شبیه‌سازی، کنترل و آنالیز حساسیت کوره‌های شکست حرارتی واحد الفین پتروشیمی مروارید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

واحد اتیلن یکی از اصلی‌ترین بخش ­های صنعت پتروشیمی است. این ماده یک واسطه مناسب در فرآیند تولید مواد شیمیایی زیادی از جمله پلی‌اتیلن و اتیلن‌گلیکول می‌باشد. شکست حرارتی هیدروکربن‌ها متداول‌ترین روش تولید اتیلن است که در کوره‌های شکست حرارتی واحد الفین صورت می‌گیرد. در مقاله حاضر به شبیه‌سازی، کنترل و آنالیز حساسیت کوره‌های واحد الفین پتروشیمی مروارید پرداخته شده است. در ابتدا واحد در حالت پایا در محیط Aspen Plus شبیه‌سازی شد و پس از اطمینان از دقت شبیه‌سازی، نتایج حاصل به‌عنوان نقطه شروع برای شبیه‌سازی دینامیک در محیط Aspen Dynamic مورد استفاده قرار گرفت و به بررسی رفتار دینامیکی واحد پرداخته شد. میزان دقت شبیه‌سازی در حالت پایا و دینامیک مطلوب بوده به‌ طوری‌که میانگین خطا برای اطلاعات جریان‌های در نظر گرفته شده در مقایسه با داده­ های طراحی در حالت پایا و دینامیک به ترتیب 15/1% و 42/0% است. سپس دبی خوراک طی چند مرحله و به ‌صورت پلکانی تا 6/6% دبی اولیه افزایش یافت. در این حالت تولید اتیلن مقداری ثابت (تبدیل 5/38% خوراک به اتیلن) در نظر گرفته شد. برای رسیدن به این میزان تبدیل اتیلن، متناسب با افزایش دبی، دمای کوره‌های شکست افزایش پیدا کرد. با این تغییرات، دبی تولیدی اتیلن 86% تغییرات خوراک ورودی خواهد بود. در مرحله بعد تغییر درترکیب خوراک مورد بررسی قرار گرفت و غلظت پروپان در خوراک به‌صورت پلکانی افزایش و غلظت اتان کاهش داده شد. در این حالت کسر جرمی پروپان در خوراک از 52/2% به 52/12% رسید. با توجه به این تغییرات و بدون تغییر شرایط عملیاتی واحد نهایتاً دبی اتیلن نسبت به حالت اولیه 3/3% کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

مراجع

[1] Van Geem K., “Single Event Micro Kinetic Model for Steam Cracking of Hydrocarbons”, Ghent University (2006).
[2] Matar S., Hatch L.F., “Chemistry of Petrochemical Processes”, Gulf Professional Publishing (2001).
[3] Belohlav Z., Zamostny P., Herink T., The Kinetic Model of Thermal Cracking for Olefins Production, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 42: 461-473 (2003).
[4] Zimmermann H., Walzl R., “Ethylene”, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley, (2000).
[5] Karimzadeh R., Godini H.R., Ghashghaee M., Flowsheeting of Steam Cracking Furnaces, Chemical Engineering Research and Design, 87: 36-46 (2009).
[6] Towfighi J., Niaei A., Karimzadeh R., Saedi G., Systematics and Modelling Representations of LPG Thermal Cracking for Olefin Production, Korean Journal of Chemical Engineering, 23: 8-16 (2006).
[7] Gujarathi A., Patle D.S., Agarwal P., Karemore A.L., Babu B., Simulation and Analysis of Ethane Cracking Process, Proceedings of International Symposium & 62nd Annual Session of IIChE in association with International Partners (CHEMCON-2009), Andhra University, Visakhapatnam (2009).
[8] Van Damme P., Narayanan S., Froment G., Thermal Cracking of Propane and Propane‐Propylene Mixtures: Pilot Plant Versus Industrial Data, AIChE Journal, 21: 1065-1073 (1975).
[9] Sundaram K., Froment G., Modeling of Thermal Cracking Kinetics—I: Thermal Cracking of Ethane, Propane and their Mixtures, Chemical Engineering Science, 32: 601-608 (1977).
[10] Froment G.P., Van de Steene B.O., Van Damme P.S., Narayanan S., Goossens A.G., Thermal Cracking of Ethane and Ethane-Propane Mixtures, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, 15: 495-504 (1976).
[11] Kumar P., Kunzru D., Modeling of Naphtha Pyrolysis, Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development, 24: 774-782 (1985).
[12] Zou R., Lou Q., Mo S., Feng S., Study on a Kinetic Model of Atmospheric Gas Oil Pyrolysis and Coke Deposition, Industrial & engineering chemistry research, 32: 843-847 (1993).
[13] Masoumi M., Sadrameli S., Towfighi J., Niaei A., Simulation, Optimization and Control of a Thermal Cracking Furnace, Energy, 31: 516-527 (2006).
[14] Gao G.Y., Wang M., Pantelides C., Li X.G., Yeung H., Mathematical Modeling and Optimal Operation of Industrial Tubular Reactor for Naphtha Cracking, Computer Aided Chemical Engineering, 27: 501-506 (2009).
[15] Zarinabadi S., Samimi A., Marouf M.S., Modeling and Simulation for Olefin Production in Amir Kabir Petrochemical, 14th International Oil, Gas and Petrochemical Congress, Iran, (2010).
[16] Berreni M., Wang M., Modelling and Dynamic Optimization of Thermal Cracking of Propane for Ethylene Manufacturing, Computers & Chemical Engineering, 35: 2876-2885 (2011).
[17] Guihua H., Honggang W., Feng Q., Numerical Simulation on Flow, Combustion and Heat Transfer of Ethylene Cracking Furnaces, Chemical Engineering Science, 66: 1600-1611 (2011).
[18] Haghighi S.S., Rahimpour M., Raeissi S., Dehghani O., Investigation of Ethylene Production in Naphtha Thermal Cracking Plant in Presence of Steam and Carbon Dioxide, Chemical engineering journal, 228: 1158-1167 (2013).
[19] Barazandeh K., Dehghani O., Hamidi M., Aryafard E., Rahimpour M.R., Investigation of Coil Outlet Temperature Effect on the Performance of Naphtha Cracking Furnace, Chemical Engineering Research and Design, 94: 307-316 (2015).
[20] ترجمان ع.، بازیار ع.، قاضی‌زاده ع.، انتخاب مدل‌های ترمودینامیکی برای شبیه‌سازی فرایندهای شیمیایی، نخستین همایش مهندسی فرآیند در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و انرژی، تهران، ایران، (1393).
[21] Ranjan P., Kannan P., Al Shoaibi A., Srinivasakannan C., Modeling of Ethane Thermal Cracking Kinetics in a Pyrocracker, Chemical Engineering & Technology, 35: 1093-1097 (2012).
[22] Luyben W.L., “Distillation Design and Control Using Aspen Simulation”, John Wiley & Sons, (2013).
[23] Luyben W.L., Chemical Reactor Design and Control, John Wiley & Sons, (2007).
[24] Levenspiel O., Chemical Reaction Engineering, Industrial & engineering chemistry research, 38: 4140-4143 (1999).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار