البحث العلمى

رسالة ماجيستير
العنوان: دراسة انتقال الحرارة في مفاعل البوليمر مع دراسة حالة
دراسة الحالة: مفاعلات شركة البتروكيماويات المصرية – قطاع البترول
الباحث: م. محمد أحمد عبدالسلام أحمد السيوفي
الجهة المانحة للدرجة العلمية: كلية الهندسة – جامعة الإسكندرية
تاريخ المناقشة: 2018
التخصص: هندسة ميكانيكية – انتقال الحرارة
التصنيف الأكاديمي: 620 – الهندسة والعمليات ذات الصلة
رابط النشر (المستودع الرقمي):
إثبات النشر – المكتبة الرقمية لجامعة الإسكندرية، كلية الهندسة
https://www.eulc.edu.eg/eulc_v5/Libraries/Thesis/BrowseThesisPages.aspx?fn=PublicDrawThesis&BibID=12549848

تتناول هذه الرسالة دراسة انتقال الحرارة في مفاعلات البلمرة في قطاع البترول و دراسة الحالة المستخدمة في شركة البتروكيماويات المصرية بقطاع البترول، وذلك بهدف تحسين الأداء الحراري ورفع كفاءة استغلال الطاقة داخل المفاعل. اعتمدت الدراسة على تحليل ديناميكية انتقال الحرارة و التشغيل الفعلية للمفاعل، ودراسة تأثير المتغيرات التشغيلية المختلفة – مثل معدلات التدفق، ودرجات الحرارة، وترتيب دوائر التبريد – على توزيع درجات الحرارة داخل المفاعل وعلى الاستقرار الحراري لعملية البلمرة.

تم بناء نموذج حراري للمفاعل يصف سلوك انتقال الحرارة بين طور التفاعل ووسط التبريد، مع الأخذ في الاعتبار خصائص الخلط، وخواص المزيج المتفاعل، وظروف التشغيل الصناعية. وقد أُجريت مجموعة من دراسات المحاكاة والتحليل لتقييم مجموعة من سيناريوهات التشغيل والتعديلات التصميمية المقترحة على نظام التبريد ونقل الحرارة.

أظهرت النتائج أن تحسين تصميم نظام التبريد و ابتكار برنامج لتقيم انتقال الحرارة وتعديل بعض ظروف التشغيل و استبدال ريش مفاعل لتقليل الفروق في درجات الحرارة و الفقد الحراري داخل المفاعل، بما ينعكس إيجابًا على جودة المنتج واستقرار العملية وتقليل استهلاك الطاقة. كما أوصت الرسالة بتطبيق استراتيجيات لتحسين التصميم الحراري وتبنّي الحلول المثلى التي تحقق أفضل أداء حراري مع أقل استهلاك ممكن للطاقة في مفاعلات البلمرة المشابهة في قطاع البترول.

التوصيات المقترحة بناءً على موضوع الرسالة:

1. إعادة تقييم تصميم أنظمة التبريد في مفاعلات البلمرة مراجعة تصميم الجواكت (Jackets) والـ Coils وأنظمة إزالة الحرارة، مع دراسة إمكان زيادة كفاءة انتقال الحرارة من خلال تحسين مساحة التبادل الحراري، أو مسار سريان سائل التبريد، أو استخدام وسائط تبريد ذات خصائص حرارية أفضل.

2. تحديث استراتيجيات التحكم في درجة الحرارة تطبيق نظم تحكم متقدمة (Advanced Process Control) تعتمد على نماذج رياضية لعملية البلمرة، لضبط درجة الحرارة داخل المفاعل بشكل أكثر دقة وتقليل تذبذبها، وبخاصة في فترات بدء التشغيل والتغييرات المفاجئة في الحمل.

3. استخدام نماذج محاكاة عددية دورية (CFD / Thermal Modeling) إجراء دراسات محاكاة دورية لتوزيع درجات الحرارة وسرعات الجريان داخل المفاعلات، بهدف اكتشاف النقاط الساخنة المحتملة والتحقق من كفاءة التوزيع الحراري قبل تنفيذ أي تعديلات تصميمية أو تشغيلية كبيرة.

4. تحسين كفاءة استهلاك الطاقة في وحدات المفاعل دراسة إمكانات التكامل الحراري (Heat Integration) بين المفاعل والوحدات الأخرى في المصنع، مثل استرجاع الحرارة من تيارات الخروج الساخنة لاستخدامها في تسخين تيارات أخرى، بما يقلل من استهلاك البخار أو الوقود.

5. تطوير برامج متابعة وأداء حراري دوري للمفاعلات وضع مؤشرات أداء رئيسية (KPIs) خاصة بالكفاءة الحرارية للمفاعلات، ومتابعتها دوريًا (مثل معامل انتقال الحرارة الكلي، وفارق درجات الحرارة بين المفاعل وسائل التبريد، ومعدلات استهلاك الطاقة لكل طن منتج).

6. تدريب الكوادر الفنية والمهندسين تنفيذ برامج تدريب متخصصة لمهندسي التشغيل والصيانة حول أساسيات انتقال الحرارة في مفاعلات البلمرة، وكيفية تفسير بيانات التشغيل الحرارية واتخاذ القرارات التصحيحية لتجنّب عدم الاستقرار الحراري.

7. التوسع في الدراسات التطبيقية على مفاعلات أخرى تعميم منهجية الدراسة على مفاعلات بلمرة أخرى داخل الشركة أو في شركات مماثلة بقطاع البترول، بهدف الوصول إلى قاعدة بيانات أكبر تساعد في صياغة دلائل تشغيلية قياسية (Standard Operating Guidelines) لتحسين الأداء الحراري