمودند. این قوانین شامل عدم عبور انرژی از خط پینچ، عدم استفاده از جریان سرد خارجی در بالای خط پینچ و جریان گرم خارجی در پایین پینچ می‌باشند[19].
اما مبحث هدف‌گذاری مساحت را به طور جدی نخستین بار در سال 1984، لینهوف و تاون سند با ارائه فرمول یکنواخت بث[8] بیان نمودند. این فرمول توانایی ارائه مقدار مطلقی برای حداقل مساحت واقعی شبکه نداشت و همچنین دارای فرضیاتی بود که می‌توانست نتایج آن را از آنچه در واقعیت وجود داشت دور سازد. یکی از مهمترین فرض‌های آن، یکسان بودن ضرایب انتقال حرارت تمامی واحدهای حرارتی و یکسان بودن جنس مبدل‌های حرارتی است[20].
مباحث متفاوت بودن ضریب انتقال حرارت در منحنی ترکیبی یا عدم انتقال حرارت عمودی در سال 1985، توسط احمد بیان گردیده و در سال 1990، از سوی کلبرگ و مراری تکمیل گردید. نتیجه این تحقیق آن بود که فرض یکسان بودن ضریب انتقال حرارت با آنچه در عمل وجود داشت تا 10% از واقعیت دور می‌باشد[21].