مدلسازي و بهينهسازي فرآيند آلكيلاسيون با روش پاسخ سطح

Modeling and Optimization of Alkylation Process Using Response Surface Methodology

در این پژوهش به بهینه‌سازی واحد آلكیلاسیون با هدف حداكثر كردن تولید محصولات، با حفظ كیفیت و شرایط عملیاتی، بر مبنای اطلاعات یك واحد صنعتی پرداخته شده است. متغیر‌های ورودی فرآیند آكیلاسیون عموما شامل خوراك‌های ورودی، و متغیر‌های خروجی كه شامل محصولات (آلكیلیت، نرمال بوتان و پروپان)، مقدار مصرف اسید، عدد اكتان آلكیلیت، مقدار جریان برگشتی ایزو‌بوتان به راكتور و نسبت ایزو‌بوتان به اولفین در راكتور است. با استفاده از اطلاعات عملیاتی واحد آلكیلاسیون، مدل ریاضی فرآیند با‌استفاده از روش پاسخ سطح به‌دست آمد. این روش در زمینه‌های مختلف از جمله تحقیقات آزمایشگاهی و صنعتی بسیار استفاده شده و نتایج قابل اطمینان ارائه داده است. دقت و صحت مدل‌های ارائه شده به كمك تحلیل واریانس (ANOVA) بررسی شد. پس از بررسی صحت مدل‌های ارائه شده، متغیر‌های خروجی فرآیند بر مبنای تغییر در متغیرهای ورودی پیش‌بینی شد. در انتها بهینه‌سازی شرایط عملیاتی فرآیند آلكیلاسیون با روش بهینه‌سازی عددی به كمك نرم‌افزار Design Expert 7 انجام و ارائه گردید.  

The goal of this paper is to optimize Alkylation unit based on industrial data in order to maximize the production rate as well as keeping operational condition of the unit at the desired values. The input variables of alkylation unit are usually input feeds, and output variables are products (i.e. alkylate, normal butane and propane), acid consumption, alkylate octane number, reflux flow of isobutene to reactor and isobutene to olefin ratio in the reactor. Based on industrial data of alkylation unit, the mathematical process model has been obtained using response surface method (RSM). The method has a dominated application in numerous areas of research particularly in chemical process industries. The accuracy of the proposed method has been validated using an analysis of variance (ANOVA). Finally, the optimization of operational condition for an alkylation unit has been carried out using Design Expert 7.