مدل‌سازی و بهینه‌سازی مصرف آب خنک‌کننده در فرایند تبخیر ناگهانی چند مرحله‌ای شیرین‌سازی آب شور

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 7، دوره 9، شماره 1، خرداد 1394، صفحه 59-72   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

محمدرضا جعفری نصر^{* 1}؛ خسرو باختری²؛ عیسی خوشرو رودبارکی³

¹استاد مهندسی شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران و پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

²واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

³دانشجوی دکترای مهندسی انرژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در فرایندهای تبخیر ناگهانی چند مرحله‌ای شیرین سازی آب شور، بخش بزرگی از آب خوراک ورودی دور ریخته می‌شود. این آب در واقع آب خنک کننده برای جذب گرمای نهان از بخارآب به دست آمده از پساب شور، در تبخیر کننده بخش دفع گرما و تولید آب شیرین است. برای واحدهای صنعتی مانند پالایشگاه‌هایی که در کنار رودخانه‌ها احداث می‌شوند و آب خام پس از تصفیه مقدماتی و فرایندی ناگزیر به عملیات زلال سازی و تزریق مواد منعقد کننده و کمک منعقد کننده به عنوان خوراک به واحد آب شیرین کن فرستاده می‌شود، برگشت بیش از 50 درصد آب ورودی به رودخانه با افزایش دمایی معادل C° 14 قابل توجیه نبوده و نمونه بارزی از هدرروی به حساب می‌آید. در صورتی که می‌توان با بهره گیری از سامانه برج خنک کننده، این میزان آب خنک کننده را به صورت گردشی در فرایند به چرخش در آورد. این مقاله به مطالعه اصلاحی فرایند آب شیرین سازی یکی از پالایشگاه‌های کشور پرداخته است و برای نخستین بار به‌دست آمده مطالعات آن به مرحله اجرا در آمده است. در این پژوهش نشان داده شده است که چگونه با استخراج اطلاعات فرایندی لازم و انجام مدل‌سازی و شبیه‌سازی فرایند و با بهره گیری از معادلات و مفاهیم ترمودینامیکی پایه می‌توان در هر یک از سه واحد آب شیرین تبخیری موجود در یک نمونه پالایشگاه نفت تا 52 درصد به مقدار m3/h 667 آب خوراک مصرفی و به همین میزان در آب دورریز واحد صرفه‌جویی به عمل آورد. با انجام بهینه‌سازی و تغییر فرایندی نیز معادل ton/h 13 برابر با 50 درصد مصرف بخار آب هر واحد در بار نامی افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها

تبخیر ناگهانی چند مرحله‌ای؛ گرم‌کن آب‌شور؛ آب زیرکش؛ آب مقطر؛ آب شیرین؛ نسبت بهره خروجی؛ افزایش نقطه جوش آب شور

مراجع

[1]    Marcuello, F.; "Thermoeconomic Analysis and Simulation of a Combined Power and Desalination Plant”, PhD Thesis, Department of Mechanical Engineering, Zaragoza, Spain, 2000.
[2]    Kullab, A.; "Desalination Using Membrane Distillation Experimental and Numerical Study", PhD Thesis, Division of Heat and Power Technology, Department of Energy Technology, Royal Institute of  Technology, 2011.
[3]    Lian-ying, Wu.; Sheng-nan, Xiao.; Advances in Materials Physics and Chemistry, 2, 200-205, 2012.
[4]    Al-shayji, K.A.; "Modeling, Simulation, and Optimization of Large Scale Commercial Desalination Plant”, PhD Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1998.
[5]    Semiat, R.; Environmental Science & Technology, 42 (22) 8193–8201, 2008.
[6]    Shah, B.; “Solar Energy: The Ultimate Renewable Resource ", India Institute of Technology, India, 2010.
[7]    Water Desalination Plant Engineering Book, Abadan Oil Refining Company, Abadan, Iran, 1980.