21361

21361

تعميم ماتريس جداسازي به شمول الگوهاي انتگراسيون تاثيرمتقابل و HIDiC

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1394-1397

1397/08/30

دكتر نوراله كثيري

مهندسي شيمي، نفت و گاز

تقطير مهم ترين و پر كاربرد ترين فرآيند جداسازي در صنايع شيميايي است. رويكرد ترموديناميكي در طراحي فرآيندهاي جداسازي مي-تواند از مشكلات اين فرآيندها نظير هزينه بالاي انرژي مصرفي، ناكارآمدي ترموديناميكي سيستم و زيان هاي زيست محيطي بكاهد. در اين پژوهش يك روش ماتريسي براي توليد فضاي جستجوي چيدمان هاي يكپارچه حرارتي و تاثير متقابل ارائه شده است. ماتريس جداسازي پيشنهادي در اين كار، بيان ديگري از روش شناخته شده بيان شبكه اي مي¬باشد. ماتريس جداسازي كنوني، نسخه توسعه يافته ماتريس خليلي است كه الگوهاي انتگراسيوني زوج حرارتي، معادل ترموديناميكي، كاهش يافته، يكپارچه جرم و حرارت و چيدمان-هاي با برج هاي ديواره مجزا را در بر مي گرفت. با قرار گرفتن اين دو چيدمان در ماتريس جداسازي، حال ماتريس جداسازي مي تواند همه ي چيدمان هاي تقطيري معمولي و ساير الگوهاي انتگراسيوني جداسازي يك خوراك خاص را توليد كند كه با اين كار يك فضاي جستجوي كامل به دست مي آيد كه امكان دستيابي به چيدمان بهينه را افزايش مي دهد. ماتريس ارائه شده همچنين محدوديتي در تعداد اجزا خوراك ندارد. چيدمان هاي به دست آمده از ماتريس جداسازي توسعه داده شده در اين پژوهش براي سه خوراك سه جزئي مختلف با دو تركيب درصد متفاوت براي هر كدام با استفاده از نرم افزار Aspen Hysys 8.6 شبيه سازي شدند و هزينه سالانه كل براي آن ها مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج به دست آمده نشان داد كه در شرايطي كه 1ESI~ و كسر مولي جز مياني بيشتر از دو جز ديگر باشد، چيدمان هاي يكپارچه حرارتي و تاثير متقابل عملكرد بهتري نسبت به چيدمان هاي معمولي نشان مي¬دهند. واژه‌هاي كليدي: سنتز فرآيند، چيدمان برج هاي تقطير، ماتريس جداسازي، چيدمان يكپارچه حرارتي، چيدمان تاثيرمتقابل

1398/09/10

Extension of the Separation Matrix to inclusion of Multi-Effect and HIDiC configurations

12/1/2019 12:00:00 AM

Distillation is the most important and widely used separation process in the chemical industries. Thermodynamic approach in separation processes can decrease the problems of these processes including the high cost of consumed energy, thermodynamic inefficiency of the system and environmental degradations. In the current research a matrix-based method is presented in order to generate the search space of HIDiC and multi-effect sequences. The proposed separation matrix in this work, is another statement of state task network. The current separation matrix is an extended version of Khalili’s matrix which included heat integration patterns of thermally-coupled, intensified, heat and mass-integrated and divided-wall columns. Embedding these two configurations in the separation matrix, now it can generate all the conventional and heat integration distillation sequences for separation of a specified feed, which allows for obtaining a complete search space that increases the possibility of achieving the optimal sequence. Furthermore, the presented matrix has no limitation in terms of the number of components in the feed. The sequences obtained using the developed separation matrix in this research are simulated in Aspen Hysys 8.6 for three different ternary mixtures with two different composition for each mixture. The obtained results suggest that when ESI~1 and the mole fraction of the middle component is more than two others, HIDiC and Multi-effect sequences have better performance than the conventional sequences. Keywords: Process synthesis, Distillation column sequence, Separation Matrix, HIDiC sequence, Multi-effect sequence