КОМПЛЕКСНА ТЕПЛОВА ІНТЕГРАЦІЯ ПРОЦЕСУ РЕКТИФІКАЦІЇ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ТЕРМОКОМПРЕСІЇ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2022.3.02Ключові слова:
ректифікація, теплова інтеграція, пінч-аналіз, гарячі утиліти, складені криві, технологічні потоки, тепловий насос, термокомпресія, теплообміникАнотація
Процес ректифікації знаходить широке розповсюдження в багатьох галузях промисловості і потребує значних витрат енергії. Пошук технологічних схем процесу ректифікації, яке забезпечує максимальне зниження енерговитрат, є актуальною задачею.
Один з сучасних підходів до проектування технологічних схем, що спрямовані на забезпечення ресурсо- і енергозбереження, є пінч-аналіз. В даній роботі було вирішено застосувати методи пінч-аналізу і тепловий насос (термокомпресію) для комплексної теплової інтеграції процесу ректифікації суміші метанол-вода.
На основі матеріального і теплового балансу ректифікаційної колони було розраховано характеристики основних технологічних потоків процесу ректифікації суміші метанол-вода: їх витрати, температури, питому теплоємність, потокову теплоємність та зміну потокової ентальпії (теплове навантаження). Сформовано потокову таблицю. Побудовано складені криві процесу для мінімальної різниці температур DТmin, визначено точку пінча і мінімальні значення потужності гарячих та холодних утиліт. На основі розрахованих даних побудовано сіткову діаграму і розташовано теплообмінники у відповідності із пінч-правилами, що дозволяє досягнути максимальної рекуперації тепла, яка відповідає обраному DТmin.
Для застосування теплового насосу (термокомпресії) було розраховано необхідну ступінь стискання пари в компресорі P2/P1. Вона була обрана з урахуванням необхідної температури пари, яка достатня для обігріву куба колони. На основі цих розрахунків розроблено технологічну схему процесу ректифікації метанол-вода із тепловим насосом (термокомпресією) і тепловою інтеграцією основних технологічних потоків. Така схема дає значну економію гарячих та холодних утиліт у порівнянні із проведенням процесу ректифікації суміші метанол-вода за принциповою технологічною схемою.
Посилання
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.
Smit R., Klemesh Y., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Ulev L.M. Osnovyi integratsii teplovyih protsessov.– Harkov: NTU «HPI». 2000.– 456 p.
Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Ulyev L.M., Boldyirev S.A., Arseneva O.P., Tarnovskiy M.V. Integratsiya teplovyih protsessov na ustanovke pervichnoy pere-rabotke nefti AVT A 12/2 pri rabote v zimnee vremya. // Teoreticheskie osnovyi himi-cheskoy tehnologii. – 2009.– T.43.–#6.– P. 665–676.
Tovazhnyanskiy L.L., Kapustenko P.A., Ulyev L.M., Boldyirev S.A. Uluchshenie teplovoy integratsii na saharnyih zavodah. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya. – Harkiv – NTU «HPI». – 2002. – #2. – P. 11–16.
Bikanov S.M., Babak T.G., Danilov Yu.B., Bikanova V.V. Zastosuvannya metodu pinch-analizu pri provedenni teplovoyi integratsiyi protsesu viparyuvannya hloridu magniyu. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya. – Harkiv NTU «HPI».– 2020.– #1.– P. 13–21.
Ulyev L.M., GarEv A.O., Mironov A.M. PInch-analiz protsesu rektifikatsiyi su-mishi furfurol-voda. // VIsnik NTU «HPI». – 2013. – # 9. – P. 90–97.
Ulyev L., Vasiliev M., Boldyryev S. Process integration of crude oil distillation with technological and economic restrictions. // Journal of Environmental Management, 2018, vol. 222, pp. 454–464. doi: 10.1016 /j.jenvman. 2018.05.062.
Ryabova I.B., Garev A.O., Garev L.A., Gorbunov K.O. Integratsiya tehnologichnih potokiv brazhnoyi ta epyuratsiynoyi koloni v protsesi virobnitstva rektifikovanogo etilovogo spirtu. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya. – 2021. #2.– P. 30–40.
Integratsiya teplovogo nasosa v protsess razdeleniya legkih uglevodorodov / Ulyev L.M., Zebeshev T.Z., Ryabova I.B., Vasilev M.A. // Naukovi pratsi [Odeskoyi natsionalnoyi akademiyi harchovih tehnologiy]. – 2016. – T. 80, vip. 1.– P. 8–14.
Zastosuvannya metodiv pInch-analizu dlya pidvischennya energoefektivnosti rek-tifIkatsiynoyi ustanovki / T.G. Babak, S.M. Bikanov, E.D. Ponomarenko // Komp'yuterne modelyuvannya i keruvannya v tehnitsi ta tehnologiyah (KMKTT-2021) : zbirnik naukovih statey Dev’yatoyi mizhnarodnoyi naukovo-praktichnoyi konferentsiyi, 12–14 travnya 2021 r. – Kiyiv : Interservis, 2021. – P. 143–148.
Aynshteyn V.G., Zaharov M.K., Nosov G.A. Kompensiruyuschiy teplovoy nasos v protsessah himicheskoy tehnologii. / Himicheskaya promyishlennost.– 2000.– #9.– P. 454–462.
Garev A.O., Chernyishov I.S., Babak T.G., Kolesnik S.A. Sposobyi ekonomii energonositeley v rektifikatsionnyih ustanovkah. / Integrovani tehnologiyi ta energoz-berezhennya. – 2009.– #4.– P. 70–74.
Опубліковано
Версії
- 2023-06-01 (2)
- 2023-06-01 (1)
