بهينه‌سازي عملياتي مصرف انرژي در فرآيندهاي جداسازي با استفاده از انتگراسيون پمپ حرارتي

Energy Optimization in Separation Processes Using Heat Pump Integration

امروزه تحليل پينچ به عنوان يكي از مهم‌ترين ابزارهاي انتگراسيون حرارتي، جهت هدف‌گذاري و طراحي فرآيندهاي پالايشگاهي به‌كار برده مي‌شود. امكان‌سنجي به‌كارگيري پمپ حرارتي در يك فرآيند جداسازي از جمله مواردي است كه مي‌توان با استفاده از اين تكنولوژي به آن دست يافت. اصولاً يك پمپ حرارتي به‌عنوان دستگاهي جهت بازيافت حرارت عمل مي‌كند، به‌طوري‌كه با دريافت مقداري انرژي، حرارت اتلافي دما پايين فرآيند را به يك حرارت مفيد با دمايي بالاتر تبديل مي‌نمايد. با توجه به نياز بسيار بالاي انرژي در فرآيندهاي جداسازي، استفاده از يك سيستم پمپ حرارتي جهت پمپ كردن حرارت از چگالنده به جوش‌آور برج‌ها، مي‌تواند منجر به كاهش مقادير قابل توجهي از انرژي ‌شود. در اين پژوهش با ارايه يك الگوريتم بررسي سريع، امكان‌سنجي فني و اقتصادي نصب پمپ حرارتي در فرآيند جداسازي يك واحد صنعتي با استفاده از تحليل پينچ و بهره‌گيري از تجربيات با ارزش عملياتي مورد ارزيابي و تحليل قرارگرفته ‌‌است. نتايج نشان مي‌دهد كه با به‌كارگيري پمپ حرارتي در فرآيند جداسازي تصفيه گاز مايع پالايشگاه نفت تهران، 144 هزار دلار در سال صرفه‌جويي انرژي روي مي‎دهد كه زمان بازگشت سرمايه آن حدود 4 سال مي‌باشد.

Pinch technology has been employed as an important tool for the heat integration of petroleum refining processes. The thermal integration of heat pumping system is done by this technology. A heat pump is a system that takes low level heat from a source and delivers it to a sink where higher heat load and temperature levels are required. Heat pump integration in separation columns operates between the condenser as heat source and the reboiler as a heat sink. Therefore, it operates by extracting an amount of heat from a source with a relatively low temperature and delivering a larger amount of heat to a sink with a higher temperature by consuming high quality energy. In this study, the proper heat integration feasibility of a heat pump is done in the LPG process of Tehran oil refinery, which resulted in a $ 144,000 annual savings in energy cost.