دانلود پایان نامه

اگر چه ممکن است به نظر برسد که ترتیب بوجود آمده در مراحل اتفاقی است، اما این 9 مرحله با توجه به اهمیت تجهیزات و مسائل اقتصادی مرتب شده اند. واضح است گام های اول و دوم که جهت تعیین اهداف و دسترسی به درجه های آزادی هستند، باید در ابتدا قرار بگیرند. معمولا راکتور مرکز یک فرآیند صنعتی است و مهمترین عامل در کنترل راکتور شرایط دمایی آن می باشد. زمانی که در یک راکتور حرارت تولید می شود باید مطمئن شد که این حرارت در داخل راکتور مصرف می شود و سیستم کنترلی توانایی جلوگیری از طغیان حرارتی را دارد. اهمیت این موضوعات سبب شده است که در گام سوم به سیستم مدیریت انرژی پرداخته شود. پس از بررسی و تنظیم شرایط راکتور باید به ارزیابی محصولات پرداخت. این ارزیابی شامل نرخ و کیفیت محصولات می شود که به علت اهمیت مسائل اقتصادی، گام چهارم به تنظیم نرخ محصولات اختصاص داده شده است. بهترین روش جهت تنظیم نرخ محصولات از طریق شبیه سازی دینامیکی بدست می آید. کیفیت محصولات نباید تحت تاثیر نرخ آن باشد به همین منظور در گام پنجم به آن پرداخته شده است. طراحی به روش کنترل جامع فرآیند هر چه به گام های نهایی نزدیک می شود، محدودیت ها بیشتر شده و عوامل کمتری روی هدف تاثیر می گذارد. از این رو است که کنترل کیفیت محصولات پس از کنترل نرخ محصولات قرار داده شده است. ثابت کردن دبی در جریان برگشتی که به جلوگیری از اثر گلوله برفی غلتان می انجامد، در گام ششم لحاظ شده است و آخرین مرحله ای است که می تواند به طور مستقیم در کم و زیاد شدن درجه های آزادی موثر باشد. گاه های هفتم تا نهم بیشتر جنبه مروری داشته و به تثبیت تصمیمات اتخاذ شده در گاه های قبلی می پردازند.
روش کنترل جامع فرآیند به طراحی یک سیستم کنترلی طبق اصول و قوانینی که در 9 گام به توضیح آنها پرداخته شد، می انجامد. تنها راه بررسی این موضوع که سیستم کنترلی پیشنهادی می تواند اهداف مورد نظر را فراهم کند، پیاده سازی آن روی یک مدل دینامیکی است. سیستم کنترلی پیشنهادی باید در زمان کوتاه فرآیند را به پایداری نسبی برساند.
فصل سوم
معرفی واحد ایزومریزاسیون پالایشگاه امام خمینی(ره) شازند
3-1- فرآیند ایزومریزاسیون
فرآیند ایزومریزاسیون در صنعت پالایشی حال حاضر٬ با توجه به محدودیتی که از لحاظ زیست محیطی و تاثیرات زیان بار بر سلامتی برای ترکیباتی همچون بنزن٬ آروماتیک ها و اولفین ها در نظر گرفته شده است٬ اهمیت ویژه ای یافته است. فرآیند ایزومریزاسیون در خلال جنگ جهانی دوم برای تولید ایزوبوتان مورد نیاز برای ساخت آلکیلیت توسعه یافت. آلکیلیت به عنوان ماده ی مخلوط در بنزین هوایی اکتان بالا٬ مورد استفاده قرار می گرفت. امروزه از فرآیند ایزومریزاسیون جهت افزایش عدد اکتان جریان نفتای سبک C5/C6 استفاده می شود[8]. فرآیند ایزومریزاسیون باعث افزایش 10 تا 20 واحدی در عدد اکتان خوراک نفتای سبک می شود [9]. بعد از حذف سرب از بنزین در بسیاری از کشور ها٬ این فرآیند به صورت قابل توجهی اهمیت یافت. جدا از دیگر فرآیندهای ارتقاء کیفیت بنزین٬ ایزومریزاسیون یک فرآیند قابل توجه با محصول مناسب از نظر ترکیبات آروماتیکی٬ اولفین ها و RON(Research Octane Number) است. ایزومریت در مقایسه با محصولات مشابه از فرآیند های دیگر حساسیت کمتری بین RONو MON(Motor Octane Number) نشان می دهد[10].
