:
انرژی و مباحث مربوط به آن از مهمترین مسائلی است كه صاحبان صنایع و مهندسان به آن توجه نشان می دهند. از دیرباز و پس از بحران انرژی دهة 70 میلادی اهمیت كاهش مصرف انرژی در صنایع بیش از پیش جلوه گر شد، كشورهای غربی و صنعتی در طراحی كارخانه ها و واحدهای صنعتی عمده كه دارای مصرف انرژی بالایی هستند مثل پالایشگاه ها، مجتمع های پتروشیمی و نیروگاه ها و … به
گونه ای عمل كردند كه نیازمند حداقل مصرف انرژی باشند، و با تحقیق در زمین ههای مختلف كاهش مصرف انرژی به موفقیت هایی نیز دست یافتند.
از سویی دیگر كشورهای درحال توسعه و بخصوص كشورهای صاحب ذخایر عظیم انرژی نظیر ایران به پشتوانه این منابع خدادادی و قیمت ارزان آن در طراحی واحدهای صنعتی كمترین توجهی به حفظ انرژی نشان نداند. اما امروزه با وضع قوانین سختگیرانه زیست محیطی و رو به پایان بودن و تجدید ناپذیری این منابع از سویی و قیمت بالای انرژی از سوی دیگر مسئولان این كشورها را نیز بر آن داشت تا به مسالة صرفه جویی و كاهش مصرف انرژی توجه بیشتری نشان دهند.
معمولاً در موازنه انرژی قانون اول را در یک محیط بسته استفاده م یكنیم بنابراین هیچگاه احتمال اتلاف انرژی بررسی نمی شود مگر انرژی منتقل شده به محیط كه غیرقابل استفاده م یشود. برای دقت در بیان بازگشت ناپذیری باید از تحلیل اكسرژی استفاده كرد.
بخش گسترده ای از مصرف انرژی در صنایع مانند صنایع پالایشگاهی و پتروشیمیایی میباشد و رابطة مفهوم اكسرژی را م یتوان برای بررسی سه نوع از Eها استفاده كرد كه شامل انرژی، اقتصاد و محیط زیست است.

بسیاری از كاربردهای مفهوم اكسرژی كه براساس تكنیكهای اكسرژی پایه ریزی شده می تواند برای كاهش مصرف انرژی در صنایع به كار روند كه باعث كاهش اتلاف

خرید متن کامل این پایان نامه :

 انرژی و انعطاف پذیری فرایندها از لحاظ اقتصادی و زیست محیطی می شوند.

تحلیل اكسرژی م یتواند اطلاعات بسیاری در راستای عملكرد واحدهای صنعتی و اصلاح و بهینه سازی آنها فراهم كند.
پایان نامه حاضر به بررسی تحلیل اكسرژی و كاربرد آن در واحدهای پالایشگاهی برای كاهش مصرف انرژی و بخصوص برج تقطیر اتمسفریک پالایشگاه تبریز می پردازد. در فصلهای مختلف این پایان نامه به معرفی تحلیل اكسرژی و بیان روابط و نمودارهای آن، كاربردهای تحلیل فوق در صنایع و بررسی اقتصادی این تحلیل و دستاوردهای آن در صنایع و در نهایت شبیه سازی برج تقطیر پالایشگاه تبریز پرداخته شده است.

