روش نوین در طراحی شبکه مصرف آب فرایندی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی

به‌منظور کاهش هزینه‌‌های تامین آب و تصفیه پساب, مدیریت یکپارچه آب یکی از موضوعات مهم واحدهای فرایندی به‌شمار می‌رود. چند دیدگاه در راستای طراحی بهینه شبکه مصرف آب در صنایع نفت, گاز و پتروشیمی ارائه شده است. هر یک از این دیدگاه‌ها دارای نقاط ضعف و قوت مخصوص به خود هستند. در پژوهش حاضر راهکاری عمومی و در عین حال ساده به‌منظور طراحی یکپارچه شبکه‌های مصرف آب در حالت ناهمدما پیشنهاد شد که دارای دو مرحله می‌باشد: (1) طراحی شبکه یکپارچه مصرف آب با استفاده از روش پتانسیل غلظتی، و (2) طراحی شبکه انرژی مربوط به شبکه مصرف آب طراحی شده در مرحله قبل با استفاده از روش گرافیکی پینچ. همچنین به‌منظور اعتبارسنجی و ارزیابی الگوریتم دو مرحله‌ای پیشنهادی, از یک مثال صنعتی استفاده شد. نتایج اعمال روش پیشنهادی بر روی این واحد صنعتی با نتایج روش‌های مبتنی بر قوانین فرایندی اعمال شده بر این واحد در سال 2014 مقایسه شد. شبکه مصرف آب طراحی شده با این روش در حالت ناهمدما در مقایسه با شبکه‌های طراحی شده با روش‌های دیگر، از نظر مقدار آب و انرژی مصرفی دارای هزینه سالانه کمتری است. از نتایج مهم این پژوهش توسعه یک الگوریتم جامع و جدید به‌منظور طراحی مفهومی شبکه‌های مصرف آب در حالت ناهمدما در صنایع فرایندی نظیر صنایع پتروشیمی و پالایشگاه‌های نفت و گاز است.مقدار آب مصرفی و هزینه سالانه کل در شبکه طراحی شده بر اساس روش پیشنهادی به ترتیب (kg/s) 77/28 و ($/y)7942 و در شبکه ارائه شده بر اساس روش قبلی ‌به ترتیب (kg/s) 78/28 و($/y)8427 است.

A Novel Method in Designing Process Water Consumption Network in Oil, Gas and Petrochemical Industries

Integrated management of water supply and wastewater treatment has an essential role for reduction of cost of supplying water and treating water effluents of industrial process plants. Several approaches have been proposed for optimal design of water networks in oil, gas and petrochemical industries. Each of these methods have their advantages and drawbacks. In the present study, a general and simple method is proposed for integrated design of nonisothermal water networks that consists of two stages: (1) designing of integrated water networks by using the concentration potential method, and (2) applying pinch algorithm to develop the energy network related to the designed water network at the first stage . Also, for verification of the suggested method an industrial case study has been investigated. The results of applying the proposed method on the industrial case study have been compared to those of obtained by heuristic based techniques at 2014. This comparison shows that the nonisothermal water network designed by our method has lower total annual cost with respect to water and energy consumption. The essential merit of the method presented in this study is the development of a general and new algorithm for conceptual design of nonisothermal water networks in petrochemical, oil and gas process industries. The amount of consumed water and the total annual cost in the designed network, based on the proposed method, are 77.28 (Kg/s) and 7942 ($/y) respectively, and in the network presented based on the previous method are 88.28 (Kg/s) and 8427 ($/y) respectively.