فرآیند ایزومریزاسیون از لحاظ خوراک به دو نوع تقسیم می شود :
1- ایزومریزاسیون بوتان و تبدیل آن به ایزوبوتان به عنوان خوراک برای واحد های آلکیلاسیون و متیل ترشیری بوتیل اتر (MTBE)
2- ایزومریزاسیون C5/C6 جهت افزایش عدد اکتان جریان خوراک نفتای سبک. این فرآیند عمدتا بسته به شرایط عملیاتی در فاز مایع انجام می شود. آنالیز اجزای خوراک برای فرآیند ایزومریزاسیون C5/C6 بسیار مهم است و مهندسان پالایش٬ پیچیدگی خوراک را در افزایش فاکتور Xتعریف می نمایند. این فاکتور٬ نشان دهنده ی مجموع C6٬ نفتن ها٬ بنزن وC7+ در خوراک می باشد. فاکتور X به صورت نرمال در گستره ی 20- 15 می باشد[11].
فرآیندهای تجاری گوناگونی برای ایزومریزاسیون بوتان و نفتای سبک وجود دارد. فرآیندهای ایزومریزاسیون UOPاز این نوع است. یو ا پی یک شرکت پیشرفته در زمینه ی تکنولوژی ایزومریزاسیون با فرآیندهای پنکس (C5/C6) و بوتامر (C4) می باشد. یو ا پی فرآیندهای دیگری نیز همچون PAR-ISOM وTIP دارد. اولین واحد هیدروایزومریزاسیون توسط یو ا پی در سال 1953 ساخته شد. از دیگر شرکت های مهم در زمینه ی ایزومریزاسیون می توان به اگزنس٬ بی پی٬ شل و جی تی جی اشاره نمود[11].
3-1-1- شیمی واکنش های ایزومریزاسیون
واکنش های اصلی ایزومریزاسیون که در راکتور اتفاق می افتند عبارتند از:
3-1-1-1- واکنش های ایزومریزاسیون C5/C6
این واکنش ها مطلوب هستند و با به تعادل رسیدن محدود می شوند. کاتالیزور های با فعالیت بالا در دمای عملیاتی پایین این واکنش ها را سرعت می بخشند. نرمال پارافین ها شاخه دار می شوند و سپس فرآیند ایزومریزاسیون بر روی آنها انجام می گیرد تا ترکیبات شاخه دار کوچک که قسمت عمده آنها ایزوپنتان و ایزوهگزان می باشند، تولید شوند. در واقع در حضور کاتالیست مناسب و شرایط تعیین شده نرمال پارافین ها موجود در نفتای سبک ساختار شاخه ای (ایزو) پیدا می نمایند.
شکل 3-1- واکنش های اصلی ایزومریزاسیون[11]
در حین انجام ایزومریزاسیون نرمال پارافین ها در راکتور، واکنش های دیگری مانند هیدروکراکینگ، باز شدن حلقه و اشباع بنزن در حضور هیدروژن انجام می گیرد.
3-1-1-2- واکنش های هیدروکراکینگ
این واکنش ها معمولا در دماهای بالای راکتور رخ می دهد که بازده واکنش فرآیند را کاهش می دهد. ایزوپارافین ها بسیار آسانتر از نرمال پارافین ها شکسته می شوند. محصولات سبک نهایی از هیدروکراکینگ تابعی از دما هستند. میزان ایزومریزاسیون با افزایش عمر کاتالیست افزایش می یابد زیرا دمای فرآیند باید افزایش یابد، تا کاهش فعالیت کاتالیست جبران شود.
شکل 3-2- نمونه ای از واکنش هیدروکراکینگ[12]
3-1-1-3- باز شدن حلقه (Ring Opening)
این واکنش ها در حضور کاتالیزورهای با فعالیت بالا و دماهای بالا رخ می دهند. هیدرودی سایکلیلیزاسیون نفتنی های تک حلقه ای، با باز شدن زنجیره جانبی، اشباع شدن و تبدیل به پارافین ها اتفاق می افتد.
شکل 3-3 – نمونه ای از واکنش شکست حلقه[12]
3-1-1-4- اشباع ترکیبات بنزنی (Benzene Saturation)
از واکنش های مطلوب به شمار می روند و در بخش های هیدروژن دهی کاتالیزور رخ می دهند و گرمای زیادی آزاد می کنند که باعث افزایش دمای بالا در راکتور می شود. آروماتیک ها یک نوع خاص از ترکیبات غیر اشباع هستند که از یک حلقه هیدروکربنی با 6 اتم کربن تشکیل شده اند. اشباع شدن (هیدروژن دار شدن) ترکیبات آروماتیکی تابعی از میزان کل هیدروژن مصرفی و گرمای واکنش تولید شده در راکتورها می باشد.