همه ساله به علت عدم توجه به نكات، مقررات و دستورالعمل های مربوط به ایمنی و بازبینی های به موقع شاهد حوادثی در برخی از نقاط مختلف دنیا چه از بعد مالی، جانی و یا هر دو هستیم. در این میان شاید بزرگترین خسارات تاكنون گریبان گیر صنایع به خصوص صنایع شیمیایی بوده كه از آن میان می توان به حادثه بوپال هند اشاره نمود. این نوع وقایع معمولاً از یک اشتباه به ظاهر كوچك و ساده از قبیل بستن و یا باز كردن یک شیر به اشتباه، وارد شدن در داخل یک مخزن بدون مجو زهای لازم، برچسب گذاری غلط روی مخازن و تجهیزات، ناخوانا بودن علائم و پارامترهای انداز هگیری شده توسط ابزاردقیق و درنتیجه اتخاذ واكنش غلط و نابجا، استفاده ناصحیح از تانكرها در تخلیه و یا پر نمودن مواد، عدم اطلاع اپراتورها از میزان خطرات مواد شیمیایی، و یا اتفاقاتی نظیر جرقه های ناشی از الكتریسیته ساكن، لبریز شدن مخازن و تانكرها، پاره شدن شیلن گها، آزاد شدن گازهای قابل انفجار در فضاهای مسدود، شكسته شدن لوله ها، نشت مواد، گرفتگی مشعل ها، همچنین اشكالات پیچیده تر از جمله بروز برخی معایب در مراحل كار و عدم طراحی ایمن، خطاهای سخت افزاری و نر مافزاری، استفاده از مواد نامناسب برای ساخت و در نتیجه ایجاد خوردگی، عدم توزیع صحیح مسئولیت بین افراد و… شروع می شوند.
صنایع شیمیایی و پتروشیمی اغلب با مواد شیمیایی خطرزا و واحدهای عملیاتی تحت شرایط دما و فشار بالا نظیر راكتورها، تانك های ذخیره و … سروكار دارند. بنابراین احتمال وقوع حوادثی مثل آتش سوزی، انفجار و نشت مواد سمی در این واحدها وجود دارد. این حوادث ممكن است به علت اشكالات فرایندی، نقص دستگاه ها و یا خطاهای انسانی ایجاد گردد. رشد صنایع در كنار رشد جمعیت انسانی نه تنها باعث تكرار حوادث بلكه موجب افزایش خسارات ناشی از آ نها نیز شده است. علاوه بر مسائل ناشی از خسارات و عقب ماندن در میدان رقابت جهانی، عوامل دیگری نیز وجود دارد كه در جلب توجه به مسأله ایمنی ایجاد انگیزه می كند. یكی از مهمترین این عوامل، جنب ههای وجدانی و اخلاقی مسأله است. آمار حوادث بیشماری كه منجر به فاجعه و به خطر افتادن جان كارگرانی كه در داخل و یا مردمی كه در اطراف زندگی می كنند، شده است حاكی از این است كه مسأله ایمنی اهمیت دارد و باید به فكر راهی برای فرار، كنترل و یا رفع مخاطرات بود.
برای حفظ ایمنی ابتدا باید مخاطرات بالقوه را شناخته و مهمترین آ نها را تعیین نمود و سپس راهی برای مقابله با آن ها پیدا نمود. بنابراین بحث و بررسی در مورد مخاطرات فرایند دو جنبه دارد. نخست شناخت و معلوم كردن مخاطرات یعنی فهمیدن این مسأله كه در یک واحد صنعتی یا یک فرایند چه خطراتی بالقوه وجود دارند و دوم روش های ارزیابی آن ها به منظور تعیین میزان حذف آن ها و یا محافظت جان انسان ها در مقابل آن ها.

یكی از بهترین تعاریف ایمنی عبارتست از: «میزان فرار از مخاطرات». چون هر روشی برای برآورد خطرها دارای محدودیت خاص خود می باشد و كلیه خطرات، علت ها و

خرید متن کامل این پایان نامه :

 پیامدها را پوشش نمیدهد به همین منظور از كلمه «میزان» به منظور نسبی بودن ایمنی استفاده شده است.

یكی از مهمترین مسایل كه در ایمنی صنایع شیمیایی مطرح است بحث اقتصادی بودن یا اقتصادی نبودن سرمایه گذاری برای ایمن بودن فرایند است. با توجه به محدود بودن بودجه و وجود حوادث محتمل زیاد باید توسط مدیریت و ارزیابی ریسك به اولویت بندی آ نها پرداخت. چون ابعاد حادثه با احتمال وقوع آن در اكثر مواقع نسبت عكس دارد بهترین راه یک جا جمع نمودن ابعاد حادثه و احتمال وقوع آن است كه با مدیریت ریسك به آن هدف می توان رسید.
همان گونه كه در شكل مشاهده می كنید جهت ارزیابی ریسك باید مراحل زیر را انجام دهید:
1- شناسایی مخاطرات احتمالی فرایندی با بهره گرفتن از روش های تجزیه و تحلیل مقدماتی خطر آنالیز فهرست های جامع، آنالیز پرسش و…
2- ارزیابی كیفی این مخاطرات با تكنیک هایی مثل HAZOP
3- ارزیابی كمی این مخاطرات با قوانین احتمالات مثل تحلیل درخت خطا
4- بررسی اثر و عواقب حوادث نامطلوب احتمالی با روش آنالیز پیامد
5- با مشخص شدن احتمال حوادث و شدت وقوع پیامد می توان به ارزیابی ریسك پرداخت.
موضوع اصلی این پروژه مرحله سوم آنالیز ریسك یعنی مطالعه و بررسی آنالیز پیامد تانك آمونیاك پتروشیمی آمونیاك و اوره كرمانشاه (اعم از مدل سازی آتش، انفجار و پیامد نشت مواد سمی) می باشد. آنچه در این پروژه آمده است شامل كلیات ایمنی و مخاطرات فرایندی، شرح فرایند مخزن نگهداری آمونیاك مجتمع آمونیاك و اوره كرمانشاه، آنالیز پیامد و روابط حاكم بر آن، مدل سازی پیامد تانك آمونیاك مجتمع آمونیاك و اوره كرمانشاه و در فصل آخر نتیجه گیری و پیشنهادات این مدل سازی ارائه شده است.

