مدل سازي و بهينه سازي مصرف آب خنك كننده در فرايند تبخير ناگهاني چند مرحله اي شيرين سازي آب شور

Modeling and optimization of cooling water consumption in the multi stage flash distillation process

در فرايندهاي تبخير ناگهاني چند مرحله‌اي شيرين سازي آب شور، بخش بزرگي از آب خوراك ورودي دور ريخته مي‌شود. اين آب در واقع آب خنك كننده براي جذب گرماي نهان از بخارآب به دست آمده از پساب شور، در تبخير كننده بخش دفع گرما و توليد آب شيرين است. براي واحدهاي صنعتي مانند پالايشگاه‌هايي كه در كنار رودخانه‌ها احداث مي‌شوند و آب خام پس از تصفيه مقدماتي و فرايندي ناگزير به عمليات زلال سازي و تزريق مواد منعقد كننده و كمك منعقد كننده به عنوان خوراك به واحد آب شيرين كن فرستاده مي‌شود، برگشت بيش از 50 درصد آب ورودي به رودخانه با افزايش دمايي معادل C° 14 قابل توجيه نبوده و نمونه بارزي از هدرروي به حساب مي‌آيد. در صورتي كه مي‌توان با بهره گيري از سامانه برج خنك كننده، اين ميزان آب خنك كننده را به صورت گردشي در فرايند به چرخش در آورد. اين مقاله به مطالعه اصلاحي فرايند آب شيرين سازي يكي از پالايشگاه‌هاي كشور پرداخته است و براي نخستين بار به‌دست آمده مطالعات آن به مرحله اجرا در آمده است. در اين پژوهش نشان داده شده است كه چگونه با استخراج اطلاعات فرايندي لازم و انجام مدل‌سازي و شبيه‌سازي فرايند و با بهره گيري از معادلات و مفاهيم ترموديناميكي پايه مي‌توان در هر يك از سه واحد آب شيرين تبخيري موجود در يك نمونه پالايشگاه نفت تا 52 درصد به مقدار m3/h 667 آب خوراك مصرفي و به همين ميزان در آب دورريز واحد صرفه‌جويي به عمل آورد. با انجام بهينه‌سازي و تغيير فرايندي نيز معادل ton/h 13 برابر با 50 درصد مصرف بخار آب هر واحد در بار نامي افزايش يافته است.

In the multi stage flash distillation type of brackish water desalination, the main stream supply feed water is rejected. This water actually is the cooling water which adsorbs the latent heat of vapors of the recirculating boiling brine in the heat rejection evaporator and leads to produce distillate water. In the industries like petroleum refineries, which are located beside the rivers, raw water after pretreatment and clarification with coagulants and other chemicals, now named clarified water, goes to water desalination plant as feed water. The return of more than 50 percent of the treated water to the river with around 14°C temperature increase which is not acceptable and considered as waste. Nevertheless, by using cooling tower system, it can be recycled in this process. This paper represents optimization of water desalination process in a petroleum refinery as a case study, where for the first time; the result of this study has been performed. In this research, it is clearly shown that how by using of proper data gathering, modeling and simulation of process with appropriate use of equations and employment of the basic concepts of thermodynamic a significant saving can be achieved. It is found that for each of three exist thermal desalination plants up to 52 percent of feed water, i.e.; 667 m3/h and same amount of reject water can be conserved. Though, with this modification, the unit steam consumption has been increased up to 13 ton/h, about 50 percent of design.