DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2019-2(84)-16-20

Енергоощадний режим роботи ректифікаційної колони зневоднення етиленгліколю

Ярослав Григорович Двойнос, Антон Юрійович Король, Григорій Сергійович Подиман

Анотація


Проведено теоретичний аналіз можливості використання в ректифікаційній колоні зневоднення етиленгліколю кількох потоків теплоносія з різними температурами для зменшення витрат на енергоносії при виробництві етиленгліколю. Літературний огляд сучасних досліджень проведено за напрямами: оптимізація при проектуванні та експлуатації ректифікаційної колони, зменшення енерговитрат при ректифікації і методи оцінки енергоефективності процесу ректифікації. Метою статті є аналіз ефективності модернізації ректифікаційної колони для зменшення витрат на енергоносії при виробництві етиленгліколю за рахунок використання теплоносіїв різних температурних потенціалів. Для оцінки економії енергоресурсів використано модель, де колона забезпечується тепловою енергією, яку отримано від теплового насосу. Запропонована модель теплообміну в ректифікаційній колоні враховує внутрішній конвективний теплообмін між дефлегматором і кубовим залишком та зовнішній теплообмін, який реалізується тепловим насосом. Тепловий насос у моделі працює за ідеальним циклом Карно, споживає механічну енергію і переносить теплову енергію від дефлегматора до кубового залишку, збільшуючи температурний потенціал, при цьому коефіцієнт перетворення роботи в теплоту залежить від температурного перепаду між джерелом теплоти (дефлегматором) та споживачем (кип’ятильник ректифікаційної колони). Сформульовано та обґрунтовано припущення для розв’язання моделі, наведено приклад розрахунку енергоефективності процесу ректифікації бінарної суміші етиленгліколю з водою, отримано залежність енергоефективності від температури альтернативного потоку теплоносія. Зроблено висновок про наявність екстремуму теоретичної відносної економії витрат на енергоресурси в колоні зневоднення етиленгліколю від температури другого потоку теплоносія.

Ключові слова


ректифікація; етиленгліколь; зневоднення

Повний текст:

PDF

Посилання


Dyment, O.N., Kazanskij, K.S. and Miroshnikov, A.M. (1976), Glikoli i drugie proizvodnye okisej jetilena i propilena, Himija, M., 372 p.

Kuznecov, A.A., Kagermanov, S.M. and Sudakov, E.I. (1974), Raschety processov i apparatov neftepererabatyvajushhej promyshlennosti, izd. 2-e, per. i dop., Himija, L.

Huzʹova, I.O. (2018), «Modeljuvannja ta optymizacija roboty rektyfikacijnoji kolony dlja otrymannja 97 % propilenu», Нimija, tehnolohija rechovyn ta jih zastosuvannja, CTAS, Issue 1, No. 2, pp. 111–118, [Online], available at: http://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2018/dec/15280/181935verstka2.pdf

Podžarsʹkyj, M.A. (2006), Teoretyčni osnovy procesiv perehonky j rektyfikaciji, Konspekt lekcij, RVV DNU, D., 24 p.

Parthiban, N., Nagarajan, N., Mahendra, V.K. Senthil, K.D. (2013), «Dynamic modeling and simulation of crude fractionation column with three side strippers using Aspen HYSYS Dynamics: A best practice for crude distillation column dynamic modeling», Journal of Petroleum and Gas exploration Research, No. 3, pp. 31–39.

Semikin, K.V. (2013), «Optimizacija rezhimnyh parametrov kolonny K-2 ustanovki pervichnoj pererabotki nefti», Izvestija Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo in-ta (tehnicheskogo un-ta), No. 19, pp. 78–79.

Wills, A. Ninness, B. (2008), «On Gradient-Based Search for Multivariable System Estimates», IEEE Transactions on Automatic Control, No. 1, pp. 298–306.

Lee, Soun Ho and Binkley, Michael J. (2019), Optimize Design for Distillation Feed, GTC Technology, USA, Houston, Texas, [Online], available at: available at: https://www.gtctech.com/optimize-design-for-distillation-feed/

Kiss, Anton A. and Olujić, Žarko (2014), «A review on process intensification in internally heat-integrated distillation columns», Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, Vol. 86, рр. 125–144, [Online], available at: https://doi.org/10.1016/j.cep.2014.10.017

Blahušiak, М., Kiss, А.А., Kersten, S.RA, and Schuur, B. (2016), «Quick assessment of binary distillation efficiency using a heat engine perspective», Energy, Vol. 116, Part 1, рр 20–31, [Online], available at: https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.09.097


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Дымент О.Н. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена / О.Н. Дымент, К.С. Казанский, А.М. Мирошников. – М. : Химия, 1976. – 372 c.
  2. Кузнецов А.А. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности / А.А. Кузнецов, С.М. Кагерманов, Е.И. Судаков. – изд. 2-е, пер. и доп. – Л. : Химия, 1974.
  3. Huzova I.O. Modeljuvannja ta optymizacija roboty rektyfikacijnoji kolony dlja otrymannja 97 % propilenu / I.O. Huzova // Нimija, tehnolohija rechovyn ta jih zastosuvannja. – CTAS, 2018. – Vyp. 1, № 2, P. 111–118 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://science.lpnu.ua/sites/default/files/journal-paper/2018/dec/15280/181935verstka2.pdf.
  4. Поджарський М.А. Теоретичні основи процесів перегонки й ректифікації : конспект лекцій / М.А. Поджарський. – Д. : РВВ ДНУ, 2006. – 24 с.
  5. Dynamic modeling and simulation of crude fractionation column with three side strippers using Aspen HYSYS Dynamics: A best practice for crude distillation column dynamic modeling / N.Parthiban, N.Nagarajan, V.K. Mahendra, K.D. Senthil // Journal of Petroleum and Gas exploration Research. – 2013. – № 3. – P. 31–39.
  6. Семикин К.В. Оптимизация режимных параметров колонны К-2 установки первичной переработки нефти / К.В. Семикин // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического ин-та (технического ун-та). – 2013. – № 19. – С. 78–79.
  7. Wills A. On Gradient-Based Search for Multivariable System Estimates / A.Wills, B.Ninness // IEEE Transactions on Automatic Control. – 2008. – № 1. – P. 298–306.
  8. Soun Ho Lee Optimize Design for Distillation Feed / Soun Ho Lee, Michael J. Binkley. – USA, Houston, Texas : GTC Technology, 2019 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://www.gtctech.com/optimize-design-for-distillation-feed/.
  9. Anton A. Kiss A review on process intensification in internally heat-integrated distillation columns / Anton A. Kiss, Žarko Olujić // Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. –December 2014. – Vol. 86. – P. 125–144. [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://doi.org/10.1016/j.cep.2014.10.017.
  10. Quick assessment of binary distillation efficiency using a heat engine perspective / М.Blahušiak, А.А. Kiss, S.RA. Kersten, B.Schuur // Energy. – 1 December 2016. – Vol. 116, Part 1. – P. 20–31 [Електронний ресурс]. – Режим доступу : https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.09.097.


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2019 Ярослав Григорович Двойнос, Антон Юрійович Король, Григорій Сергійович Подиман

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.