:
واژه پلاسما که تا دیروز معرف حالت چهارم ماده بود ، خیلی زود توانست مبدل به نامی فراگیر در صنایع درگیر با فرزندان علوم پایه یعنی رشته های مهندسی و پزشکی شود. به طوری که امروزه حتا بیشتر تحقیقات فیزیکدانان پلاسما نه درباره ماهیت آن که در جهت گسترش روش هایی است که نتیجه ی آن در حوزه های کاربردی این علم کارساز می شود. به این ترتیب امروزه کمتر شاخه ای از مهندسی را میتوان پیدا نمود که فرایندهای پلاسمایی در آن کاربرد نداشته باشند.
در این میان مهندسی شیمی با شاخه های گسترده و انشعاب های فراوانش که تا میانه سایر رشته ها پیش رفته است، شاید به نوعی بیشتر از باقی علوم مهندسی با انواع کاربردی پلاسما سروکار داشته باشد.
سنتز و تولید مواد مورد نیاز از مواد اولیه، حذف آلاینده ها و کوشش برای حفظ محیط زیست و اکوسیستم ، پلیمریزاسیون، پوشش دهی سطوح و حتا فرایندهای انجام شونده در مقیاس نانوتکنولوژی که بعضا در این رشته انجام و بررسی می شوند، به کار بستن متدهای نوین عملیاتی با کیفیت کار و بازدهی بالاتر، هزینه تمام شده مناسب تر و ایجاد محصولات وا سط کمتر و در نتیجه جلوگیری از آلوده گی و ضایعات کمتر را ایجاب می کند.

استفاده از یک محیط پلاسمایی در داخل رآکتورها به جای عملیات و فرایندهای کلاسیک همچون استفاده از مبدل ، بویلرها و سایر روشه ایی که با تولید و انتقال انرژی، دستیابی به انرژی اکتیواسیون مورد ن یاز برای حرکت سیستم شیمیایی را فرآهم می آورد، ایده ایست که نه تنها دیگر نو نمی باشد که اندک اندک به یک روش مهم و

خرید متن کامل این پایان نامه :

 قابل قبول تبدیل شده است و حتا شگفت آور نیست اگر روزی جای روش های قدیمی را گرفته و یا در کنار آن ها به کار گرفته شود.

ایجاد پلاسما به کمک یک حال در تی از جریان که به صورت پالس هایی از انرژی کسری از ثانیه به سیستم داده شود، پیشرفت دیگری است که امروزه به دلیل سودمندی های فراوان مورد توجه قرار گرفته است و تو انسته با اتکا به نتایج بهتر خود گوی برتری را در بیشتر زمینه ها از پلاسماهای پیوسته برباید.
در این جا رآکتورها و شبه رآکتورهایی (سیستم هایی که اگرچه رآکتور به معنای کلاسیک نیستند ولی در آن ها واکنش رخ می دهد.) را که با بهره گرفتن از تکنیک پالس در آن ها حالت پلاسما ایجاد شده و با بهره گرفتن از آن واکنش انجام و هدایت خواهد شد، بررسی نموده و ضمن مقایسه ی انواع آن با یکدیگر، شرایط کار و مزایای هریک را مشخص کرده و کاربرد هرکدام را با توجه به نقاط ضعف و قوت آن بیان و انتخاب نماییم.
رآکتورهایی را که به صورت پلاسمای پالسی عمل می کنند را می توان در انواع زیر طبقه بندی نمود:
– رآکتورهای با تخلیه کرونا:
یکی از ساده تر تخلیه ین روش های که یک رسانا در نقش الکترود با حضور در یک میدان الکتریکی با یونیزه نمودن اتم ها و ایجاد ذرات فعال سبب ایجاد تخلیه الکتریکی می شود تخلیه کرونا می باشد.
تخلیه کرونا یک روش ساده و کم هزینه و در عین حال مفید و با بازدهی بالا می باشد که مورد توج ه محققان می باشد .الکترودهای به کار رفته برای ایجاد پلاسمای کرونا می تواند اشکال مختلفی داشته باشد که تعیین کننده ی شکل رآکتور می باشد مثلا:نقطه – صفحه ، نقطه – نقطه و یا سیم – لوله.
– رآکتورهای با تخلیه تابشی:
در این روش با اعمال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود رسانا در حالت وکیوم، تخلیه الکتریکی رخ می دهد.

