Darboğaz tasarımıyla ısı entegrasyonu
Heat integration by pinch-point design method
Yazar: SEMRA KOŞUCUOĞLU ÖZKAN
Danışman: PROF.DR. SALİH DİNÇER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Darboğaz analiz yöntemi = Bottleneck analysis method ; Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Paket programlar = Packaged softwares

Özet:
ÖZET Günümüzdeki ekonomik koşullar nedeniyle kimyasal prosesler optimum enerji tüketimi temelinde çalıştırılmakta veya tasarlanmaktadır. Bundan dolayı öncelikle proseslerde ısı entegrasyon çalışmaları yapılmaktadır. Isı değiştirici ağlarının tasarımına ilişkin çalışmalar ise darboğaz noktası kavramının ortaya konması ile yeni bir evreye girmiştir. Bu çalışmada, ısı entegrasyon yöntemlerinden önemli biri olan darboğaz tasarım yöntemi kullanılarak ısı değiştirici ağlan tasarımı amaçlanmaktadır. Çalışma sunulurken darboğaz tasarım yöntemine ilişkin çeşitli kuramsal yaklaşımlardan bahsedilmiş ve bu tasarımda kullanılabilecek, anlaşılması kolay olan yeni bir "Geliştirilmiş Problem Algoritma Çizelgest ortaya konmuştur. Tasarımın gerçek proseslerdeki kapsamı göz önüne alınarak Visual Basic 3.0 dili ile DarboTEK adlı bir bilgisayar yazılım programı geliştirilmiştir. Bu program yardımıyla yeni bir fabrika tasarımında minimum enerji ve alan hedefleri saptanabildiği gibi, kurulu bir fabrikada gerekli tasarım değişiklikleri yapılabilmektedir. Geliştirilen bilgisayar programının gerçek proseslere uygulanabilirliğini göstermek amacıyla TÜPRAŞ İzmit Rafinerisindeki ham petrol ünitesi seçilerek özgün bir uygulama yapılmıştır. Ham petrol ünitesi üzerinde yapılan ısı entegrasyonu sonucunda, 3576627 $ ek yatırım yapıldığında, sağlanacak enerji tasarrufuyla bu yatırımın 1.7 yılda geri ödenebileceği ortaya konmuştur. Bu ek yatırımın yüksek görünmesine rağmen enerji tasarrufuyla makul bir zaman aralığında ödenebilmesi önemli bir husustur. Anahtar Kelimeler: ısı entegrasyonu, ısı değiştirici ağlan, darboğaz, maliyet, yazılım.

Abstract:
ABSTRACT In view of today's economic conditions chemical processes are operated or designed on the basis of optimum energy consumption. Thus primarily heat integration studies are undertaken and the design of the heat exchanger networks has entered into a new phase with the introduction of the pinch-point concept. In this study, it is aimed at designing heat exchanger networks by the use of pinch-point design method, which is one of the significant heat integration methods. In the presentation of the work various theoretical approaches regarding the pinch-point design method are discussed, and a new "Improved Problem Algorithm Table" developed for the application of the design is introduced. Taking into account the scope of design in actual processes Visual Basic 3.0 programming language is used to develop the computer code called DarboTEK. This computer code can be used both in determining the minimum energy and area targets of a new plant to be constructed, and in making necessary design alterations in an already existing plant. The crude petroleum unit in the TÜPRAŞ refinery at îzmit has been selected to show the applicability of the computer code developed to a real process, and as a result an original application has been accomplished. The heat integration study carried out on the crude petroleum unit shows that if a capital of 3576627 $ is invested, the investment payback period is 1.7 years on the basis of the energy conservation achieved. Investment need is high, it is significant that it can be paid back by energy conservation in a reasonable period oftime. Keywords: Heat integration, heat exchanger networks, pinch-point, cost, software. XI