Debottlenecking and retrofitting by pinch and exergetic analysis in a chemical plant
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2013
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Enerji, bir ülkenin sosyal ve ekonomik gelişimini sağlayan itici güçtür. Bu sebeple endüstriyel çalışmalar, çeşitli kimyasal süreçlerde enerji korunumu ve atık azalımını amaçlayan tasarım yöntemlerinin gelişimine yönelmiştir. Endüstriyel süreçlerde enerjinin büyük bir kısmı ısıtma ve soğutmada kullanılır. Bu nedenle bir endüstride ısıtma ve soğutma sistemlerinin verimli tasarımı gereklidir. Pinch analizi, uygun ısı geri kazanım ağının tasarlanmasında kullanılan etkin bir yöntemdir. Pinch analizi enerjinin niceliği (miktarı) ni ele alarak sistemde enerji kazanımını hedefler. Aynı zamanda enerjinin niteliği konusunda da yol göstericidir. Ekserji analizi yoluyla enerjinin miktarının yanı sıra, kalitesi (kullanılabilirliği) incelenir. Ekserjinin asıl amacı, süreçteki düzensizliklerin sebeplerini ortaya çıkararak kaybolan enerjiyi geri kazanmak, yani onu kullanılabilir hale getirmektir. Bu çalışmada pinch ve ekserji analizi uygulanarak PETKİM VCM Fabrikası'ndaki darboğazların giderilmesi ve sürecin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın 1. aşamasında pinch analizi ile mevcut sıcak ve soğuk akımlar için uygun ısı değiştirgeç ağı tasarlanmış, böylece enerjinin büyük bir kısmının sistem içinde geri dönüşümü sağlanarak dış kaynaklı enerji gereksinimi minimuma indirilmiştir. Yapılan tasarım var olan bir sisteme uygulanmış olup reftrofit design olarak adlandırılabir. Retrofit design ile sisteme yeni eşanjörler eklenirken, başlangıçta var olan soğutucu ve ısıtıcı sayıları azaltılmıştır. Yeni yapılanma, süreç içi eşleşmeler ve kullanılacak minimum sıcak ve soğuk utilite miktarları, minimum sıcaklık farkı (ETmin) 10 °C seçilerek oluşturulmuştur. Minimum sıcaklık farkı seçilirken gerekli utilite miktarı ve eşanjör maliyeti arasında optimizasyon yapılmıştır. Yüksek sıcaklık farkı daha fazla utilite, düşük sıcaklık farkı ise daha büyük eşanjör alanı gerektirmektedir. Pinch analizi sonucunda 2 farklı ısı değiştirgeç ağı tasarlanmıştır. Tasarlanan 1. ağda % 18.26 soğuk ve % 38.98 sıcak utilite tasarrufu sağlanmış, ısının % 12.51' e ulaşan kısmı geri kazanılmıştır. 2. ağda ise % 15.25 soğuk ve % 32.58 sıcak utilite tasarrufu sağlanmış, ısının % 10.45 'i geri kazanılmıştır. Tezin 2. aşamasında pinch analizi ile iyileştirilmiş sisteme ekserji analizi uygulanmıştır. Böylece süreçteki düzensizlik, tersinmezlik, sürtünme ve maddeler arası etkileşim sonucu oluşan enerji kayıpları ve kullanılabilir enerji miktarı hesaplanmıştır. Ekserji analizi sonucunda 1. ağdaki enerjinin % 3.57, 2. ağdaki enerjinin ise % 1.41 %' lik kısmının kaybolduğu görülmüştür.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Enerji, süreç entegrasyonu, pinch analizi, ısı değiştirgeç ağı, ekserji analizi, ekserji verimliliği., Energy, process integration, pinch analysis, heat exchanger network, exergy analysis, exergetic efficiency., Kimya Mühendisliği Bölümü A.B.D.
