Научное обеспечение эксергосберегающего процесса ректификации пищевого спирта с применением теплонасосной технологии

• Автор: Мариненко, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Майкоп
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Сырье для производства этанола
1.2 Энергосбережение при брагоректификации
ЕЗ Перспективы применения теплонасосных технологий
1.4 Эксергетический метод анализа
1.5 Компрессор, используемый при повышении эксергии потока
1.6 Математическое моделирование процесса компримирования паров этилового спирта
1.7 Моделирование насадочной колонны
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2 ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО СПИРТА
2.1 Эксергетический анализ установки получения пищевого спирта
2.2 Разработка математической модели компримирования неидеальных паровых спиртовых смесей, в том числе азеотропного состава
2.3 Разработка методики расчета термодинамических свойств паров ректификационной колонны
2.4 Анализ снижения неидеальности (необратимости) процесса ректификации
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПАРОВ СПИРТА В ТЕПЛОВОМ
НАСОСЕ НАСАДОЧНОЙ КОЛОННЫ
3.1 Разработка и изготовление стендовой ректификационной установки с тепловым насосом с целью экспериментальной

проверки эффективности использования паров спирта для обогрева куба насадочной колонны
3.2 Разработка математической модели насадочной колонны периодического действия
3.3 Теоретическая и экспериментальная проверка эффективности стендовой установки с тепловым насосом
3.3 Обоснование уравнений для расчета высоты теоретической ступени насадки
ГЛАВА 4 ВНЕДРЕНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ПРОИЗВОДСТВА СПИРТА ЭТИЛОВОГО
РЕКТИФИКОВАННОГО С ПРИМЕНЕНИЕМ
ТЕПЛОНАСОСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
4.1 Экологические аспекты разработанной технологии
4.2 Результаты внедрения и технико-экономические показатели промышленной и стендовой лабораторной установок
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Хроматограммы разгонки бражки, выработанной
из сахара (опыт 1)
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Хроматограммы разгонки бражки, выработанной из
муки (опыт 1)
ПРИЛОЖЕНИЕ В - Хроматограммы разгонки бражки, выработанной из
муки (опыт 2)
ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Хроматограммы разгонки бражки, выработанной из
сахара (опыт 2)
ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Хроматограммы разгонки ректификованного спирта . 126 ПРИЛОЖЕНИЕ Е - АКТ ПЕРЕДАЧИ опытного образца спиртовой
установки ректификации спирта с тепловым насосом

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж - АКТ ПЕРЕДАЧИ ОАО «Майкопский
машиностроительный завод»
ПРИЛОЖЕНИЕ И - АКТ ПЕРЕДАЧИ ООО «Южная пищевая
машиностроительная компания»
ПРИЛОЖЕНИЕ К - АКТ ВНЕДРЕНИЯ ООО «Южная пищевая
машиностроительная компания»
ПРИЛОЖЕНИЕ Л - Технологическая инструкция
теме, расходуется на изменение ее внутренней энергии dU и совершение работы системой PdV [18, 32, 36]
8Q = dU + PdV, (2.1)
где Р - давление, Па;
V - объем , м3.
Рассмотрим сжатие 1 кмоль вещества. Тогда при адиабатических условиях 5Q = 0 и уравнение (2.1) приобретает вид
CvdT = -PdV, (2.2)
где Су - мольная теплоемкость в изохорном процессе (при V- const);
Т - температура, К.
Для целей дальнейшего сравнения с моделью компрессора, которая учитывает неидеальность паров спирта, рассмотрим сначала случай идеального газа.
Дифференцирование уравнения идеального газа PV - RT дает
PdV + VdP - RdT. (2.3)
где R - универсальная газовая постоянная, равная 8314, Дж/(кмоль-К). Сложим уравнения (2.2) и (2.3), получим
VdP = CvdT + RdT - (Cv + R)dT = CPdT, (2.4)
где CP = Cv +R - мольная теплоемкость в изобарном процессе (при Р = const)

При умножении уравнения (2.2) на р/п , получается

CpdT = -kPdV, (2.5)

где к - р/п - показатель адиабаты идеального газа.
Сложим уравнения (2.4) и (2.5)
kPdV + VdP - 0. (2.6)
Разделим переменные и проинтегрируем