КОМПЛЕКСНА ТЕПЛОВА ІНТЕГРАЦІЯ ПРОЦЕСУ РЕКТИФІКАЦІЇ СУМІШІ БЕНЗОЛ-ТОЛУОЛ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2024.2.02Ключові слова:
теплова інтеграція, пінч-аналіз, гарячі та холодні утиліти, складові криві, сіткова діаграма, рекуперація, ректифікація, бензол, толуол, термокомпресіяАнотація
Здійснено комплексну теплову інтеграцію процесу ректифікації суміші бензолтолуол. Теплова інтеграція проводилась за допомогою методів пінчаналізу та із застосуванням термокомпресії. За основу взята принципова технологічна схема ректифікації суміші бензол-толуол продуктивністю 11 т/год. Для даної продуктивності на основі матеріального та теплового балансу розраховано витрати потоків, їх температури, теплове навантаження, потокові теплоємності. На основі розрахованих даних сформовано потокову таблицю. Для інтеграції обрано три гарячих потоки: дистилят, кубовий залишок та пар з верху колони, та два холодних потоки: початкова суміш та куб колони. Для здійснення термокомпресії розраховано необхідний ступень стиску парів. Для визначеного ступеня стискання розраховано температуру пара після стиску та температуру його коненсації. На основі техніко-економічних міркувань для даної технологічної схеми процесу ректифікації визначено мінімальну різницю температур DTmin=12 °С. Для обраної DTmin побудовано складові криві потоків. За допомогою метода табличного алгоритму визначено температуру пічна для гарячих і холодних потоків, які становлять ТНпинч=82 °С, ТСпинч=70 °С. Визначено мінімальну кількість гарячих і холодних утиліт: QНmin та QСmin. Для обраного DTmin отримано рекуперацію тепла у кількості Qрек=2186,82 кВт. Побудовано сіткову діаграму, розташовано теплообмінники у відповідності із СР та N правилами. Запропоновано технологічну схему процесу ректифікації після реконструкції із використанням термокомпресії. Модернізована схема включає використання чотирьох рекуперативних теплообмінників, одного підігрівача та двох холодильників для досягнення цільових температур потоків. Для здійснення термокомпресії пропонується встановити компресор. В якості теплообмінного обладнання запропоновано використання пластинчатих теплообмінників фірми Alfa Laval. Строк окупності запропонованого рішення складає приблизно два–два с половиною роки.
Посилання
Smit R., Klemesh Y., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Ulev L.M. Osnovi Integratsiyi teplovih protsesiv.– Harkiv: 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.
Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Ulev L.M., Boldirev S.O., Arseneva O.P., Tarnovskiy M.V. Integratsiya teplovih protsesiv na ustanovtsi pervinnoyi pererobki nafti AVT A 12/2 pri roboti u zimoviy chas. // TeoretichnI osnovi himichnoyi tehnologiyi. – 2009.–T.43.– #6.–P. 665–676.
Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Ulev L.M., Boldirev S.O. Pokraschennya teplovoyi Integratsiyi na tsukrovih 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.
Ryabova. I.B., Garev A.O., Graev L.A., Gorbunov K.O. Integratsiya tehnologichnih potokiv brazhnoyi ta epyuratsiynoyi koloni v protsesi virobnitstva rektifIkovanogo etilovogo spirtu. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya. – Harkiv – NTU «HPI».– 2021.– #2.– P. 30–40.
Bikanov S.M., Perevertaylenko O.Yu., Garev A.O., Gorbunov K.O., Ryabova I.B., Gaponova O.O., Karmazina Yu.A. Doslidzhennya dotsilnosti vikoristannya mehanichnoyi re- kompresiyi pri kompleksnoyi teplovoyi Integratsiyi rektifikatsiynih kolon // Naukovi pratsi Odeskoyi natsionalnoyi akademiyi harchovih tehnologiy (ONAHT) – Odessa: 2013 – Vip. 43. – Tom 1. – P. 127–131.
Kompleksna teplova integratsiya protsesu rektifikatsiyi iz vikoristannyam termo- kompresiyi. // Bikanov S.M., Babak T.G., Gorbunov K.O., Ryshchenko I.M. Integrovani tehno- logiyi ta energozberezhennya.– Harkiv.– NTU «HPI».– 2022.– #3.– P. 12–21.
Vikoristannya energetichnogo potentsialu protsesu rektifikatsiyi sumishi voda- otstova kislota. // Ryabova I.B., SelIhov Yu.A., Kotsarenko V.O., Gorbunov K.O., Babak T.G.
// Naukovi pratsi Odeskoyi natsionalnoyi akademiyi harchovih tehnologiy (ONAHT) – Odessa: 2016 – Vip. 1. – Tom 80. – P. 113–117.
Babak T.G., Bikanov S.M., Gorbunov K.O., Ponomarenko E.D., Solovey L.V. / Teplova integratsiya potokiv protsesu rozdilennya geteroazeotropnoyi sumishi furfurol-voda na dvoh vidginnih kolonah. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya / Schokvartalniy naukovo-praktichniy zhurnal. – Harkiv : NTU «HPI», 2023. – # 1. – P. 3–13.
Chernishov I.S., Babak T.G., Fesenko E.O., Topunova T.V. Energoefektivna in- tegratsiya teplovoyi shemi pri rektifikatsiyi sumishi benzol-toluol. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya / Schokvartalniy naukovo-praktichniy zhurnal. – Harkiv : NTU «HPI», 2009. – # 1. – P. 9–18.
Aynshteyn V.G., Zaharov M.K., Nosov G.A. Kompensuyuchiy teploviy nasos v protsesah himichnoyi tehnologiyi. Himichna promislovist. – 2000.– #9.– p. 454.
