Тепловой насос

В книге рассмотрены основы расчета перегонки и ректификации нефтяных смесей, простые и сложные схемы перегонки и ректификации, разделительные системы со связанными тепловыми и материальными потоками и с тепловыми насосами. Рассмотрены методы синтеза и анализа разделительных и теплообменных систем, типовые схемы автоматического управления процессами перегонки и ректификации. Приведены многочисленные примеры синтеза и анализа технологических схем перегонки н ректификации основных процессов нефтепереработки. [c.2]

Рис. П-7. Одноколонная система ректификации с тепловым насосом на верхнем продукте и с промежуточным подогревателем

Новые конструкции тарелок, допускающие высокие скорости потоков при малом расстоянии между тарелками (200 мм), и новые конструкции теплообменных аппаратов, работающие с минимальной разностью температур (5°С), позволяют все более широко применять технологические схемы одноколонных агрегатов с тепловым насосом. В нефтепереработке одноколонные системы ректификации с тепловым насосом в настоящее время применяют в основном на этиленовых установках при разделении смесей этилен— этан и пропилен — пропан. [c.114]

Схемы ректификации с тепловым насосом в настоящее время получают широкое распространение в промышленности. В них тепло передается с низшего температурного уровня в конденсаторе на высший в кипятильнике. Тепло передается циркулирующим жидким хладоагентом, испаряющимся в конденсаторе и отнимающим тем самым тепло парового потока в верху колонны, и затем — парами хладоагента, которые после сжатия в компрессоре, охлаждаясь и конденсируясь, испаряют часть жидкости в низу колонны [13]. В качестве циркулирующего хладоагента используют легколетучие испаряющиеся жидкости (внешний хладоагент), например легкие углеводородные газы, аммиак и фреоны. При этом хладоагент циркулирует по внешнему контуру (рис. П-6, aj. Пары хладоагента нагреваются в теплообменнике 2, сжимаются ъ компрессоре до температуры выше температуры испарения остатка и конденсируются в подогревателе 4, при этом создается поток отгонного пара в колонне. Жидкость из подогревателя 4 после охлаждения в теплообменнике 2 дросселируется в дросселе до [c.110]

Хладоагентом может быть также один из продуктов колонны — дистиллят или остаток (внутренний хладоагент), если по своему составу и свойствам этот поток является достаточно легколетучим, обеспечивающим необходимый тепловой эффект изоэнтальпийного сжатия и расширения при умеренном изменении давления. В таких случаях реализуются схемы с тепловым насосом на верхнем и нижнем продуктах. [c.111]

Рис. П-22. Система параллельно работающих ректификационных колонн со связанными тепловыми потоками и с тепловым насосом на верхнем продукте

Рис. V-25. Обычная (а) и усоверщенствованная (б) схемы ректификации смеси пропилен — пропан с тепловым насосом на верхнем продукте

Рис. 1Х-51. Схемы использования теплового насоса а — выпарка 6 — качественная диаграмма потоков теплового баланса выпарки в —дистилляционная колонна

В схемах с тепловым насосом на верхнем продукте в качестве хладоагента используют пары орошения и дистиллята (см. рис. П-6, б), которые после подогрева в теплообменнике 2 и сжатия в компрессоре конденсируются в подогревателе колонны 4. Затем жидкость охлаждается в теплообменнике 2, дросселируется в дросселе, и после сепарации образовавшихся фаз в сепараторе часть охлажденной жидкости подается на орошение колонны, а остальное количество отбирается в виде дистиллята. Избыточное тепло компрессора снимается также в холодильнике 3. [c.111]

В тепловом насосе на нижнем продукте в качестве хладоагента используется остаток (см. рис, П-6, в), который после охлаждения в теплообменнике 2, дросселирования в дросселе вторично охлаждается и испаряется в подогревателе колонны 4. Пары хладоагента нагреваются в теплообменнике 2, компримируются и в качестве отгонного пара подаются в низ колонны. Недостаток холода дросселированного остатка восполняется внешним хладоагентом в конденсаторе 1. [c.111]

Эффективным способом рекуперации тепловой энергии в ректификационных установках при разделении близкокипящих смесей является применение теплового насоса, т. е. использование тепла верхнего продукта при повышенном давлении для подогрева кубового продукта. Опыт эксплуатации ректификационных установок свидетельствует, что применение теплового насоса эффективно в тех случаях, когда а) требуется прямой холодиль- [c.484]

Схемы с тепловым насосом на верхнем и нижнем продуктах имеют ограниченное применение и в основном при небольшой разнице температур верха и низа колонны, т. е. для разделения близкокипящих смесей. [c.112]

