- محل ورود خوراک
- تعداد سینی‌ها
نتیجه مطالعات این دو محقق نشان می‌دهد که اختلاف فشار دو قسمت برج، مهم‌ترین پارامتر موجود است که تاثیر زیادی بر روی انرژی الکتریکی مصرفی کمپرسور دارد و می‌تواند بر توجیه‌پذیری اقتصادی عملیات جداسازی موثر باشد؛ علاوه بر این، شدت جریان خورک از پارامترهای اصلی است که بر بازده مصرف انرژی تأثیرگذار است]۲۰[.
آنها در پایان کار خود با معرفی کردن یک تابع هدف، اقدام به مقایسه دو آرایش زیر نمودند:
- برج یکپارچه حرارتی داخلی
- برج تقطیر متداول
نتیجه تحقیقات آنها نشان می‌دهد که برج یکپارچه حرارتی داخلی یک انتخاب خوب برای جداسازی مخلوط‌هایی است که دارای نقطه‌جوش نزدیک به هم هستند. اگرچه این برج به دلیل استفاده از کمپرسور و سطح بالای انتقال حرارت، نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بیشتری دارد؛ اما از نظر مصرف انرژی بسیار بهینه می‌باشد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شاخص نرخ بازگشت سرمایه (IRR) را به عنوان ملاک انتخاب بهترین گزینه در نظر گرفته شده است. این محققین، سه آرایش زیر را بررسی کرده‌اند:
- آرایش ساده
- آرایش یکپارچه حرارتی
- استفاده از فشرده‌سازی مجدد
آنها هزینه لازم برای آرایش ساده را مبنا قرار داده و سرمایه‌گذاری دو آرایش دیگر نسبت به آن سنجیده شده است. مطالعات این دو محقق نشان می‌دهد که استفاده از آرایش دوم و سوم با وجود اینکه دارای سرمایه‌گذاری اولیه بالاتری است؛ اما به دلیل کاهش در مصرف انرژی، مجموع هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های سالیانه کاهش یافته و نرخ بازگشت سرمایه در این آرایش‌ها افزایش می‌یابد. نتایج آنها در شرایط عملیاتی مختلف حداقل ۲۵ درصد حداکثر ۵۵ درصد افزایش در نرخ بازگشت سرمایه را نشان می‌دهد]۲۰[.
از نظر گادالا و همکارانش] ۲۱[ بهترین راه برای بهینه‌سازی برج‌های یکپارچه حرارتی، راه‌حلی است که در آن، میزان کل بخار در گردش سیستم، کمینه باشد. کویهلر و همکارانش ]۲۷[ دریافتند مصرف انرژی در این برج‌ها نسبت به برج‌های تقطیر متداول بین ۲۰ تا ۳۵ درصد و همچنین، مجموع هزینه‌های سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه‌های سالیانه تنزیل شده بین ۷ تا ۲۵ درصد کاهش می‌یابد.
با توجه به مطالعات محققانی که نام آنها ذکر شد، می‌توان گفت که استفاده از برج‌های یکپارچه حرارتی تأثیر زیادی بر کاهش مصرف انرژی خواهد داشت و با در نظر گرفتن بحران انرژی که در حال حاضر‌، جهان با آن روبرو می باشد و اختصاص سهم بالای مصرف انرژی به عملیات تقطیر، کاربرد بیشتر این تکنولوژی در آینده، ضروری به نظر می‌رسد.
۴-۴- مدلسازی برج تقطیر و ساختار HIDiC
شبیه‌سازی ساختار انتگراسیون حرارتی داخلی برج‌های تقطیر و انجام محاسبات موردنظر، نیازمند مدل ریاضی برج تقطیر است. به طور کلی، مدل ریاضی برج تقطیر شامل تعدادی معادلات دیفرانسیل معمولی است که از موازنه جرم و انرژی مراحل برج به دست می‌آیند. علاوه برآن، تعدادی معادلات جبری نیز برای پیش‌بینی رفتار هیدرولیکی سینی‌ها، تعادل ترمودینامیکی، خصوصیات ترموفیزیکی اجزاء و غیره موردنیاز هستند.
انتخاب روش ترمودینامیکی مناسب یکی از مهمترین پارامترها در موفقیت شبیه سازی فرایند است. معادلات ترمودینامیکی می بایست قادر باشند تا خواص ترمودینامیکی و انتقالی سیستم را محاسبه کنند.
معادلات حالت برای ترکیبات هیدروکربنی در بازه وسیعی از شرایط عملیاتی مناسب می باشند اما کاربرد آنها محدود به سیستم های غیر قطبی یا مواد مختصر قطبی است.برای سیستم های شیمیایی غیر ایده­آل یا قطبی بهتر است از سیستم ترمودینامیکی دو گانه استفاده گردد. در این حالت یک معادله حالت برای پیش بینی ضرایب فوگاسیته فاز بخار ( معمولا سیستم Ideal gas، PR، RK، SRK) و یک مدل ضریب فعالیت برای فاز مایع انتخاب می­ شود.
معادله PR در بازه های گسترده دمایی و فشاری (P<15000 psia , T>-271 ºC) و حالت های یک ، دو و سه فازی قابل استفاده می باشد و پاسخ های دقیق تری را نسبت به سایر مدل ها در فاز گازی و تعادلات VLE می­دهد. برای سیستم فعلی، با توجه به ترکیبات موجود و وجود فاز مایع و تعادلات فازی علاوه بر مدل PR که برای فاز بخار با توجه به شرایط دما و فشار فرایند انتخاب گردید، معادله NRTL براساس جدول۴-۱ و وجود ضرایب دوتایی برای ترکیبات برای فاز مایع و محاسبات تعادل در نظر گرفته شد.
جدول ۴-۱- مدل های اکتیویته مناسب برای حالت های مختلف محلول ها

۴-۵- پیاده سازی ساختار انتگراسیون حرارتی داخلی
به منظور پیاده سازی ساختار انتگراسیون حرارتی داخلی ˓ ابتدا می بایست تجهیزات کمپرسور ˓ مبدل حرارتی و شیر فشار شکن نیز مانند برج تقطیر شبیه سازی شوند . پس از شبیه سازی می بایست تجهیزات مذکور مطابق با ساختار نشان داده شده در شکل (۴-۲) به یکدیگر متصل شوند.

شکل ۴-۲- نمای کلی یک برج یکپارچه حرارتی داخلی]۲[
در شبیه سازی کمپرسور˓ مشخصات جریان ورودی به کمپرسور معلوم بوده و هدف محاسبه دمای جریان خروجی و کار مصرفی کمپرسور است . فشار جریان خروجی از کمپرسور نیز با معلوم بودن نسبت تراکم کمپرسور به راحتی قابل محاسبه می باشد.
جهت محاسبه دمای جریان خروجی از کمپرسور ابتدا باید دمای آیزنتروپیک آن از رابطه ( ۳- ۱) محاسبه شود . این معادله با فرض گاز ایده ال نوشته شده است :

سپس با بهره گرفتن از بازدهی آدیاباتیک)η(دمای جریان خروجی از کمپرسور با بهره گرفتن از رابطه ( ۳-۲ ) به دست می آید:

این معادله با فرض گاز ایده ال نوشته شده است.
برای محاسبه کار مصرفی کمپرسور نیز ابتدا باید کار مصرفی در حالت برگشت پذیر محاسبه شود که برای این کار می توان از رابطه ( ۴- ۳ ) استفاده کرد :

CF ضریب تصحیح نام دارد.