توصيفگر ها :
اكسرژي , بهينه سازي , تقطير , پالايشگاه نفت اصفهان , الگوريتم جست و جوي عروس دريايي
چكيده فارسي :
هدف از انجام اين پژوهش بهينه سازي مصرف انرژي در واحد تقطير 2 پالايشگاه نفت اصفهان بر مبناي تحليل اكسرژي مي باشد. بدين منظور ابتدا واحد فرآيندي مورد نظر با نرم افزارV.11 Aspen Plus شبيه سازي شده و با دادههاي روزانه واحد اعتبار سنجي شد. در ادامه با استفاده از تحليل اكسرژي، تجهيزات با بيشترين اتلاف اكسرژي و كمترين بازده اكسرژي شناسايي شدند. نتايج حاصل از تحليل اكسرژي نشان داد كه برج هاي تقطير در فشار اتمسفري و خلأ داراي بيشترين اتلاف اكسرژي در سامانه ميباشد و با توجه به وجود مشخصه هاي عملياتي متنوع در اين برج ها، اين تجهيزات پتانسيل بالايي براي بهينه شدن دارند. در مرحله بعد به منظور شناسايي مشخصه هاي عملياتي تأثيرگذار براتلاف و بازدهي اكسرژِي، آناليز حساسيت روي برج ها انجام شد و مشخصه هاي عملياتي مهم شناسايي شدند. در نهايت بهينه سازي فرآيند با استفاده از الگوريتم بهينه ساز جست و جوي عروس دريايي با دو تابع هدف مصرف انرژي و اتلاف اكسرژي انجام شد و به منظور صحت سنجي نتايج و عملكرد بهينه ساز الگوريتم جست وجوي عروس دريايي، بهينه سازي با الگوريتم تكامل تفاضلي نيز انجام شد و نتايج حاصل از هر دو الگوريتم با يكديگر مقايسه شد.
نتايج بهينه سازي با استفاده از الگوريتم جست و جوي عروس دريايي با تابع هدف مصرف انرژي پيشبيني ميكند كه ميزان مصرف سوخت 53/3 %، مصرف بخار 43/4 % و مصرف برق 07/5 % ميتواند كاهش يابد كه منجر به ذخيره سازي 942 هزار دلار درسال معادل 5/268 ميليارد ريال در سال ميشود. اين مقادير با استفاده از الگوريتم تكامل تفاضلي با تابع هدف مصرف انرژي براي مصرف سوخت 4/2 %، مصرف بخار 3% و مصرف برق 1/3 % معادل 642 هزار دلار در سال مي باشد.
نتايج بهينه سازي با استفاده از الگوريتم جست و جوي عروس دريايي با تابع هدف اتلاف اكسرژِي پيشبيني ميكند كه ميزان مصرف سوخت 31/3 %، مصرف بخار 71/3 % و مصرف برق 4/3 % ميتواند كاهش يابد كه منجر به ذخيره سازي 880 هزار دلار درسال معادل 250 ميليارد ريال در سال ميشود. اين مقادير با استفاده از الگوريتم تكامل تفاضلي با تابع هدف اتلاف اكسرژي براي مصرف سوخت 95/1 %، مصرف بخار 54/2 % و مصرف برق 55/2 % معادل 518 هزار دلار در سال ميباشد.
در نهايت به منظور مقايسه عملكرد الگوريتم ها مشخص شد كه الگوريتم جست و جوي عروس دريايي در مقايسه با الگوريتم تكامل تفاضلي براي دو تابع هدف اتلاف اكسرژي و مصرف انرژي عملكرد بهتري را در رسيدن به جواب بهينه از خود نشان داد.
چكيده انگليسي :
This research is designed to optimize energy consumption based on exergy analysis of distillation unit # 2 of Isfahan Oil Refinery. Based on this goal, the process unit was initially simulated by Aspen Plus software, and the gained results was validated by daily data. Then, based on exergy analysis, equipment with highest exergy loss and lowest exergy efficiency were identified. Results of exergy analysis indicate that atmospheric and vacuum distillation towers have highest exergy loss and by considering various operating characteristics of the processing unit, there is high potential for optimization of the unit. In the next step, in order to identify most effective operational characteristics on exergy loss and efficiency, sensitivity analysis was performed on the towers. Finally, optimization of the unit was performed by application of the jellyfish search algorithm on two objective functions of energy consumption and exergy loss. In order to validate the optimization results of the jellyfish search algorithm and evaluate its operation, optimization was also done by the differential evolution algorithm and results of the both algorithms were compared.
The optimization results using the jellyfish search algorithm by the objective function of energy consumption indicated that amounts of energy consumptions can be reduced by 3.53% for fuel, 4.43% for steam and 5.07% for electricity, which these results lead to annual cost reduction of 942 thousand US dollars, i.e., 268.5 billion Rials. These values are by using the differential evolution algorithm for the objective function of energy consumption are 2.4% for fuel, 3% for steam and 3.1% for electricity which are equivalent to annual cost reduction of 642 thousand US dollars. The optimization results using the jellyfish search algorithm based on objective function of exergy loss indicated that the amounts of energy consumptions can be reduced by 3.31% for fuel, 3.71% for steam and 3.4% for electricity. These values lead to annual cost reduction of 880 thousand US dollars, equal to 250 billion Rials an. These values based on application of differential evolution algorithm for exergy loss objective function are 1.95% for fuel, 2.54% for steam and consumption of 2.55% for electricity which results in annual cost reduction of 518 thousand dollars.
Finally, to compare the performance of these two algorithms, it was found that the JSA algorithm has a better performance for the both objective functions of exergy loss and energy consumption.