Рассмотрим теперь схемы ректификации с тепловым насосом на промежуточных продуктах и с промежуточным подогревом или охлаждением жидкости, т. е. реализующие тепловой насос при температурном перепаде активных потоков меньшем, чем по колонне в целом [15]. На рис. П-8 показаны схемы ректификации с тепловым насосом на промежуточных продуктах с внешним (а) [16] и внутренним б, в) хладоагентами. Ректификация по схеме а осуществляется, очевидно, аналогично ректификации по схеме, показанной на рис. П-6, а. [c.112]

Рис. П-8. Схемы ректификации с тепловым насосом на промежуточных продуктах

При небольшой разнице температур по колонне или до промежуточных сечений колонны затраты энергии на сжатие газа сравнительно невелики. Однако при разделении близкокипящих смесей необходимо создавать больщие тепловые потоки циркулирующего хладоагента для обеспечения высокого флегмового числа в колонне. Применение тепловых насосов считается экономически оправданным, когда для конденсации верхнего продукта необходимо использовать специальные хладоагенты или охлажденную воду, когда температура низа колонны не выше 300 °С и когда температура верха колонны выше 40— 120 °С. Использование тепловых насосов наряду с заметным снижением энергетических затрат позволяет также понижать рабочее давление в колонне при сохранении достаточно высоких температур конденсации и охлаждения потоков. [c.113]

Одноколонные системы ректификации с тепловым насосом в разрезных колоннах являются весьма перспективными с точки зрения дальнейшего снижения энергетических затрат. [c.114]

В работе [34] сообщается о применении теплового насоса на верхнем продукте для разделения смеси пропилен — пропан. При компримировании паров верхнего продукта (пропилена) до необходимого давления получается избыток тепла, который снимается в специальных концевых холодильниках водой или воздухом (рис. У-25). [c.303]

Ректификация из двух параллельно работающих колонн может осуществляться также с тепловым насосом на верхнем продукте колонны низкого давления (рис. П-22) [14]. Существенным недостатком системы является повышенный расход энергии на сжатие верхнего продукта вследствие увеличения разности температур между верхом колонны низкого давления и низом колонны высокого давления. [c.125]

Методика определения оптимальных параметров ректификации смесей пропилен — пропан и этилен — этан в одноколонных системах с тепловым насосом рассматривается в работе [34]. [c.129]

При синтезе сложных систем ректификации со связанными материальными и тепловыми потоками, с усовершенствованными элементами систем (с двумя давлениями, с тепловым насосом и др.) в настояшее время используют в основном инженерный опыт и интуицию проектировщика. [c.139]

Схемы с тепловым насосом [c.304]

Как видно, схема разделения с тепловым насосом характеризуется минимальными затратами. [c.308]

Рис. У-29. Схемы ректификации смеси пропилен — пропан с тепловым насосом нз верхнем продукте (о) н обычная схема (б)

Каж видно из приведенных данных, применение схемы с тепловым насосом может обеспечить значительную экономию энергетических и капитальных затрат на разделение, однако степень умень- [c.309]

К примерам многократного использования теплоты следует отнести дистилляционную колонну, в которой многократное прямое выпаривание проводится на каждой тарелке с использованием теплоты конденсации высококипящего компонента (испаряется компонент с более низкой температурой кипения). Если в этом случае применяется тепловой насос (термокомпрессор) для сжатия паров, уходящих с верха колонны (рис. 1Х-51,в), то температурный потенциал их повыщается, и они могут быть использованы дополнительно для нагревания колонны. [c.398]

Применение теплового насоса предполагает дополнительный расход энергии на компремирование. Ее количество, очевидно, будет определяться необходимым отношением давлений, а также разностью температур кипения компонентов. Отношение давлений, т. е. степень сжатия парового потока, для идеальной смеси может быть определено по формуле [50] [c.485]

Рнс. П-6. Схемы ректификации с тепловым насосом иа коицевых продуктах с внешним (а) и внутренним (б, в) хладоагентами иа верхнем (б) и нижнем (в) [c.111]

Сх мы с тепловым насосом на конечных продуктах по рис. П-6 применяют для разделения близкокипящих смесей, в то время как схемы с тепловым насосом на промежуточ1дах продуктах по рис. П-8 предназначены для ректификации щирококипящих смесей. [c.113]

Эффективность лриманения схемы с тепловым насосом на верхнем продукте при разделении омеси этилбензол — о-(К силол рас-смо11рена в работе [47]. В схеме предусмотрен нагрев исходной смеси теплом отводимых с устанав1ки потоков остатка и дистиллята. Сравнение обычной и новой схемы ректификации показало, что применение последней дает значительную экономию энергии. [c.259]

