Debottlenecking and retrofitting by pinch and exergetic analysis in a chemical plant
Pinch ve ekserji analizi ile bir kimya fabrikasinda darboğaz giderilmesi ve iyileştirme
- Tez No: 346625
- Danışmanlar: PROF. DR. BENO KURYEL, YRD. DOÇ. DR. FATMA ZEHRA ÖZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Enerji, süreç entegrasyonu, pinch analizi, ısı değiştirgeç ağı, ekserji analizi, ekserji verimliliği, Energy, process integration, pinch analysis, heat exchanger network, exergy analysis, exergetic efficiency
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 206
Özet
Enerji, bir ülkenin sosyal ve ekonomik gelişimini sağlayan itici güçtür. Bu sebeple endüstriyel çalışmalar, çeşitli kimyasal süreçlerde enerji korunumu ve atık azalımını amaçlayan tasarım yöntemlerinin gelişimine yönelmiştir. Endüstriyel süreçlerde enerjinin büyük bir kısmı ısıtma ve soğutmada kullanılır. Bu nedenle bir endüstride ısıtma ve soğutma sistemlerinin verimli tasarımı gereklidir. Pinch analizi, uygun ısı geri kazanım ağının tasarlanmasında kullanılan etkin bir yöntemdir. Pinch analizi enerjinin niceliği (miktarı) ni ele alarak sistemde enerji kazanımını hedefler. Aynı zamanda enerjinin niteliği konusunda da yol göstericidir. Ekserji analizi yoluyla enerjinin miktarının yanı sıra, kalitesi (kullanılabilirliği) incelenir. Ekserjinin asıl amacı, süreçteki düzensizliklerin sebeplerini ortaya çıkararak kaybolan enerjiyi geri kazanmak, yani onu kullanılabilir hale getirmektir. Bu çalışmada pinch ve ekserji analizi uygulanarak PETKİM VCM Fabrikası?ndaki darboğazların giderilmesi ve sürecin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın 1. aşamasında pinch analizi ile mevcut sıcak ve soğuk akımlar için uygun ısı değiştirgeç ağı tasarlanmış, böylece enerjinin büyük bir kısmının sistem içinde geri dönüşümü sağlanarak dış kaynaklı enerji gereksinimi minimuma indirilmiştir. Yapılan tasarım var olan bir sisteme uygulanmış olup reftrofit design olarak adlandırılabir. Retrofit design ile sisteme yeni eşanjörler eklenirken, başlangıçta var olan soğutucu ve ısıtıcı sayıları azaltılmıştır. Yeni yapılanma, süreç içi eşleşmeler ve kullanılacak minimum sıcak ve soğuk utilite miktarları, minimum sıcaklık farkı (?Tmin) 10 °C seçilerek oluşturulmuştur. Minimum sıcaklık farkı seçilirken gerekli utilite miktarı ve eşanjör maliyeti arasında optimizasyon yapılmıştır. Yüksek sıcaklık farkı daha fazla utilite, düşük sıcaklık farkı ise daha büyük eşanjör alanı gerektirmektedir. Pinch analizi sonucunda 2 farklı ısı değiştirgeç ağı tasarlanmıştır. Tasarlanan 1. ağda % 18.26 soğuk ve % 38.98 sıcak utilite tasarrufu sağlanmış, ısının % 12.51? e ulaşan kısmı geri kazanılmıştır. 2. ağda ise % 15.25 soğuk ve % 32.58 sıcak utilite tasarrufu sağlanmış, ısının % 10.45` i geri kazanılmıştır. Tezin 2. aşamasında pinch analizi ile iyileştirilmiş sisteme ekserji analizi uygulanmıştır. Böylece süreçteki düzensizlik, tersinmezlik, sürtünme ve maddeler arası etkileşim sonucu oluşan enerji kayıpları ve kullanılabilir enerji miktarı hesaplanmıştır. Ekserji analizi sonucunda 1. ağdaki enerjinin % 3.57, 2. ağdaki enerjinin ise % 1.41 %` lik kısmının kaybolduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Energy is a driving force behind the social and economic improvement of a country. Thus, most of the industrial studies focus on design methods dealing with energy recovery and waste minimization in chemical processes. In industrial processes, most of the energy is used for heating and cooling purposes. So, an effective design is required for heating and cooling systems. Pinch Analysis is an effective method used in heat recovery. It deals with the amount of energy and also its quality. By using exergy analysis, the quality (in other words the availability) of energy is examined. The main purpose of exergy is to discover the causes of imperfections in a system and recover the energy which is degraded. This study targets debottlenecking and retrofitting of VCM Plant in PETKİM by applying pinch and exergy analysis. As a first step of this study, a new heat exchanger network is designed for hot and cold streams. It is aimed to reduce the externally provided energy requirements by recovering the maximum amount of energy within the system. New exchangers are added into the system whereas some existing heaters and coolers are removed. The new network, stream matches and demand for minimum hot and cold utility are constituted by taking minimum allowable temperature difference (?Tmin) as 10 °C. When selecting ?Tmin, an optimization between capital cost and utility cost is done. Since higher temperature difference means more external utility and lower temperature difference means bigger exchanger area. As a result of pinch analysis, 2 different heat exchanger networks are designed. According to Retrofit 1, energy recovery reaches up to 12.51 % whereas reductions of cold and hot utilities are 18.26 % and 38.98 %, respectively. Retrofit 2 states that the recovered energy is 10.45 % while the reductions of cold and hot utilities are 15.25 % and 32.58 %, respectively. In the second step of this thesis, exergy analysis is carried out on the system that is retrofitted by pinch analysis. Thereby, exergy losses depending on the imperfections, irreversibilities, frictions and interactions between substances and the available amount of energy are calculated. As a result of exergy analysis, it is seen that 3.57 % of exergy is destroyed in Retrofit 1 whereas the exergy destruction is 1.41 % in Retrofit 2.
Benzer Tezler
- Technical feasibility of heat integration for the petrochemical ethylene plant
Petrokimya etilen fabrikasında ısı entegrasyonun teknik fizibilitesi
HALİL ÇELİKKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİKEM ÖVEZ
- Industrial applications of Pinch analysis
Pinch analizinin endustriyel uygulamaları
İLKNUR BİLİR GÜLCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
EnerjiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERAP CESUR
YRD. DOÇ. DR. ZEHRA ÖZÇELİK
- Putin dönemi Rusya'nın enerji politikasının dış ilişkilere yansıması
Reflecti̇on to external relati̇onshi̇ps of Russi̇a's energy poli̇cy i̇n Puti̇n peri̇od
BERKAN ÇAĞLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Uluslararası İlişkilerUfuk ÜniversitesiUluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YELDA DEMİRAĞ