Optimering af eksisterende vakuumanlæg

Optimization of existing vacuum plant

Jensen, Anders Brandsborg

7. semester

Bæredygtig energiteknik, Diplomingeniør

2016

2016-01-07

53

Dette bachelorprojekt i energiingeniøruddannelsen, udført i samarbejde med Dansk Shell på raffinaderiet i Fredericia, undersøger et vakuumanlæg, hvor en væskeringsvakuumpumpe kaviterer under kompression og bortledning af procesgas. Formålet er at klarlægge, hvorfor pumpen kaviterer, og at foreslå tekniske løsninger. Arbejdet omfatter analyse af gassammensætning og termodynamiske forhold, hvor visse kulbrinter har kogepunktsforløb, der konflikter med anlæggets tryk- og temperaturniveauer, energibalance og energiforbrug for pumpen, laboratorieanalyse af væsken i væskeringen samt vurdering af observerede kavitationsskader. Løsningsdelen vurderer alternative teknologier gennem dimensionering af damp- og vandejektorer som erstatning for væskeringspumpen og afklarer, i hvilket omfang eksisterende komponenter som varmevekslere og separationsbeholdere kan genbruges; der dimensioneres desuden støtteudstyr som centrifugalpumpe og dampføringer. Der gennemføres en sammenligning af driftsforhold og -omkostninger samt modellering og simulering af vakuumstyring over en kontrolventil i Matlab/Simulink, inklusive regulatorprincipper. På baggrund af beregningerne anbefales det at erstatte væskeringspumpen med en dampejektor, da størstedelen af det eksisterende udstyr kan genanvendes, og fordi raffinaderiet allerede har betydelige dampressourcer.

This bachelor project in energy engineering, conducted in collaboration with Dansk Shell at the Fredericia refinery, investigates a vacuum system in which a liquid ring vacuum pump cavitates while compressing and venting process gas. The aim is to determine why cavitation occurs and to propose technical solutions. The work includes analysis of gas composition and thermodynamic conditions, where certain hydrocarbons exhibit boiling characteristics that conflict with operating pressures and temperatures, an energy balance and energy use assessment for the pump, laboratory analysis of the seal liquid, and inspection of observed cavitation damage. The solution phase evaluates alternative technologies by sizing steam and water ejectors to replace the liquid ring pump and assesses to what extent existing components such as heat exchangers and separation vessels can be reused; auxiliary equipment such as a centrifugal pump and steam piping is also sized. The study compares operating conditions and costs and models and simulates vacuum control across a control valve in Matlab/Simulink, including controller principles. Based on the calculations, the report recommends replacing the liquid ring pump with a steam ejector, as most existing equipment can be reused and the refinery already has substantial steam resources.

[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet (PDF)]

Download
Vis denne rapport i AAU Studenterprojekter