در كلیه كارخانه های سیم ان سرتاسر جهان سعی بر این است كه در ارجحیت اول تولید كلینكر را افزایش و هزینه تولید را كاهش داده تا در بازار رقابت سوددهی بیشتری حاصل گردد.
پیشرفته ترین كارخانه های سیمان دارای كوره های مجهز به پری كلساینر 6 مرحله ای می باشند. در حالی كه هنوز كارخانه های سیستم تر نیز در دست بهره برداری هستند.
كارخانه های مدرن تولید سیمان را جهت افزایش تولید با كمترین هزینه با سیستم های پری هیتر و پری كلساین ر با كانال های هوای گرم و همچنین مشعل های پیشرفته انتخاب و به كولرهای مدرن مجهز می كنند و در نهایت آنچه كه از اهمیت زیادی برخوردار است آجرهای مناسب و مقاومی است كه در برابر افزایش ظرفیت ایستادگی بیشتری داشته و از عمر مناسبی برخوردار باشند.
اقدام مهم و اساسی برای ایجاد بهترین شرایط تولید، انتخاب صحیح تجهیزات و متعلقات كوره سیمان است به گونه ای كه كوره با حداقل تعداد توقف به طور پیوسته مورد بهره برداری قرار گیرد. در اینجا برای نیل به این هدف سعی شده بحرانی ترین پارامتر ها و پیش شرط ها جهت بهره برداری طولانی مدت كوره ذكر گردد.
1- علل توقف كوره
یک كوره دوار سیمان ممكن است به دلایل و علل ناخواسته ای مانند، آماده نبودن مواد خام اشكالات مكانیكی و یا قطع برق متوقف گردد.

عللی كه مربوط به مواد و آجرهای نسوز در توقف كوره می باشند عواملی هستند كه در آمادگی نسوز كاری و عمر آجرهای نسوز تاثیر دارند . این عوامل را می توان به سه

خرید متن کامل این پایان نامه :

 گروه زیر تقسیم نمود.

الف – عوامل شیمیایی: شامل (تركیب سوخت مصرفی و تركیب مواد خام)
ب – عوامل حرارتی: شامل (شوك حرارتی و بار گرمایی ویژه)
ج – عوامل مكانیكی: شامل (اوالیتی و طراز كوره)
شكل 1- نشان می دهد كه در مناطق پخت چگونه تنش های مختلف باهم تركیب می شوند.
مثال:
نفوذ املاح: در مناطقی از كوره كه درجه حرارت باعث بخار شدن املاح می گردد، بخار املاح به آجرهای نسوز نفوذ می كند. به این صورت كه اجزا املاح در بافت اصلی آجرها نفوذ نموده و در بدنه داخلی آجر متراكم و سپس در اثر چرخش های مكرر كوره آجر متلاشی می شود.
در اثر نفوذ فاز مایع كلینكر نیز همین پدیده رخ می دهد و كلینكر مذاب در سطح آجر متراكم می شود. بعلت اختلاف درجه حرارت بین بستر كلینكر و اتمسفر كوره باعث می شود كه دیواره های آجر چینی به طور پیوسته تحت تنش های حرارتی قرار گیرند. شدید ترین تنش های حرارتی در مناطق بدون كوتینگ برزخ بالا و پایین و همچنین در هنگام استارت شدن و متوقف شدن كوره روی می دهد.
نقاطی از كوره كه روی تایرها (رینگ ها) قرار دارند به علت حالت الاستیكی پوسته كوره و فشرده شدن بدنه بر اثر اوالیتی، بارهای شدید مكانیكی به دیواره های آجر چینی وارد می شود.
در شكل (2) خلاصه ای از پدیده های اصلی فرسایش منطقه پخت كوره دوار سیمان كه بر اساس ارزیابی های آماری تهیه شده نشان داده شده است.

