بررسی امکان کاهش مصرف انرژی در واحد کت کراکر (FCCU) پالایشگاه آبادان از طریق بهینه سازی متغیرهای فرایندی
در این پروژه واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان با استفاده از نرم افزار Hysys refinery مشابه سازی شده است. در مشابه سازی و دریافت اطلاعات از خصوصیات خوراک و حل معادلات موازنه جرم و انرژی استفاده شده است. داده های مشابه سازی و داده های عملیاتی واحد کت کراکر آبادان با هم مقایسه شده اند.
همچنین با تغییر بعضی متغیرهای مهم عملیاتی واحد ، تاثیر آنها روی وزن مولکولی و عدد اکتان بررسی شده است و شرایط بهینه برای عملیات واحد معرفی شده است.
در پایان با استفاده از انرژی گرمایی گازهای خروجی واحد ( برج احیاء )اقدام به تولید مقدار قابل توجهی بخار آب با فشار متوسط شده است که مجددا" در واحد مورد استفاده قرار می گیرد و ارزش اقتصادی ان محاسبه گردیده است.
کلمات کلیدی :
1- شکست کاتالستی 2- برج احیاء 3- رایزر 4- عدد اکتان 5- بستر سیال 6- فعالیت کاتالیست
فهرست مطالب
فصل اول مقدمه ................................ 1
مقدمه .............................................................. 2
1-1- مدلسازی و شبیه سازی .................................................. 2
1-2- کاربردهای شبیه سازی.................................................... 3
1-2-1- کاربردهای شبیه سازی در پژوهش و توسعه فرایندها ..................................................... 3
1-2-2- کاربردهای شبیه سازی در طراحی فرایند ......................................................... 3
1-2-3- کاربردهای شبیه سازی در بهره برداری مطلوب ازتاسیسات موجود .................................... 4
فصل دوم تئوری ...................................................................... 6
2-1- شرح کلی ...................................................................................................... 7
2-2- چگالی و اندازه ذرات ...................................................................................... 8 2-3- فعالیت (Activity)........................................................... 9
2-4- مقدار کربن بر روی کاتالیست (Carbon content) .................................... . 9
2-5- تبدیل (Conversion) ............................................................ 10
2-6- مشابه سازی واحد کت گراکر ........................................................... 10
2-7- واکنشهای شیمیایی کراکینگ................................................. 11
2-8- مدل سینیتیکی کراکینگ ........................................ 12
.2-9- شرح کلی واحد FCCU آبادان ............................................ 15
2-9-1- سیستم پیش گرم کننده خوراک (Feed preheater system) ........................................... 16
2-9-2- راکتور (Reactor) ............................................................. 17
2-9-3- تزریق خوراک به راکتور(Feed injection to reactor) ............................................................................ 17
2-9-4- منطقه واکنشReaction zone ) ) ................................................................................................................... 18
2-9-5- بازیابی کننده کاتالیست در راکتور(Reactor catalyst recovery) .......................................................... 19
2-9-6- عریان کننده کاتالیست مصرف شده (Spent catalyst stripper) ............................................................... 20
2-9-7- لوله ایستاده کاتالیست مصرف شده و شیرهای لغزنده
(Spent catalyst stand pipe & slide valves) .......................................................... 21
2-9-8- احیاء کننده کاتالیست (Regenerator section) ............................................ 22
2-9-9- دمنده هوا (Air blower) ................................................ 22
2-9-10- احیاء کننده ............................ 23
2-9-11- کاترل ((cottrell percipitator .................................................................. 25
2-9-12- بخش تفکیک محصولات راکتور(Fractionation section) .......................... ........................................ 25
2-9-13- سیستم ته مانده برج (Slurry system) ..................................................................................................... 26
2-9-14- ته نشین کننده دور(Dor settler) .................................................................................................................... 26
2-9-15- سیستم گازوییل سنگین (Heavy cycle oil system) ......................................... 27
2-9-16- سیستم گازوییل سبک (Light cycle oil system) ...................... 27
2-9-17- سیستم برگشتی گردشی بالای برج (Top circulating reflux system) .............................. 28
فصل سوم پیشینه ................................ 29
فصل چهارم اشکال و جداول................................... 31
فصل پنجم نتایج و بحث ........................................ 74
5-1- بحث و نتیجه گیری ............................ 75
5-2- خوراک ............................ 75
5-3- رایزر (Riser) .......................... 76
5-4- راکتور ......................... 78
5-5- کاتالیست .................. 79
5-6- داده های تجربی ....................... 80
فصل ششم
نتیجه گیری ............................... 84
منابع ............... 86
فهرست اشکال
1-1: مدل سه تکه ای ............. 13
2-1: مدل چهار تكه ای ....................14
