Разработка энергосберегающей технологии ректификации циклических углеводородов
Анализируя данные таблицы 17 мы видим, что с ростом температуры суммарные энергозатраты меняются незначительно. Однако минимум наблюдается при 1000С.
Таким образом, мы провели процедуру оптимизации, в результате которой выявили набор параметров сложной колонны, обеспечивающих минимальное энергопотребление. Далее закрепив их, найдем оптимальное положение тарелки питания колонны регенерации
экстрактивного агента. Результаты приведены в табл.18.
Таблица 18. Определение оптимальной тарелки питания колонны регенерации ЭА.
NF |
RБС |
Энергозатраты, ГДж/ч | |
QкондБС |
QΣкип | ||
13 |
0.04 |
2.963 |
8.096 |
14 |
0.04 |
2.963 |
8.082 |
15 |
0.04 |
2.963 |
8.023 |
16 |
0.04 |
2.963 |
8.075 |
17 |
0.04 |
2.963 |
8.113 |
Минимальные энергозатраты технологический схемы достигаются при следующих значениях рабочих параметров:
ТЭА = 100 °С
соотношение F: ЭА = 1: 0,6
NЭА/NF/NБО = 5/12/23
NF колонны регенерации ЭА = 15
количество потока, отбираемого в боковую секцию – 85 кмоль/ч
флегмовое число в основной колонне – 3, 19
флегмовое число в боковой секции – 0,04
Выявление областей оптимальности в концентрационном симплексе.
Нами была проведена параметрическая оптимизация трех различных структур экстрактивной ректификации по критерию минимальных энергозатрат на разделение. В целом нами были рассмотрены восемь исходных составов питания (ЦГ-Б-ЭБ,% мольн.: 10-80-10, 10-10-80, 80-10-10, 0,333-0,333-0,334, 10-57-33, 57-10-33, 57-33-10, 10-33-57) расположенных в различных областях концентрационного симплекса.
Рис.29. Области оптимальности схем
Для каждой точки исходного состава был определен набор оптимальных параметров схем экстрактивной ректификации и выявлены области концентрационного симплекса, в каждой из которых оптимальна та или иная технологическая схема. Ниже приведем методику выявления областей оптимальности.
Для рассматриваемого объекта исследования – трехкомпонентной смеси углеводородов ЦГ-Б-ЭБ – концентрационный симплекс представляет собой равносторонний треугольник. В ходе работы его разбивали одномерными сечениями (линиями) путем закрепления концентрации одного из компонентов. На одномерном сечении размещали с равным шагом 2-4 точки. Для каждой из них был проведен расчет энергозатрат на разделение для всех синтезированных схем и проведено сравнение полученных значений энергопотребления для каждой точки. Затем нами были построены графики зависимостей критерия энергозатрат на разделение от концентрации одного из компонентов в потоке питания. На рис.30 приведен пример построения зависимости энергозатрат на разделение в сечении с содержанием бензола 10%мол.
|
|
|
Рис.30. Пример изменения энергозатрат на разделение (Q) в одномерном сечении от концентрации вещества в потоке питания для схем 1,2 и 3.
Таблица 19. Значения энергозатрат на разделение (Q) в одномерном сечении от концентрации вещества в потоке питания для схем 1,2 и 3.
Энергозатраты, ГДж/час | ||||||||
Xэб |
№ Точки |
Схема1 |
схема2 |
Схема3 | ||||
Хцг=10% | ||||||||
10 |
2 |
9.387 |
9.031 |
8.781 | ||||
33.34 |
5 |
7.049 |
9.325 |
7.523 | ||||
56.66 |
8 |
4.840 |
9.644 |
7.875 | ||||
80 |
3 |
2.185 |
8.725 |
7.601 | ||||
Хэб=10% | ||||||||
Xцг |
Точка |
Схема1 |
схема2 |
Схема3 | ||||
10 |
2 |
9.387 |
9.030 |
8.781 | ||||
56.66 |
7 |
8.520 |
7.182 |
6.666 | ||||
80 |
4 |
7.404 |
5.397 |
5.455 | ||||
Хэб=33,34% | ||||||||
Xцг |
Точка |
Схема1 |
схема2 |
Схема3 | ||||
10 |
5 |
7.049 |
9.325 |
7.523 | ||||
33.33 |
1 |
6.670 |
8.544 |
7.517 | ||||
56.66 |
6 |
6.002 |
7.072 |
7.220 | ||||
Хб=10% | ||||||||
Xэб |
Точка |
Схема1 |
схема2 |
Схема3 | ||||
10 |
4 |
7.404 |
5.397 |
5.455 | ||||
33.33 |
6 |
6.002 |
7.072 |
7.220 | ||||
80 |
3 |
2.185 |
8.725 |
7.601 | ||||
Хб=33,34% | ||||||||
Xэб |
Точка |
Схема1 |
схема2 |
Схема3 | ||||
10 |
7 |
8.520 |
7.183 |
6.666 | ||||
33.34 |
1 |
6.670 |
8.544 |
7.517 | ||||