ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Комплексы с рекуперацией тепла из "Многокомпонентная ректификация" К комплексам с рекуперацией тепла условно отнесем все ректификационные комплексы, в которых снижение энергозатрат на разделение достигается в результате теплообмена между потоками и подвода тепла и холода на промежуточных изотермах (между изотермами верха и низа колонны). Такие комплексы могут включать одну или несколько ректификационных колонн. К ним относятся комплексы с тепловым насосом, с промежуточным подводом холода и тепла, с несколькими вводами сырья при различных температурах и составах равновесных фаз и комплексы с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками различных ректификационных колонн. Возможны и некоторые другие ректификационные комплексы, относящиеся к этому же типу, например, конденсационно-испарительный комплекс, разрезная колонна [44], колонны двукратной и ступенчатой ректификации с двумя и более уровнями давления и с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками, используемые, например, при разделении воздуха [106]. [c.194] Основная цель использования этих комплексов — снижение энергетических затрат на разделение. [c.194] Вместе с тем, для азеотропных смесей комплексы с промежуточным подводом холода и тепла могут в некоторых случаях быть использованы для преодоления термодинамических ограничений процесса. [c.194] Использование комплексов с тепловым насосом (рис. VI-3, а) и комплексов с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками различных ректификационных колонн (рис. VI-3,6) не влияет на процесс ректификации, но снижает внешние термодинамические потери, связанные с подводом тепла и холода. [c.194] Комплексы с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками различных ректификационных колонн целесообразно использовать при достаточной положительной разности температур между верхом одной колонны и низом другой. Вопрос о синтезе схем разделения с такими комплексами рассматривается в работе [108]. [c.194] Схемы некоторых видов ректификационных комплексов с рекуперацией тепла и с термодинамически выгодным подводом и отводом тепла а — комплекс с тепловым насосом 6 — комплексы с теплообменом между конденсирующимися и испаряющимися потоками различных ректификационных колонн в — комплекс с промежуточным подводом тепла и холода г — комплекс со ступенчатой конденсацнел сырья и несколькими вводами в колонну 1,2,3,4 — продукты. [c.195] Эта задача для бинарных смесей была исследована в работе [44] методом динамического программирования. [c.196] При промежуточных подводах тепла и холода общее их количество может быть таким же, как и при адиабатической ректификации, однако тепло подводится при более низких, а холод при более высоких температурах. Это позволяет рекуперировать потоки при меньших затратах. [c.196] В ряде случаев тот же эффект уменьшения работы разделения может быть достигнут путем ступенчатой конденсации например, в узле деметанизации установок получения этилена) или ступенчатого испарения сырья (например, на установках первичной перегонки нефти) и ввода его в колонну в нескольких точках. [c.196] При этом так же, как и при промежуточных подводах тепла и холода в колонну, тепло подводится при более низких, а холод при более высоких температурах по сравнению с их подводом в кипятильник и дефлегматор. [c.196] Анализ показывает, что при ступенчатом вводе конденсирующихся или испаряющихся частей сырья процесс может быть приближен к термодинамически обратимому, так как фигуративные точки питаний в этом случае лежат близко к траектории обратимой ректификации. [c.196] Эвристическими признаками испольэоиания комплексов с промежуточным подводом тепла и холода и с несколькими вводами сырья при синтезе оптимальных схем разделения являются большие энергозатраты на разделение и большая разность температур между верхом и низом колонны. [c.196] При большой разности температур между питанием и верхом колонны целесообразно использовать промежуточные холодильники и, наоборот, при большой разности температур между питанием и низом колонны — промежуточные нагреватели. [c.197] Если исходное состояние сырья — пар, а температура верха колонны низка, рекомендуется использовать ступенчатую конденсацию и множественный ввод сырья. Если исходное состояние сырья — жидкость, а температура низа колонны высока, целесообразно использовать ступенчатое испарение и множественный ввод сырья. [c.197] Во всех рассмотренных выше случаях комплексы с рекуперацией тепла позволяют главным образом снизить энергозатраты на разделение за счет определенного усложнения технологии. Поэтому их использование экономически оправдано только в тех случаях, когда гпптвртгтвз юпхнй разделительный элемент является узким местом схемы разделения, т. е. потребляет основные затраты. [c.197] Особым случаем применения комплексов с промежуточным подводом тепла или холода является их использование для преодоления термодинамических ограничений при ректификации азеотропных смесей. Если процесс разделения при бесконечной флегме невозможен (продуктовые точки принадлежат разным областям ректификации), а при обратимой ректификации возможен (продуктовая точка и точка питания лежат в одной области обратимой ректификации для данной секции), то в некоторых случаях реальный процесс ректификации возможен только при промежуточном подводе тепла или холода. [c.197] Очевидно, что в данном случае применение комплекса с промежуточным подводом энергии является вполне оправданным. [c.197] Вернуться к основной статье