رضا آذین

صنعت گاز طبیعی با فشار فزاینده ای برای هماهنگی میان تقاضای رو به رشد انرژی و تعهدات سخت گیرانه اقلیمی مواجه است، به ویژه که دمای جهانی از آستانه 1.5 درجه سانتیگرادی توافق پاریس در سال 2023 فراتر رفته است. نم زدایی گاز طبیعی از طریق جذب نوسانی دما (TSA) با استفاده از مولکولار سیوها یک فرایند حیاتی اما انرژی بر است که 15 تا 20 درصد از کل انرژی پالایشگاه را عمدتاً در طول عملیات احیا مصرف می کند. واحدهای نم زدایی سنتی بر اساس استراتژی های کنترلی ایستا و 30 ساله با سیکل های جذب 8 ساعته ثابت و زمان بندی احیا از پیش تعیین شده کار می کنند که منجر به اتلاف قابل توجه انرژی، تعویض زودرس برج ها و رویکردهای بهینه سازی پراکنده می شود؛ جایی که بهبودهای بهره وری انرژی اغلب کیفیت محصول یا عملکرد زیست محیطی را به خطر می اندازد. این رساله دکتری یک روش شناسی نوین برای بهینه سازی همزمان و بلادرنگ فرایند نم زدایی گاز طبیعی از طریق یک چارچوب یکپارچه حسگر نرم هوشمند سه لایه ارائه می دهد. این تحقیق یک مساله اساسی را مورد توجه قرار می دهد: تقریباً 30 شاخص عملکردی حیاتی ( شامل همه 15 دسته میانی زیست محیطی IMPACT 2002+، معیارهای جامع انرژی و اگزرژی، و هزینه های اقتصادی ) که با ابزارهای تجاری قابل اندازه گیری مستقیم نیستند. برای غلبه بر این محدودیت، یک معماری سلسله مراتبی حسگر نرم با استفاده از تولید داده مبتنی بر شبیه سازی سیستماتیک، روش سطح پاسخ و روش های ریاضی اعتبارسنجی شده که پارامترهای فرایندی قابل اندازه گیری (دما، فشار، دبی) را به توابع هدف غیرقابل اندازه گیری مرتبط می سازد، توسعه یافته است. سطح بعدی، پلتفرم نرم افزاری تخصصی را یکپارچه می کند: Aspen Adsim برای شبیه سازی دقیق فرایند جذب شامل ایزوترم های Extended Langmuir-Freundlich و سینتیک مقاومت توده ای؛ Aspen HYSYS با بسته خواص Peng-Robinson برای تحلیل دقیق انرژی و اگزرژی؛ SimaPro با کاربرد روش IMPACT 2002+ برای ارزیابی چرخه حیات جامع؛ و Design-Expert برای کاوش کارآمد پارامتری عملیاتی با کاهش در تعداد شبیه سازی نسبت به رویکردهای فاکتوریل کامل. این یکپارچه سازی برای نخستین بار، ردیابی اثرات زیست محیطی دقیقه به دقیقه را همزمان با شرایط پویای فرایند امکان پذیر می سازد و جایگزین ارزیابی های LCA ایستای سنتی که هفته ها تاخیر داشتند، می شود.