بهينه سازي و ارزيابي واحد شيرين سازي گاز با استفاده از روش زنتيك الگوريتم با جستجوي مجذوري

Optimization and evaluation gas sweetening unit using genetic algorithm with quadratic search

گاز همراه نفت خام حاوي سولفيد هيدروژن است و بايد با استفاده از محلول هاي آمين شيرين شود. در اين پژوهش الگوريتم ژنتيك با استفاده از روش جستجوي مجذوري توسعه يافته و واحد شيرين سازي گاز با استفاده از روش توسعه يافته پيشنهادي، مورد ارزيابي قرار گرفته است. ژنتيك الگوريتم با جستجوي مجذوري، يك روش تركيبي براي بهينه سازي اقتصادي يك واحد فرآيندي مدل شده با نرم افزارهاي شبيه سازي فرآيند است. از طريق تركيب الگوريتم ژنتيك عادي با الگوريتمي بر اساس جستجوي مجذوري مي توان تعداد محاسبات مربوط به توابع هدف را كاهش داد. روش پيشنهادي شامل مزاياي ژنتيك الگوريتم عادي و تكنيك هاي جستجوي مجذوري است. از جمله اين مزايا، تعيين بهينه مطلق توابعي با احتمال ناپيوستگي بالا و با همگرايي بيشتري نسبت به ژنتيك الگوريتم عادي است. در اين پژوهش بهينه سازي اقتصادي واحد شيرين سازي گاز با استفاده از ژنتيك الگوريتم با جستجوي مجذوري و ژنتيك الگوريتم عادي با يكديگر مقايسه شده اند. نتايج نشان مي دهد در صورت استفاده از پارامترهاي ژنتيكي يكسان، همگرايي ژنتيك الگوريتم با جستجوي مجذوري و همچنين دقت روش پيشنهادي بهتر از ژنتيك الگوريتم عادي است. نتايج نشان مي دهد كه افزايش غلظت دي اتانول آمين سبب افزايش جذب گازهاي اسيدي، مصرف برق و بخار و آب شده و در نتيجه هزينه عملياتي افزايش مي يابد. همچنين افزايش دماي آمين ورودي به برج جذب سبب كاهش جذب سولفيد هيدروژن مي شود. اين امر سبب كاهش مصرف برق و افزايش آب شده و هزينه عملياتي را كاهش مي دهد. افزايش مقدار جريان آمين در گردش و مقدار جريان بالاسري از برج دفع كه در واقع افزايش در بار حرارتي ريبويلر است سبب افزايش جذب گازهاي اسيدي، مصرف برق و بخارشده و در نتيجه هزينه ي عملياتي را افزايش مي دهد.

Associated Gas with crude oil containing hydrogen sulfide, and amine solutions should be used to sweeten it. The genetic/quadratic search algorithm )GQSA) is a hybrid genetic algorithm )GA) for optimizing plant economics when a process simulator models the plant. By coupling a regular GA with an algorithm based upon a quadratic search, the required number of objective function evaluations for obtaining an acceptable solution decreases significantly in most cases. The GQSA combines advantages of GA and quadratic search techniques, e.g. determining a global optimum for a problem with a high probability for discontinuous as well as non-convex optimization problems while at the same time providing faster convergence than conventional GA. The performance of both the GQSA and the GA was compared using four different test functions and an economic optimization problem for a turbo-expander process. Numerical test results indicate that the convergence of the GQSA is either better than or at least comparable to those of GA for all tests employing the same genetic parameters. Also, the results show that the high concentration of ethanol amine increase acid gas absorption, power, steam and water consumption and thus operating costs increase. Also, high temperature of the inlet amine decreases the H2S absorption. It also reduces power consumption and increases the amount of makeup water and ultimately reduces operating costs. Increase the amount of circulating amine and overhead stream from the tower increase the acid gas absorption, electricity consumption and the operational cost.