При разделен ии смеси этилен — этан состава 50—80% (об.) легкого компонента получают высококонцентрированный этилен чистой выше 99,95% (об.). Близкие летучести компонентов смеси и жесткие требования к чистоте этилена требуют значительных внергетических затрат, на производство холода, которые составляют порядка 38% общих затрат яа этиленовой устаиовке. Высокими энергетическими затратами ха рактеризуется также процесс разделения близкокипящей смеси процилен— пропан. В связи с этим для таких смесей все большее применение в промышленности находят новые технологические схемы со связанными материальными и тепловыми потоками и с тепловым насосом. Некоторые примеры применения таких схем рассматриваются ниже. [c.301]

В работе [33] выполнено сравнение двух технологических схем для разделения смеси этилен — этан при высоком давлении (1,9 МПа) с замкнутым лропиленовым холодильным циклам (с тепловым насосом на внешнем хладоагенте) и при низком давлении [c.301]

МПа) с разомкнутым этиленовым холодильным циклом (с тепловым насосом на верхнем продукте). По схеме а (рис. V-24) остаточное содержание метана в сырье выделяется с верха колонны и этилен отбирается из колонны в жидкой фазе в виде бокового погона. Пропиленовый холодильный цикл иапользуется для конденсации паров в верху колонны и создания холодного орошения и для подогрева низа колонны и промежуточного подогрева флегмы в нижней части колонны. По схеме б пары с верха колонны после комцримирования до 1,7 МПа и охлаждения в пропиленов ом холодильном цикле конденсируются в основном в кипятильнике этиленовой колонны. Ниже приведены основные характеристики процесса разделения по обеим схемам для установки мо<щностью 500 тцс. т этилена в год [c.302]

Существенным преимуществом схем с тепловым насосом при разделении смеси пропилен — пропан является значительное увеличение их относительных летучестей при пониженном давлении процесса, что и приводит в итоге к снижению не только эяе1ргети-ческих, но и капитальных затрат, требуемых для получения заданных высоких показателей разделения этой смеси. [c.304]

Как видно из цриведенных данных, экономия только а одной колонне перекры1вает дополнительные затраты а компрессор. Колонна во всех случаях делается из двух самостоятельных частей. Энергетические затраты при применении теплового насоса уменьшаются примерно на 50%. Минимальные затраты соответствуют разности температур в кипятильнике 5°С при новых конструкциях аппаратов и 8°С при старых конструкциях, на практике обычно для разделения смеси пропилен — пропан принимают 6°С. [c.305]

Применение схемы последовательно-параллельно работающих колонн существенно сокращает расход охлаждающей воды и водяного пара. Кроме того, значительно снижается и стоимость оборудования — колонн и конденсаторов. Сравнение двухколонной системы из последовательно-па раллельно работающих колонн и схемы с тепловым насосом для условий разделения этой же смеси показало значительное цреимущество -первой экономическая эффективность от применения этой схемы увеличивается в 1,8 раза. [c.305]

Важнейшим направлением повышения технико-экономической эффективности процессов перегонки и ректификации нефтяных смесей, как это следует из всего материала книги, является применение оптимальных технологических схем разделения, в том числе новых схем со связанными материальными и тепловыми потоками и с тепловыми (насосами использование сложных ректификационных и абсорбционных аппафатов с высокоэффективными конструкциями контактных устройств. [c.344]

Рис. 8.15. Схел.ы ректификации с тепловым насосом на концевых продуктах с внешним (а) и внутренним (б, в) теплоносителями на верхнем (б) II нижнем (б) продуктах

Тепловой насос на концевых продуктах может быть реадиао-ван по трем схемам (рис. 8.15). По первой схеме тенло передается циркулирующим теплоносителем, который испаряется в конденсаторе, отбирая тепло верхнего продукта, затем сжимается в компрессоре и при повышенной температуре поступает на обогрев кипятильника. После конденсации насосом перекачивается в конденсатор и цикл повторяется. [c.485]

Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.7 (1961) -- [ c.411 , c.413 ]

Теоретические основы типовых процессов химической технологии (1977) -- [ c.368 , c.394 , c.395 ]

Многокомпонентная ректификация (1983) -- [ c.194 , c.236 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 4 (низкое качество) (1948) -- [ c.352 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 6 (1955) -- [ c.402 ]

Химическая литература Библиографический справочник (1953) -- [ c.250 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Часть 2 Издание 2 (1938) -- [ c.322 ]

Общая химия (1974) -- [ c.320 ]

Технология нефтехимического синтеза Часть 1 (1973) -- [ c.49 , c.61 , c.62 ]

Оборудование производств Издание 2 (1974) -- [ c.363 ]

Производство циклогексанона и адипиновой кислоты окислением циклогексана (1967) -- [ c.103 , c.136 ]

Холодильная техника Кн. 1 (1960) -- [ c.25 ]

Холодильные машины и аппараты Изд.2 (1960) -- [ c.6 , c.37 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология