Энергосбережение на теплотехнологической установке разделения этаноламинов

• Автор: Лаптева, Елена Анатольевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 173 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РОБ ЛЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕН

НЫХ 1ПРОЦЕССАХ РАЗДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ

1.1. Теоретические основы энергосбережения

1.1.1. Эксергетический метод термодинамического анализа

1.1.2 Энергозатраты на предприятиях нефтехимии

1.2. Энерго и ресурсосбережение при проведении процессов разделения и очистки веществ

1.3. Конструкции высокоэффективных насадок

1.4. Основы расчета насадочных колонн

1.5. Сравнение конструкций массообменных колонн

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИННОВ
И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ
2.1. Общее описание продукции
2.2. Качество этаноламинов
2.3. Модернизация технологии
2.4. Описание блока ректификации
2.5. Энергетический и термодинамический анализ энергоблока теплотехнологической схемы разделения
2.6. Варианты модернизации отдельных колонн
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВ
НОЙ РЕГУЛЯРНОЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННОЙ НАСАДКИ
3.1. Выбор насадок для оснащения колонн блока разделения
этаноламинов
3.2. Конструирование насадочных контактных устройств
3.3. Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов
3.4. Экспериментальное исследование гидравлических характеристик насадочных элементов
3.5. Результаты гидравлических исследований
3.6. Моделирование и исследование массоотдачи

ГЛАВА 4. ЭТ1ЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В БЛОКЕ
РЕКТИФИКАЦИИ ЭТАНОЛАМИНОВ
4.1. Энергосберегающее решение по модернизации теплотехнологической схемы
4.2. Колонна Кн
4.3. Колонна Кн
4.4. Колонна Кн
4.5. Колонна Кн
4.6. Основные результаты модернизации производства
4.7. Основные результаты модернизации ректификационных 7 колонн
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Энергетическая эффективность производства определяется тем, насколько полно используется подаваемая извне и производимая внутри энергия, то сеть насколько низки потери энергии. Значения внешних и внутренних потерь вычисляют на основании первого и второго начала термодинамики. К внешним потерям относятся те, которые связаны с потерями через тепловую изоляцию; с продуктами, энергия которых не используется внутри системы, например с дистиллятом и кубовым остатком ректификационной колонны, охлаждающей водой и т. Снижение внутренних потерь путем уменьшения термодинамической необратимости процессов связано с уменьшением их движущей силы, а, следовательно, с ухудшением их технологических показателей (снижение выхода полезного продукта при химической реакции, степени извлечения компонента при его выделении из смеси и т. Это противоречие является основой для термодинамической оптимизации, цель которой сводится к минимизации энергозатрат. При условии сохранения количества целевого продукта, основу такой оптимизации составляет эксергетический метод, поскольку он позволяет выразить в одинаковых единицах (через эксергию) энергетическую ценность потоков энергии и вещества и учесть не только их количество, но и качество. Иод качеством потока понимается следующее []. Высокопотенциальное тепло в ходе любого процесса неизбежно превращается в низкопотенциальное, то есть его температура снижается. Поэтому низкопотенциальное тепло всегда имеется в избытке, и приходится искать способы его рационального использования. Проблема состоит в экономии не просто энергии, а высокопотенциальной энергии, то есть в сохранении ее качества. Эксергетический метод анализа позволяет оценить степень использования энергии, ее потери, а также получить распределение этих потерь по отдельным аппаратам производства, то есть выявить наименее эффективные из них [4,,,]. Эксергия системы определяется количеством энергии, которое может быть получено от системы или передано ей в результате обратимого перехода системы из данног о состояния в состояние полного термодинамического равновесия с окружающей средой. Обратимый процесс» — процесс, который «без затрат» можно осуществить в противоположном направлении, то есть только за счет полученной в ходе прямого процесса полезной работы. ЛЕ^Т^ЛЗ, (1. Гф - температура окружающей среды. В любом реальном процессе ^> 0, что является одной из формулировок второго закона термодинамики. С точки зрения энергетики по-настоящему «осязаемым» результатом любого процесса является возрастание энтропии («производство» энтропии), а не затраты энергии. Отсюда следует и общий путь снижения энергетических затрат - уменьшение «производства» энтропии. Из этого закона следует множество приемов снижения энергетических затрат. Необходимо увеличить поверхности тепло - и массообмена, время протекания реакции, либо использовать эффективные аппараты, имеющие более высокие коэффициенты тепло и массопередачи. Вести процесс в аппаратах полного вытеснения, то есть без перемешивания потоков. В аппаратах полного смешения перемешивание приводит к потере движущей силы и сопровождается соответствующим ростом энтропии. Тепло- и массообменные аппараты противоточного типа выгоднее прямоточных, так как в последних движущая сила распределена крайне неравномерно. Необходимость уменьшения движущей силы для снижения энергозатрат следует дополнить требованием о равномерности движущей силы. Эго положение было развито В. М. Платоновым применительно к процессам ректификации. Потери эксергии являются функцией площади между рабочей и равновесной линиями. При равновесии даже в одной точке средняя движущая сила равна в пределе нулю и габариты аппарата бесконечно велики. Поэтому если изменить технологию так, чтобы движущая сила стала более равномерной (рис. Следовательно, уменьшаются не только энергетические, но и капитальные затраты. АН - Г0 А5, (1. Е2= 1Лц,М, (1. Рис. Рабочая (у) и равновесная (у*) концентрации при неравномерной (а) и равномерной (б) движущей силе процесса. Л* = 1? Г.? А? = ? Г?-. В итоге нередко ге -> 1, так как абсолютные значения эксергии несоизмеримо выше потерь, даже несмотря на то, что последние достаточно велики. П* - ?