Μοντελοποίηση, προσομοίωση, αριστοποίηση διεργασιών καθαρισμού αερίων με αμίνες
Authors: Λάττας Σπυρίδων 
Published: August 2021

Η παρούσα εργασία αφορά στη μοντελοποίηση, προσομοίωση και βελτιστοποίηση της διεργασίας καθαρισμού αερίων από H2S και CO2 με χρήση υδατικών διαλυμάτων αμινών και ειδικότερα μόνοαιθανολαμίνης (ΜΕΑ).Χωρίζεται σε πέντε γενικές ενότητες εργασίας, οι οποίες περιγράφονται αντίστοιχα στα πέντε κύρια κεφάλαια της διατριβής. Ιδικά, τα κεφάλαια ΙΙ, ΙΙΙ και ΙV χωρίζονται σε τρείς επί μέρους ενότητες: βιβλιογραφική ανασκόπηση, παρούσα συμβολή και συμπεράσματα. Στο έκτο κεφάλαιο συνοψίζονται τα συμπεράσματα και καταγράφονται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα ενώ στο παράρτημα της διατριβής περιλαμβάνονται τα φύλλα δεδομένων και αποτελεσμάτων του πακέτου προσομοίωσης PIGASOS.Στα πλαίσια του πρώτου κεφαλαίου γίνεται διεξοδική διερεύνηση της βιβλιογραφίας (πάνω από 600 άρθρα και δεκάδες βιβλία) τα οποία αποδελτιώνονται και ταξινομούνται σε ειδική βάση βιβλιογραφικών δεδομένων. Αναγνωρίζονται και ταξινομούνται με πρωτότυπο τρόπο 67 διαφορετικές διεργασίες καθαρισμού αερίων και περιγράφεται αναλυτικά το πρόβλημα του καθαρισμού των αερίων και η πλέον διαδεδομένη διεργασία καθαρισμού αερίων με χρήση αμινών, η διεργασία GIRBOTOL.Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η συλλογή και η επεξεργασία δύο χιλιάδων (2000) πειραματικών μετρήσεων ισορροπίας στο σύστημα H2S ή / και CO2 – υδατικό διάλυμα ΜΕΑ, η ανάπτυξη νέου μοντέλου πρόρρησης των τιμών της μερικής πίεσης του H2S και του CO2 στο σύστημα H2S ή / και CO2 – υδατικό διάλυμα ΜΕΑ και η πιστοποίηση της ικανότητας πρόρρησης του νέου μοντέλου σε σύγκριση με όλες τις διαθέσιμες πειραματικές μετρήσεις, τα άλλα μοντέλα της βιβλιογραφίας. Η αξιολόγηση του νέου μοντέλου ολοκληρώνεται με την χρήση του σε προσομοίωση της λειτουργίας των βιομηχανικών εγκαταστάσεων.Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η ανάπτυξη συστήματος μοντέλων και αλγορίθμών για την προσομοίωση με ακρίβεια των διεργασιών καθαρισμού αερίων. Δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στη στήλη αναγέννησης που παρουσιάζει σημαντικές ιδιαιτερότητες στις συνθήκες λειτουργίας και την γεωμετρία. Παρουσιάζεται η νέα «5Ν-θ-μέθοδος» σύγκλισης που ανα-πτύχθηκε για την αντιμετώπιση των αμφίδρομών χημικών αντιδράσεων. Ο έλεγχος της ακρί-βειας της νέας μεθόδου προσομοίωσης γίνεται σε σύγκριση με προσομοιωτές της αγοράς και βιομηχανικά στοιχεία ενώ με χρήση του πακέτου προγραμμάτων DESORB που αναπτύχθηκε γίνεται λειτουργική ανάλυση της διεργασίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την βελτιστοποίηση της διεργασίας στη στήλη αναγέννησης. Αναπτύχθηκαν μοντέλα υπολογισμού κόστους επένδυσης και λειτουργίας, σχηματίστηκε η αντικειμενική συνάρτηση δημιουργήθηκε το πακέτο προγραμμάτων OPTIM, και προσδιορίσθηκε η περιοχή βέλτιστης λειτουργίας σε συνάρτηση με το κόστος του ατμού και των υλικών καθώς επίσης σε σχέση με τον επιθυμητό βαθμό απόδοσης σε H2S και CO2.Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το πακέτο προγραμμάτων PIGASOS για την προσομοίωση και αριστοποίηση της λειτουργίας των μονάδων καθαρισμού αερίων από H2S και CO2. Το PIGASOS δημιουργήθηκε με ενσωμάτωση όλων των μοντέλων και αλγορίθμών που αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της παρούσας εργασίας. Είναι ένα ολοκληρωμένο πακέτο προσομοίωσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον σχεδιασμό την λειτουργική ανάλυση και την αριστοποίηση των μονάδων καθαρισμού αερίων με χρήση υδατικών διαλυμάτων αμινών. Στο έκτο κεφάλαιο συνοψίζονται τα συμπεράσματα της παρούσας εργασίας και διατυπώνονται προτάσεις για περαιτέρω εργασία στο συγκεκριμένο αντικείμενο.