DOI: https://doi.org/10.20998/2078-5364.2020.1.02

ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДУ ПІНЧ-АНАЛІЗУ ПРИ ПРОВЕДЕННІ ТЕПЛОВОЇ ІНТЕГРАЦІЇ ПРОЦЕСУ ВИПАРЮВАННЯ ХЛОРИДУ МАГНІЮ

S. Bykanov, T. Babak, Yu. Danilov, V. Bykanova

Анотація


Проведено теплову інтеграцію процесу випарювання хлориду магнію з використанням методу пінч-аналізу. Сформовано таблицю з потоковими даними для інтеграції процесу випарювання на основі розрахунків матеріального і теплового балансу процесу. Для проведення теплової інтеграції обрано п’ять гарячих і чотири холодних потоків. Гарячі потоки: конденсати з першого і другого корпусів, вторинні пари з першого і другого корпусів, упарений розчин. Холодні потоки: початковий розчин, розчин, що випаровується у першому і другому корпусах, вода на технічні потреби. Побудовано складені криві потоків, які отримані для обраного значення мінімальної різниці температур, визначено цільові енергетичні значення гарячих і холодних утиліт. Встановлено, що температура пінча гарячих потоків дорівнює 53 °С, холодних 45 ºС. Отримано сіткову діаграму, на якій розташовано теплообмінники, користуючись N‑правилами та СР-правилами. Виходячи з технологічних міркувань, а саме, з температурних обмежень для початкової суміші, температура якої має не наближуватися до температури кипіння в жодному з потоків, що з’явилися в результаті розщеплення, прийняте рішення щодо переносу тепла через пінч потужністю 50,87 кВт, що призводить до зміни потужності зовнішніх утиліт. Розраховано, що в результаті проведення теплової інтеграції, значення споживання гарячих утиліт скоротились з початкових QН=2527,1 кВт до QНmin=1924 кВт, тобто на 603 кВт. Витрата гріючої пари, згідно розрахунків, зменшено на 23 % у порівнянні з проведенням процесу за принциповою схемою. Показано, що теплове навантаження охолоджувача відповідає тепловому навантаженню барометричного конденсатора, яку отримано при розрахунках. Розраховано, що кількість тепла рекуперації збільшилась з QRЕC=1734 кВт до інтеграції до QRЕC=2337,03 кВт після проведення інтеграції. Встановлено, що для реалізації заданих цільових значень гарячих і холодних утиліт необхідно встановити вісім рекуперативних теплообмінників і один підігрівач. На основі сіткової діаграми отримано інтегровану технологічну схему випарювання хлориду магнію, яка забезпечує необхідну рекуперацію тепла.

Ключові слова


теплова інтеграція; пінч-аналіз; гарячі утиліти; складені криві; рекуперативні теплообмінники; рекуперація; випарювання

Повний текст:

PDF

Посилання


Taubman E.I. Vyiparivanie. – M.: Himiya, 1982. – 327 p.

Kovalenko S.S., Kazanov A.N., Shibitova N.V. Vyibor oborudovaniya na stadii vyiparivaniya bishofita. // Mezhdunarodnyiy zhurnal prikladnih i fundamentalnyih issledovaniy. – 2016. – # 7 (chast 3) P. 516–517.

Shtangeev V.O., Kober V.T., Belostotskiy L.G. i dr.. Sovremennyie tehnologi i oborudovanie sveklosaharnogo proizvodstva. – K.: Tsukor Ukrainyi, 2004 g. – 320 p.

A. Emelyanov, K. Emelyanov. Vyiparivanie sokov pryamogo otzhima v vakuume. – Palmarium – 2012 g. – 316 p.

Danilov Yu.B., Tovazhnyanskyy L.L., Pertsev L.P. Plastinchatiy viparniy aparat. Patent na vinahid, #88836, byul.22, 2009.

Danilov Yu.B., Byikanov S.N., Gaponova E.A., Nagornyiy A.O., Rusinov O.I. Intensivnyie i energosberegayuschie vyiparnyie apparatyi s plastinchatoy greyuschey kame-roy. // Visnik Natsionalnogo Tehnichnogo Universitetu «HPI». – Harkiv: NTU «HPI», 2018 – # 35. Seriya: Himiya, himichna tehnologIya ta ekologiya – P. 38–44.

Smit R., Klemesh Y., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Ulev L.M. Osnovyi integratsii teplovyih protsessov.– Harkov: NTU «HPI». 2000.–456 p.

Smith R. Chemical Process Design and Integration. Chichester. McGraw-Hill, John Wiley and Sons Ltd. 2005. 687 p.

Kemp Ian C. Pinch Analysis and Process Integration. – OXFORD. Elsevier Ltd. 2007. 396 p.

Introduction to Pinch Technology https://www.ou.edu/class/chedesign/a design/Introduction to Pinch Technology-LinhoffMarch.pdf.

Meshalkin V.P., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A. Osnovyi teorii resur-sosberegayuschih integrirovannyih himiko-tehnologicheskih sistem. Harkov: NTU «HPI», 2006. 412 p.

Byikanov S.N., Gorbunov K.A., Gorbunova O.V., Kim A.E. Teplovaya integra-tsiya protsessa vyiparivaniya edkogo natra. // Integrirovannyie tehnologii i energosbe-rezhenie.– Harkov.– NTU «HPI».– 2016.– #3.– P. 9–14.