a1-4: شمای کلی مشابه سازی واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ................................................................................ 32
b 1-4: شمای کلی مشابه سازی واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ................................................................................ 33
2-4: بخش های مختلف واحد کت کراکر وارتباط بین آنها ................................................................................................ 34
3-4: بخش های جانبی مربوط به واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان .................................................................................. 34
۴-4: شخصات هندسی مربوط به طراحی واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ................................................................... 35
5-4: مقدار هدر رفتگی گرما در طراحی واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ..................................................................... 35 6-4: اطلاعات عملیاتی مربوط به بالا برنده خوراک واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ................................................ 36
7-4: اطلاعات عملیاتی مربوط به برج احیاء واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ............................................................... 36
8-4: اطلاعات عملیاتی مربوط به راکتور واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ....................................................................... 37 9-4: فشار های عملیاتی موجود در واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ............................................................................ 37
10-4: اطلاعات مربوط به خوراک واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ............................................................................... 38
11-4: اطلاعات مربوط به کاتالیست مورد استفاده در واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ........................................... 38 12-4: فاکتورهای تصحیح واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ............................................................................................ 39
برگه وضعیت جریان های موجود بر روی واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ..................................................... 39 13-4:
14-4: وپزگیهای جریان های موجود بر روی واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان .......................................................... 40
15-4: ترکیب درصد محصول خروجی از واحد کت کراکر ................................................................................................ 40 16-4: نتایج مربوط به وضعیت واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان .................................................................................. 41
17-4: نتایج مربوط به برش های گرفته شده از کت کراکر پالایشگاه آبادان .............................................................. 42
18-4: نتایج مربوط به وضعیت بالابرنده های خوراک در واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ........................................... 43
19-4: نتایج مربوط به برج احیاء واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان .................................................................................... 44
20-4: نتایج مربوط به وضعیت کاتالیست پالایشگاه آبادان ................................................................................................. 45
21-4: نتایج مربوط به وضعیت کک در واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ...................................................................... 46 22-4: نتایج مربوط به وضعیت راکتور و عریان کننده کاتالیست ..................................................................................... 47
23-4: نتایج مربوط به وضعیت فشار در واحد کت کراکر پالایشگاه آبادان ..................................................................... 48 24-4: ارتباطات موجود در برج تفکیک پالایشگاه آبادان .................................................................................................... 49
4: نمایش وضعیت و محاسبات مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر ................................................................ 50 -25
26-4: مشخصات مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر ................................................................................................ 51
27-4: مشخصات مورد استفاده در محاسبات مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر ............................................. 52
28-4: تغیرات دما و فشار در سینی های مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر ..................................................... 53
29-4: تقریب های مورد استفاده در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر ............................................. 53
30-4: وضعیت محصولات جانبی برج تفکیک واحد کت کراکر ....................................................................................... 54
31-4: مشخصات فیزیکی سینی های برج تفکیک واحد کت کراکر ............................................................................. 54
