دانلود رایگان ترجمه مقاله عملیات تقطیر یکپارچه حرارتی (نشریه الزویر ۲۰۱۰) (ترجمه ارزان – نقره ای ⭐️⭐️)

elsevier

 

 

این مقاله انگلیسی ISI در نشریه الزویر در ۱۸ صفحه در سال ۲۰۱۰ منتشر شده و ترجمه آن ۳۹ صفحه میباشد. کیفیت ترجمه این مقاله ارزان – نقره ای ⭐️⭐️ بوده و به صورت کامل ترجمه شده است.

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

عملیات تقطیر یکپارچه حرارتی

عنوان انگلیسی مقاله:

Heat integrated distillation operation

 
 
 
 
 

 

مشخصات مقاله انگلیسی (PDF)
سال انتشار ۲۰۱۰
تعداد صفحات مقاله انگلیسی ۱۸ صفحه با فرمت pdf
رشته های مرتبط با این مقاله شیمی
گرایش های مرتبط با این مقاله شیمی کاربردی، شیمی کاتالیست و شیمی تجزیه
چاپ شده در مجله (ژورنال) انرژی کاربردی – Applied Energy
کلمات کلیدی تقطیر، یکپارچه سازی حرارتی، کاربرد، تحقیقات آتی
ارائه شده از دانشگاه گروه مهندسی شیمی، موسسه فناوری هند – خرگپور، هند
رفرنس دارد  
کد محصول F1284
نشریه الزویر – Elsevier

 

مشخصات و وضعیت ترجمه فارسی این مقاله (Word)
وضعیت ترجمه انجام شده و آماده دانلود
تعداد صفحات ترجمه تایپ شده با فرمت ورد با قابلیت ویرایش  ۳۹ صفحه با فونت ۱۴ B Nazanin
ترجمه عناوین تصاویر  ترجمه شده است 
ترجمه متون داخل تصاویر ترجمه نشده است  
درج تصاویر در فایل ترجمه درج شده است  
منابع داخل متن درج نشده است 
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله متوسط میباشد 

 

فهرست مطالب

چکیده
فهرست مندرجات
۱-مقدمه
۲-چرا یکپارچه سازی حرارتی در عملیات تقطیر؟
۳-چندین تکنیک تقطیر با کارایی انرژی
۳-۱ ستون Petlyuk کاذب
۳-۲ ستون با دیوار تقسیم شده
۳-۳ ستون Petlyuk
۳-۴ ستون چنداثری
۳-۵ ستون تقطیر با یاری پمپ حرارتی
۳-۶ ستون تقطیر Diabatic
۳-۷ ستون تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی
۳-۸ ستون تقطیر دسته ای یکپارچه سازی شده حرارت
۳-۹ ستون های مزدوج بینابینی
۳-۱۰ ستون تقطیر یکپارچه سازی شده حرارت هم مرکز
۳-۱۱ جزبه جز سازی مبدل حرارتی
۳-۱۱-۱ ستون پوسته و لوله
۳-۱۱-۲ ستون مبدل حرارتی فشرده
۴ – کاربردهای اخیر مفهوم یکپارچه سازی حرارتی
۴-۱ جداسازی مخلوط نزدیک به نقطه جوش توسط i-HIDiC
۴-۲ تقطیر عصاره گیری یکپارچه سازی شده حرارتی
۴-۳ تقطیر نوسان فشار یکپارچه سازی حرارتی برای جداسازی مخلوط در حال جوش بسته
۴-۴ تقطیر کرایوژنیک با یکپارچه سازی حرارتی
۴-۵ ستون با دیوار تقسیم شده واکنش دهنده
۴-۶ یکپارچه سازی حرارتی در اصلاح و بهبود نفت
۴-۷ یکپارچه سازی حرارتی در واحد تقطیر نفت خام
۵-ساختارهای بهبودیافته شمای HIDiC
۵-۱ شمای ایده آل HIDiC یا i-HIDiC
۵-۲ شمای i-HIDiC فشرده سازی شده یا int-i-HIDiC
۶-HIDiC: مسائل تحقیقاتی آتی
۶-۱ مدلسازی پروسه
۶-۲ طراحی بهینه
۶-۳ حالات ایستای چندگانه
۶-۴ شناسایی سیستم
۶-۵ کنترل غیرخطی پیشرفته
۶-۶ ارزیابی آزمایشگاهی
۶-۷ کاربردهای مطروحه مفهوم یکپارچه سازی حرارتی
۷-نتیجه گیری ها

 

 

