Optimal Design and Retrofit of Three Product Divided Wall Column. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF 201305610-SHERAZ_BASHIR.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

عملية التقطير أو الفصل هي عملية شائعة الاستخدام في معامل تكرير النفط و تصنيع البتر وكيماويات و تستخدم أعمدة التقطير لفصل عدة منتجات كيميائية حيث تستلزم هذه العملية كمية كبيرة من الطاقة. و هناك أنواع كثيرة من أعمدة و طرق التقطير من أحدثها و أقلها استهلاكا للطاقة ما يعرف بعمود التقطير ذو جدار التقسيم و هو محط أنظار كثير من الدراسات الحديثة لقدراته على فصل عدة مواد و كذلك لتوفيره للطاقة. و يعد تصميم و تشغيل مثل هذه الأعمدة تحدياً كبيراً مقارنة بأعمدة التقطير التقليدية. في هذه الدراسة، تم اقتراح طريقة تصميم فعال لتحديد التصميم الأمثل لعامود تقطير ذو جدار مقسم بناء على دراسة محاكاة واسعة النطاق و على أساس طريقة الاختصار المعاملات فنسك أندروود جيليلند (Fenske-Underwood-Gilliland). يتم استخدام برنامج المحاكاة هايسس (HYSYS) لتحديد أفضل تصميم لعامود التقطير. و لتحليل فعالية التصميم الداخلي المقترح، تم محاكاة عملية فصل أربع مجموعات أو مخالط مختلفة من المواد الكيميائية في كل مجموعة تمم فصل ثلاثة منتجات بنسب عالية كما هو مطلوب بالصناعة و الأسواق. . وتظهر النتائج أن هيكل التصميم الأمثل يمكن أن يوفر كمية كبيرة من الطاقة تصل إلى 35٪ كما أن تكلفة الاستثمار انخفضت بنسبة 18%. كما توضح الدراسة العلاقة بين الطاقة المستخدمة لعملية الفصل مع تركيز المواد المفصولة.

English Abstract

Distillation is a commonly used unit operation for separating multicomponent liquid mixtures in chemical process industries and it is very energy intensive process. Among the various types of distillation column, the divided wall column (DWC) is currently the most energy efficient distillation column for multicomponent separation. The divided wall column is currently receiving a lot more attention from the industry due to its superior energy performance and low investment cost. The design and operation of the DWC is more complex than the conventional distillation column system. In this study, an efficient design method has been proposed to determine the optimal design structure of a DWC based on extensive simulation study. The initial design parameters of the DWC have been fixed on the basis of shortcut method (Fenske-Underwood-Gilliland method). The rigorous optimization approach is used to obtain the optimal design parameters of DWC using Aspen HYSYS. To analyze the effectiveness of the proposed design procedure, four different ternary feed mixtures are used. The obtained results show that an optimal design structure could save a significant amount of energy, up to 35%, compared with the nominal design based on a shortcut method. A simulation study has been performed to study the effect of the variable feed composition on thermal efficiency of the DWC and the results shows that the DWC thermal efficiency increases as the concentration of the middle component in the feed increases. A detailed economic evaluation of an optimized DWC based on minimum energy consumption is carried out and results indicate that the DWC is economically attractive, as it reduces the operating cost by up to 35% and the capital cost by up to 18% compared with a conventional column. An analysis has also been performed to investigate the effect of the energy supply on the product compositions.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemical Engineering
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemical Engineering
Committee Advisor:	Al-Shammari, Abdallah Abdulaziz
Committee Co-Advisor:	Binous, Housam
Committee Members:	Ba-Shammakh, Mohammed Saleh and Al-Jundi, Isam and Shamsuzzoha, Mohammad
Depositing User:	SHERAZ BASHIR (g201305610)
Date Deposited:	17 Mar 2016 08:44
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139895