32-4: میزان افت فشار در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر .............................................................. 55
33-4: شرایط عملکردی مربوط به جریان های مرتبط با برج تفکیک واحد کت کراکر ............................................. 55
34-4: خصوصیات مربوط به جریان های مرتبط با برج تفکیک واحد کت کراکر ....................................................... 56
35-4: ترکیب در خوراک و محصولات مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر ......................................................... 56
های مورد استفاده در محاسبات مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر .......................................... 57 spec : 36-4
37-4: خلاصه ای از عملکرد سینی های مختلف مربوط به برج تفکیک واحد کت کراکر ...................................... 57
44-4: عملکرد pinch در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر ................................................................. 61
45-4: برگه مربوط به تنظیم جریان های موجود در برج تفکیک واحد کت کراکر ................................................. 61
46-4: محیط مربوط به برج تفکیک و جریان های ورودی و خروجی واحد کت کراکر ............................................ 62
47-4: ارتباطات مربوط به طراحی برج تفکیک واحد کت کراکر .................................................................................. 62
48-4: پارامتر های مربوط به طراحی برج تفکیک واحد کت کراکر ............................................................................. 63
49-4: تقریب های مورد استفاده در طراحی برج تفکیک واحد کت کراکر .............................................................. 63
50-4: برگه شرایط مربوط به خروجی های برج تفکیک واحد کت کراکر ................................................................. .64
51-4: برگه مربوط به خصوصیات محصولات برج تفکیک واحد کت کراکر .............................................................. .64
52-4: برگه مربوط به خصوصیات محصولات برج تفکیک واحد کت کراکر ............................................................. 65
53-4: برگه مربوط به ترکیب درصد محصولات برج تفکیک واحد کت کراکر .......................................................... 65
54-4: برگه مربوط به ترکیب درصد محصولات برج تفکیک واحد کت کراکر ........................................................... 66
55-4: برگه مربوط به شرایط کاندنسر مربوط به برج تفکیک ........................................................................................ 66
56-4: برگه مربوط به خصوصیات محصولات کاندنسر برج تفکیک ............................................................................... 67
57-4: برگه مربوط به ترکیب درصد محصولات خروجی از کاندنسر برج تفکیک ....................................................... 68
58-4: شکل نقطه جوش محصولات خروجی از کاندنسر برج تفکیک ........................................................ 69
59-4: برگه مربوط به شرایط محصولات کاندنسر برج تفکیک ......................................................... 70
60-4: برگه مربوط به خصوصیات محصولات کاندنسر برج تفکیک ........................................... 71
61-4: برگه مربوط به ترکیب درصد محصولات کاندنسر برج تفکیک ...................................... 72
62-4: برگه مربوط به مقدار و مشخصات بخار آب تولیدی .................................... 73
فهرست نمودارهاا
38-4: نمودار تغییرات دما در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر ...................................................... 58
39-4: تغییرات فشار در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر ................................................................ 58
43-4: تغییرات مقدار K برای آب، پروپان، i_بوتان و n_بوتان در برج تفکیک واحد کت کراکر ................................ 60
41-4: تغییزات مقدار چگالی مایع و بخار در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر ............................ .59
42-4: تغییرات نسبت مولی آب، پروپان، i_بوتان و n_بوتان در برج تفکیک واحد کت کراکر ..................................... 60
40-4: تغییرات مقدارجریان مایع و بخار در سینی های مختلف برج تفکیک واحد کت کراکر ................................ 59
1-5: تغییرات جرم مولکولی و عدد اکتان با تغییر دمای خوراک ................................... 76
تغییرات جرم مولکولی و عدد اکتان با تغییر قطر رایزر ......................... 77 :2-5
3-5: تغییرات جرم مولکولی و عدد اکتان با تغییر طول رایزر ...................... 78
4-5: تغییرات جرم مولکولی و عدد اکتان با تغییر دمای راکتور ........................... 79
5-5: تغییرات جرم مولکولی و عدد اکتان با تغییر درجه فعالیت کاتالیست ....................... 80
6-5: مقایسه داده های تجربی با داده های ناشی از مشابه سازی با
نرم افزار مربوط بهC.C.G کت کراکر پالایشگاه آبادان ................... 81
7-5: مقا یسه داده های تجربی با داده های ناشی از مشابه سازی با
نرام افزار مربوط به L.C.O کت کراکر پالایشگاه آبادان.......... 82
8-5: مقایسه داده های تجربی با داده های ناشی از مشابه سازی با
نرام افزارمربوط به H.C.O کت کراکر پالایشگاه آبادان ............ 82
9-5: مقایسه داده های تجربی با داده های ناشی از مشابه سازی با
نرام افزار مربوط به slurry oil کت کراکر پالایشگاه آبادان .. 83