بخشی از ترجمه
 چکیده
افزایش تقاضای انرژی، متعاقبا قیمت های بالای نفت خام و نگرانی رو به رشد برای آلودگی محققان را بر آن داشت تا تکنولوژی های پروسه کارامدتر انرژی و همراه تر با محیط زیست را جستجو کنند. هرچند تقطیر یکپارچه حرارتی چندین دهه است که مورد تحقیق قرار گرفته است، متاسفانه این روش هنوز اساسا به دلیل هزینه سرمایه گذاری بالا، طراحی تجهیزات پیچیده، مسئله کنترل در توالی تعامل شدید و غیرخطی بودن، و فقدان داده های تجربی در مقیاس به قدر کافی بزرگ برای تایید پیشگویی های تئوریکی تجاری سازی نشده است. درست است که برخی پیشرفتها در تئوری صورت گرفته است ولی برای کاربردهای عملی بسیاری سوالات هنوز باقی است. در میان نیازهای تحقیقاتی وسیع تر حیطه های ذیل برای ستون تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی شناسایی شده اند: مدلسازی پویای دقیق، طراحی بهینه، تحلیل حالت ایستای چندگانه، شناسایی سیستم، سنتز و اجرای کنترل غیرخطی با کیفیت بالا و مهم تر از همه ارزیابی آزمایشگاهی. نیز توصیه شده است که عملی بودن یکپارچه سازی حرارتی را در شمای تقطیر واکنشی و در دو ستونهای تقطیر که هیچ اتصالات مستقیمی ندارد مورد تحقیق قرار دهند. 
 
