بررسی روش‌های پیش‌بینی نرخ رسوب‌گذاری در مبدل‌های حرارتی پالایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه تهران

2 استاد دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران

3 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه شیراز

چکیده

رسوب‌گذاری در مبدل‌های حرارتی یکی از دلایل اصلی اتلاف انرژی در پالایشگاه‌هاست. یکی از راه‌های کاهش این اتلاف انرژی، پیش‌بینی مقاومت رسوب است. در مقاله، ابتدا با استفاده‌از گروه‌های بی‌بعد پی باکینگهام به تخمین نرخ مقاومت رسوب پرداخته ‌شده‌است. نرخ مقاومت تخمین زده‌شده به این روش با داده‌های تجربی صحه‌گذاری شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که میانگین درصد خطای نسبی مدل با داده‌های تجربی 79/26% است که درمقایسه با مدل‌های گزارش‌شده در مقاله‌ها که درصد خطا در آن‌ها در محدودۀ 59-40 است، درصد خطای پایین‌تری را نشان می‌دهد. در حالت کلی با تخمین نرخ مقاومت رسوب می‌توان منحنی آستانۀ رسوب را رسم و موقعیت مبدل‌ها را نسبت‌به آن بررسی کرد. باتوجه‌به موقعیت مبدل‌ها در این منحنی، برای کاهش میزان رسوب‌گذاری و قرارگیری در محدودۀ بدون رسوب، می‌توان شرایط عملیاتی (دما و سرعت) را تنظیم کرد. هم‌چنین در این مقاله در ادامه به تخمین مقاومت رسوب در حالت ناپایا با مدل مجانب‌شونده پرداخته شده‌است. این مدل نیز با داده‌های تجربی نفت سبک استرالیا و پالایشگاه تهران اعتبارسنجی شده‌است. لازم به توضیح است که در مطالعات به پیش‌بینی مقاومت رسوب در حالت ناپایا کمتر توجه شده؛ هرچند که با این تخمین می‌توان برنامۀ تمیزکاری بهتر و منظم‌تری برای مبدل‌ها تنظیم و مشکلات ناشی از رسوب‌گذاری را در مبدل‌ها کم کرد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Mitigation of Fouling in Refinery Heat Exchanger

نویسندگان [English]

  • O. Hasaannejad 1
  • R. Sotoudeh 2
  • E. Bagherzadeh Homaei 3
1 M. Sc. in Chemical Engineering, University of Tehran
2 Professor of Chemical Engineering, University of Tehran
3 M. Sc. in Chemical Engineering, Shiraz University
چکیده [English]

Fouling in heat exchangers is main causes of energy losses in oil and gas refineries. One way to reduce this energy loss in these refineries is to predict fouling resistance. In this paper, the fouling resistance rate is first estimated using the Buckingham's dimensionless groups. The resistance rate is then validated with the experimental data derived from
the literature. The results show the relative error of 26.79% with the experimental data, which is rather low and acceptable as compared by those reported in the literature ranged from 40-59%. In general, by estimating the fouling resistance rate, the fouling threshold curve can be plotted and the position of the exchangers relative to it can be checked. The position of the exchangers would allow to reduce the amount of fouling and to stay in non-fouling area with the proper justifications of the operating conditions. The curve is also used to estimate the deposition resistance in the unstable state with the asymptotic model. This model has also been validated with the experimental data from the Australian light oil and Tehran refinery data. It is worthy to mention that the prediction of fouling instability has been less considered in the literature, although with this estimate it is possible to have a better and more regular cleaning program for exchangers and to reduce the problems caused by deposition in exchangers leading to lower operational costs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foul Resistance Rate
  • Fouling
  • Heat Exchanger
  • Crude Oil
[1]        Shah, R. K., Subbarao, E. C., Mashelkar, R. A., "Heat transfer equipment design", CRC Press, Washington DC, (1988).
[2]        Melo, L., Bott, T. R., Bernardo, C. A., "Fouling science and technology", Springer Science & Business Media. Vol. 145, (2012).
[3]        Panchal, C. B., "Fouling mitigation of industrial heat exchange equipment", Bengell House, New York, (1997).
[4]        Bayat, M., Aminian, J., Bazmi, M., Shahhosseini, S., Sharifi, K., "CFD modeling of fouling in crude oil pre-heaters", Energy Conversion and Management, 64, pp. 344-350, (2012).
[5]        Riazi, M. R., Daubert, T. E., "Characterization parameters for petroleum fractions", Industrial & Engineering Chemistry Research. 26, 4, pp. 755-759, (1987).
[6]        Scarborough, C. E., Cherrington, D. C., Diener, R., Golan, L. P., "Coking of crude oil at high flux levels", Chem Eng Proc, 75, pp 41-46, (1979).
[7]        Panchal, C. B., Kuru, W. C., Liao, C. F., Ebert, W. A., Palen, J. W., " Threshold conditions for crude oil fouling", Understanding Heat Exchanger Fouling and its Mitigation. 273 pp. 272-279, (1999).
[8]        Saleh, Z. S., Sheikholeslami, R., Watkinson, A., "Fouling characteristics of a light Australian", Heat Transfer Engineering. Vol. 26, pp.15-22, (2005).
[9]        Jafari Nasr, M., Majidi Givi, M., Shafiei, S., "Modeling of crude oil Foul in preheater heat exchangers of atmospheric distillation unit and prediction of Iranian style crude oil Foul with a new model", Proceedings of 9nd National Iranian Chemical Engineering Congress, Tehran, Iran, In Persian, (2004).
[10]      Jafari Nasr, M., Nabavi, S., Asgharpour, B., "Modification of crude oil preheater network in order to reduce Foul and increase thermal recovery using thermohydraulic models of Foul", proceedings of the 11nd National Iranian Chemical Engineering Congress, Tehran, Iran, In Persian, (2006).