:
پدیده های انتقال و جریان در سطوح بسیار متنوع علوم و مهندسی مشاهده می شوند. فرایندهای بسیاری در صنایع مواد شیمیایی نظیر: جذب سطحی، تبادل یون، واکنشگرهای (راکتورهای) کاتالیزوری و شیمیایی، شامل یک بستر فشرده یا براساس آن هستند و معمولا در بردارنده جریان سیالات از درون یک محیط متخلخل می باشند. برای طراحی و عملکرد عملیاتی بهتر این واحدها، به درک عمیقی از مکانیزم های کنترل کننده پدیده های انتقال درون محیط های متخلخل نیاز است. در میان جنبه های مختلفی که باید در نظر گرفته شوند، تاثیر ساختار فضای خالی، از مهمترین موارد است.
تحولات اخیر در قدرت کامپیوترها و تکنیک های جدید تعیین مشخصه، استفاده از ساختار واقعی محیط متخلخل جهت مدلسازی پدیده انتقال را ممکن ساخته است. زمانی که مدل های شبکه ای به کار گرفته می شود استراتژی متفاوتی در نظر گرفته می شود. هدف اصلی این است که ساختار موضعی محیط متخلخل به کمک مجموعه ای از مولفه ها به شکل هندسی (نظیر کره، استوانه یا لوله انشعابی) نمایش داده شود تا به سادگی رفتار هیدرودینامیکی آنها توصیف شود. نوع مولفه های به کار رفته ممکن است به هندسه ذره، مشخصه های محیط متخلخل، نحوه ساخت بستر فشرده و دیگر اطلاعات تجربی و نظری مربوطه بستگی داشته باشد. هدف مدلسازی و امکان حل معادلات مدل به صورت تحلیلی یا به کمک کامپیوتر نیز در انتخاب نوع مولفه ها اهمیت دارند. این مدلها کوشش دارند میان توصیف دقیق فضای خالی درون محیط های متخلخل و تلاش لازم برای حل معادلات موازنه، توازن برقرار کنند.
فصل اول
کلیات

پیش بینی متغیرهای فرایند، از جمله افت نهایی فشار و نرخ (سرعت) نهایی جریان، اغلب مبتنی بر انطباق های نیمه تجربی با ثابتهایی است که می بایست با داده های

خرید متن کامل این پایان نامه :

 آزمایشگاهی مطابقت داده شوند. بالاخص معادله ارگان (Ergun) به انطباقی استاندارد تبدیل شده است؛ ولی مثال های دیگر شامل معادله کوزنی (Kozeny) برای جریان آرام صحیح است و معادله فورشیمر (Forcheimer) که در مدل بستر فشرده، فشار نسبت به جریان به صورت خطی تغییر نمی کند، برای جریان غیرخطی صحیح است. در مجموع تعمیم این انطباق ها به موقعیت های مختلف امکان پذیر نیست؛ چرا که براساس داده های تجربی هستند که برای سیستم های خاصی به دست آمده اند. همچنین مطالعه پدیده های انتقال از جمله جریان چند فازی امکان پذیر نیست چرا که در مورد ساختار موضعی اطلاعاتی در نظر گرفته نمی شود. در نظر گرفتن ساختار موضعی در عین اینکه باعث پیچیدگی ریاضیاتی این مدل می شود، باعث بالا رفتن کیفیت و کارائی مدل هم می شود. به خاطر ساختار اتفاقی و بسیار پیچیده بسیاری از بسترهای فشرده، مدل تقریبی ساده ای از ساختار حفره ها باید مورد بررسی قرار گیرد که این مدل باید بتواند مشخصه های اصلی انباشتگی را در قالبی که از لحاظ ریاضی قابل استفاده باشد، حفظ کند.

رویکردهای مختلفی جهت مدلسازی ساختار فضای متخلخل یک بستر فشرده یا یک محیط متخلخل، با سطح پیچیدگی مختلف با بهره گرفتن از انواع اطلاعات تجربی، پیشنهاد شده اند. یک نوع از این مدل ها با تعریف نمودن سلول های اولیه – جهت بیان ساختار موضعی بستر فشرده – جریان اطراف ذرات محیط متخلخل را تشریح می کند. در ابتدا این مدل ها فرض کردند که هر ذره منفرد یک سلول را تشکیل می دهد به این صورت که حضور و تاثیر ذرات کناری از طریق عبارات تصحیحی و شرایط خاص مرزی، به حساب آورده می شود. بعدها جریان نیز با فرض ساختارهایی ساده برای بستر فشرده، مدلسازی شد. بخصوص برای فشرده سازی های منظم متشکل از کره و استوانه، به دست آوردن عبارت تحلیلی برای تشریح جریان داخل بستر فشرده، امکان پذیر است. برای بسترهای فشرده نامنظم و دیگر محیط های متخلخل، می توان برای تشریح میدان جریان از تکنیک های میانگین سازی حجم، استفاده کرد. معمولا این رویکردها در مورد جریان خطی (با مقادیر پایین عدد رینولدز)، مقادیر تخلخل بالا و زمانی که یک مدل ساده شده در محیط های متخلخل در نظر گرفته شده، قابل اعمال هستند.