۱- مقدمه
تقطیر که اسب کاری صنایع پروسه شیمیایی می باشد، مصرف بالای انرژی دارد و حدود ۳ درصد تخمینی از مصرف انرژی جهان را به خود اختصاص داده است. در واقع مصرف انرژی در تقطیر و گازهای دی اکسیدکربن تولیدی در جو قویا به هم مرتبطند. هرچه تقاضای انرژی بالاتر رود، صدورات گاز CO2 به جو بیشتر است. دلیلش این است که انرژی اغلب از طریق مصرف سوخت فسیلی ایجاد می شود.
برای بهبود کارایی انرژی، مفهوم یکپارچه سازی حرارتی، ابتدا تقریبا ۷۰ سال قبل ارائه گردید. ایده پایه رهیافت یکپارچه سازی حرارتی آن است که رشته های پروسه داغ با رشته های پروسه سرد به صورت مبدل حرارتی قرار گیرند. در این حالت، منابع به طور اقتصادی تری استفاده می شوند. تا کنون شماهای تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی گوناگونی مطرح گردیده است. یک مرور عالی اخیرا این شماها را مورد بحث قرار داده است. در مرور اخیر، بسیاری شماهای دیگر یکپارچه سازی حرارتی که تا کنون تدوین شده است عمیقا مورد بحث قرار گرفته است. هرچند چندین تکنیک یکپارچه سازی حرارتی در این مقاله تحت پوشش قرار گرفته است، تمرکز اصلی روی به اصطلاح تکنیک ستون تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی یا HIDiC قرار گرفته شده است.(تصویر ۱)
در پایان دهه ۱۹۳۰، Brugma ابتدا یک ستون تقطیر مزدوج حرارتی را مطرح کرد. این عملیات جداسازی با کارایی انرژی توسط Wright دوباره ارائه شد و بعدها توسط Petlyuk تحلیل گردید. Freshwater اولین محققی است که یک تکنیک تقطیر تازه را بررسی کرد که انتقال حرارتی را از بخش اصلاحی به بخش تهی سازی در یک واحد منفرد شرح می دهد. در مرحله بعدی، Flower & Jackson این رهیافت را با اجرای چندین آزمایش مختلف براساس قانون دوم ترمودینامیک تحلیل کردند. در میان سیستم های تقطیر با کارایی انرژی مختلف، ستون تقطیر با یاری پمپ حرارتی ابتدا در اواسط دهه ۱۹۷۰ مطرح گردید. استفاده از فشرده سازی مکانیکی به عنوان پمپ حرارتی اساسا در جداسازی مخلوط های فرار نسبی پایین اقتصادی است. در سالهای اخیر، اشکال پیشرفته تکنولوژی تقطیر با یاری پمپ حرارتی در متون علمی گزارش شده اند.
مفهوم HIDiC ابتدا برای پروسه های جداسازی گاز توسط Haselden ارائه گردید. از ۱۹۷۷، Mah و اعضای گروهش عملیات ستون تقطیر یکپارچه سازی حرارتی را تحت نام فروکشند ثانویه و تبخیر یا SRV ارزیابی کردند که در آن تنها بخشی از بخشهای بهبود و تهی سازی برای انتقال حرارتی یکپارچه سازی می شدند.
لازم به ذکر است که آنها یک مدل SRV مرحله تعادل حالت ایستا را برای اولین بار براساس روش ماتریس سه قطری Wang-Henke فرموله کردند که بخشهای متعادل کننده-جوش آورنده مجدد، متعادل کننده-تقطیرکننده و فشرده سازنده را در ساختار ستون با هم ترکیب می کرد. بعدا، نویسندگان یکپارچه سازی حرارتی داخلی را به بخشهای کلی بهبودسازی و تهی سازی بسط دادند.
Takamatsu و همکاران از اواسط دهه ۱۹۸۰ برای بهبود تکنولوژی تقطیر یکپارچه سازی حرارتی کار متعهدانه ای را انجام داده اند. آنها کاملا تحلیل کردند تا مزایای ارائه شده را توسط ستون تقطیر یکپارچه سازی حرارتی روی یک سیستم تقطیر متداول ارزیابی کنند. بعد، آنها یک ساختار منحصربه فرد HIDiC را مطرح ساختند که نه یک متعادل کننده-جوش آورنده مجدد و نه یک متعادل کننده-تقطیر کننده داشته و این ساختار را معمولا به شکل یک ستون تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی ایده آل یا i-HIDiC می نامند .
اخیرا نشان داده شده است که i-HIDiC عملیات مقرون به صرفه تر انرژی نسبت بهHIDiC کلی است که شامل هم جوش آورنده مجدد و هم تقطیر کننده همراه با ترتیبات یکپارچه سازی حرارتی داخلی است. اما زمانی که میزان تغذیه بالای مقدار طراحی شده افزایش یافته باشد، HIDiC ایده آل اقتصادی نیست. و در چنین موردی، پیکربندی HIDiC ترجیحا مورد استفاده قرار می گیرد.
برای حصول به یک تعادل حرارتی مناسب، یعنی راه اندازی ستون بدون یک جوش آورنده مجدد و یک تقطیر کننده، مخلوط تغذیه باید قبل از ورود به ستون تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی ایده آل از قبل گرم شود. این ترتیب سازی از قبل حرارت دیده تغذیه را نیز می توان اگر لازم شد، برای HIDiC بکار بست.وقتی که خروجی بخار داغ بالای سر ستون اصلاح کننده i-HIDiC به شکل یک مصرف داغ احتمالی برای پیش حرارت دهی تغذیه مورد استفاده مجدد قرار می گیرد، پیکربندی تقطیر را i-HIDiC شدت یافته یا int-i-HIDiC می گویند. لازم به ذکر است که i-HIDiC شدت یافته در مقایسه با i-HIDiC کارایی انرژی بیشتری دارد.
در سالهای اخیر، چندین گروه فعالانه درگیر تحقیقات در طراحی ستون تقطیر با کارایی انرژی بوده اند (برای مثال تحلیل، و عملیات). از ۱۹۹۰، چندین ساختار تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی نیز ثبت اختراع شده است. اما یک پیشرفت اندک درباره متعددبودن حالت ایستا ، طراحی پروسه بهینه، شناسایی سیستم، سنتز و اجرای کنترل کننده غیرخطی و تست کردن آزمایشگاهی ذکر شده است. قصد اصلی این مرور تمرکز روی حالت کنونی و دیدگاه آتی تحقیقات درباره ستونهای تقطیر یکپارچه سازی شده حرارتی است.
در مرور کنونی، کار به ترتیب ذیل سازماندهی می شود. در آغاز (بخش ۲) اهمیت یکپارچه سازی حرارتی در عملیات تقطیر و بعد از آن بحث روی چندین تکنیک جداسازی با مقرون به صرفگی انرژی دربخش ۳ ارائه می شود. بخش بعد (بخش های ۴ و ۵) شامل کاربردهای اخیر مفهوم یکپارچه سازی حرارتی و بعد ساختارهای مختلف HIDiC است. دیدگاه تحقیقات آتی روی HIDiC در بخش ۶ روشن سازی شده است. بالاخره، در بخش ۷، نتیجه گیری های ارائه می شوند.

 

بخشی از مقاله انگلیسی

Abstract

Increasing energy demand, consequently high crude oil prices and growing concern for pollution motivated the researchers to explore more energy-efficient and environment-friendly process technologies. Although the heat integrated distillation has been researched for a number of decades, unfortunately it has not yet been commercialized mainly due to high investment cost, complex equipment design, control problem in consequence of severe interaction and nonlinearity, and lack of experimental data at sufficiently large scale to verify the theoretical predictions. It is true that some progress has been made in theory but for practical applications many questions still remain. Among the broader research needs the following areas are identified for heat integrated distillation column: rigorous dynamic modeling, optimal design, multiple steady state analysis, system identification, synthesis and implementation of high-quality nonlinear control, and importantly experimental evaluation. It is also suggested to investigate the feasibility of heat integration in the reactive distillation schemes and in the two distillation columns having no direct connections.

