شبيه سازي و بررسي پديده فولينگ در مبدل حرارتي واحد تقطير پالايشگاه نفت بندرعباس

Simulation and Investigating the Fouling of Heat Exchanger at Bandar Abbass Refinery Distillation Unit

در صنايع شيميايي مبدل‌هاي حرارتي وظيفه انتقال انرژي گرمايي از يك سيال به سيال ديگر بدون ارتباط مستقيم را دارا مي‌باشد. مبدل حرارتي واحد تقطير پالايشگاه بندرعباس براي افزايش بازده حرارتي سيستم پالايشگاه بندرعباس و صرفه‌جويي در ميزان سوخت مصرفي از دماي سيال در حال خنك شدن ديزل كه در لوله جريان مي‌يابد، براي گرم كردن سيال كروسين كه در پوسته جريان دارد، استفاده مي‌نمايد. در اين تحقيق به مدل‌سازي رياضي دقيق مبدل حرارتي مذكور در پالايشگاه بندرعباس پرداخته شده است. سپس مدل‌سازي صورت گرفته توسط نرم‌افزار متلب شبيه‌سازي و معادلات مدل در آن حل گرديد، بهطوريكه در شبيه‌سازي انجام شده تغييرات ضريب كلي انتقال حرارت مبدل در دو حالت تميز و كثيف، تغييرات مقاومت رسوب در زمانهاي مختلف و تغييرات نرخ انتقال حرارت قابل محاسبه و ارزيابي بود. پس از پردازش نتايج حاصل از مدل در شبيه‌سازي صورت گرفته، دو مدل جرم گرفتگي خطي و مجانبي براي پيش‌بيني روند نشست رسوب و مقايسه‌ي آن با نتايج عملياتي بررسي گرديد و بهترين مدل از نظر پيش‌بيني داده‌هاي عملياتي تعيين شد. همچنين تأثير پارامترهاي عملياتي مختلف بر ميزان انتقال حرارت و جرم گرفتگي بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه مدل جرم گرفتگي مجانبي به خوبي قادر به پيش‌بيني نشست رسوب بود. همينطور، افزايش سرعت سيال از m/s 5/1 الي m/s 3 سبب كاهش ميزان جرم گرفتگي مبدل از m2.K/W 013/0 تا m2.K/W 002/0 مي‌گرديد. در نهايت، راهكارهاي مناسب جهت كاهش جرم‌گرفتگي در مبدل مذكور و كاهش هزينه‌هاي عملياتي ارائه گرديد.

In the chemical industries, the task of heat exchangers is to transfer the heat energy from one fluid to the other one in an indirect way. In order to increase thermal efficiency and save energy at Bandar Abbas refinery, E01020 heat exchanger uses the energy of the heating fluid of diesel that flows in pipes to heat Kerosene that flows in the shell side. In this research, the mentioned heat exchanger at Bandar Abbas refinery was modeled. MATLAB® simulation environment is used to solve the model equations, in which the effects of the various heat transfer overall coefficient in the clean and dirty conditions; the fouling resistance at the various times; and the heat transfer rate variations were calculated and investigated. After the processing of the model simulation results, two different models of linear and asymptotic fouling models were investigated to predict its fouling rate. Then, the comparison of the models with the operational data was carried out to determine the best model for operational conditions prediction. Furthermore, the effect of various operating parameters on heat transfer rate and fouling were investigated.