۱ Introduction

Distillation, which is the workhorse of chemical process industries, is quite energy intensive and accounts for an estimated 3% of the world energy consumption [1,2]. It is a fact that energy consumption in distillation and CO2 gases produced in the atmosphere are strongly related. The higher the energy demands are, the larger the CO2 emissions to the atmosphere are. This is because the energy is mostly generated through the combustion of fossil fuel.

To improve the energy efficiency, the heat integration concept was first introduced almost 70 years ago. The basic idea of heat integration approach is that the hot process streams are heat exchanged with cold process streams. In this manner, resources are used more economically. So far, various heat integrated distillation schemes have been proposed. An excellent review [3] has discussed recently these schemes. In the present review, many other heat integration schemes developed so far are discussed in depth. Although several heat integration techniques are covered in this paper, the main focus is placed on the so-called heat integrated distillation column (HIDiC) technique (Fig. 1).

At the end of 1930s, Brugma [4] first proposed a thermally coupled distillation column. This energy-efficient separation operation was re-introduced by Wright [5] and latter analyzed by Petlyuk [6]. Freshwater [7,8] is the first researcher who explored a novel distillation technique that describes the heat transfer from rectifying section to stripping section in a single unit. In the subsequent stage, Flower and Jackson [9] analyzed this approach performing different numerical experiments based on the second law of thermodynamics. Among the various energy-efficient distillation systems, the heat pump-assisted distillation column was first proposed in the mid-1970s [10–۱۲]. The use of mechanical compression as heat pump is economical mainly in separating the low relative volatility mixtures. In recent years, the advanced forms of heat pump-assisted distillation technology are reported in literature [13,14].

The HIDiC concept was first introduced for gas separation processes by Haselden [15]. Since 1977, Mah and his team members [16,17] evaluated the heat integrated distillation column operation under the name of secondary reflux and vaporization (SRV), where only part of the rectifying and stripping sections was integrated for heat transfer. It is notable that they formulated a steady-state equi librium stage SRV model for the first time based on the Wang–Henke tridiagonal matrix method [18] incorporating the trim-reboiler, trim-condenser and compressor in the column structure. In the next, the authors [19,20] extended the internal heat integration to the whole rectifying and stripping sections.

Takamatsu, Nakaiwa and coworkers [21–۲۴] are devoted from the mid 1980s for improving the heat integrated distillation technology. They thoroughly analyzed to evaluate the benefits offered by the heat integrated distillation column over a conventional distillation system. In the next, they [25–۲۷] proposed a unique HIDiC structure that has neither a trim-reboiler nor a trim-condenser and this structure is usually referred to as the ideal heat integrated distillation column (i-HIDiC).

Recently, it is shown [28] that the i-HIDiC is more energy saving operation than the general HIDiC that includes both the reboiler and condenser along with the internal heat integration arrangement. However, when the feed rate has increased above the designated value, the ideal HIDiC is not economical. And in such a case, the HIDiC configuration is preferably used [3].

To achieve an appropriate heat balance, that is, to run the column without a reboiler and a condenser, the feed mixture needs to be preheated before introducing into the ideal heat integrated distillation column. This feed preheating arrangement can also be applied for the HIDiC, if required. When hot overhead vapor outlet of rectifying column of the i-HIDiC is reused as a potential hot utility for the feed preheating, the distillation configuration is referred to as the intensified i-HIDiC (int-i-HIDiC) [3,28]. It is worth noticing that the intensified i-HIDiC is more energy efficient compared to the i-HIDiC [28].

In the recent years, several groups are actively involved in research on energy-efficient distillation column design (e.g., [29– ۳۱]), analysis (e.g., [32,33]) and operations (e.g., [31,34]). Since 1990, several heat integrated distillation structures have also been patented [35–۴۱]. However, a little progress has been noted on steady state multiplicity, optimal process design, system identification, nonlinear controller synthesis and implementation, and experimental testing. The main intention of this review is to focus the present status and future scope of research on heat integrated distillation columns.

In the present review, the work is organized as follows. At the beginning (Section 2), the importance of heat integration in distillation operation has been presented followed by the discussion on several energy-efficient separation techniques in Section 3. The next part (Sections 4 and 5) includes the recent applications of heat integration concept and then the different HIDiC structures. The scope of future research on HIDiC is highlighted in Section 6. Finally, in Section 7, the conclusions are presented.

 

 

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی + خرید ترجمه فارسی
عنوان فارسی مقاله:

عملیات تقطیر یکپارچه حرارتی

عنوان انگلیسی مقاله:

Heat integrated distillation operation

 
 
 
 
 

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.