Анализ эффективности системы окисления изопропилбензола до гидрооксида изопропилбензола Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 658.26

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ОКИСЛЕНИЯ ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА ДО ГИДРООКСИДА ИЗОПРОПИЛБЕНЗОЛА

В.В. ПЛОТНИКОВ, Е.К. ВАЧАГИНА, Ю.Г. НАЗМЕЕВ

В статье кратко изложен анализ теплотехнологической схемы окисления изопропилбензола до гидрооксида изопропилбензола, даны рекомендации по повышению ее термодинамической эффективности.

Нефтехимическая промышленность, осуществляющая переработку углеводородного сырья, относится к ведущей отрасли индустрии, производящей широкий ассортимент продуктов для промышленности.

К нефтехимическим производствам с низкотемпературными химическими процессами относятся производства фенола и ацетона через изопропилбензол, циклогексанола из фенола и бензола, этилбензола алкилированием бензола и т. д. Особенность этих производств - значительное потребление тепловой энергии преимущественно среднего и низкого потенциала.

На рис.1. приведена блок-схема совместного производства фенола и ацетона. Рассмотрим в качестве примера участок разделения реакционной массы -выделение технической гидроперекиси изопропилбензола и изопропилбензола.

Для оценки эффективности выделенного участка используются структурный и термодинамический анализы.

Проведение структурного анализа методами теории графов, булевой алгебры и анализа матриц позволило выделить все контуры схемы и выделить оптимальную последовательность расчета. Подробно структурный анализ рассмотрен в статье [2].

Эксергетический анализ является одним из методов оценки эффективности технологических процессов, основанном на использовании второго закона термодинамики. Этот метод позволяет выявить элементы с наибольшими потерями энергии. Одним из основных его показателей является эксергетический коэффициент полезного действия пех.

Результаты термодинамического анализа участка теплотехнологической схемы окисления изопропилбензола до гидроперекиси изопропилбензола сведены в табл. 1. Для большей наглядности результаты представлены в виде диаграммы на рис.2.

Термодинамический анализ показал, что наибольшая величина потерь 43,55% приходится на колонны разделения вследствие необратимости происходящих в них процессов, остальные же потери распределены равномерно между другими элементами: конденсаторы 17,29 %, рибойлеры 13,46 %, холодильники 9,89 %, подогреватели 8,71 %, пароэжекционные насосы 7,1 %.

© В.В. Плотников, Е.К. Вачагина Проблемы энергетики, 2003, № 1-2

Получение ГПИПБ

на ТЭЦ

Переработка отходов производства "ФЕНОЛ

Рис.1. Блок-схема совместного производства фенола и ацетона: ИНЬ - изопропилбензол; ГПИПБ - гидроперекись изопропилбешола; 1 - колонны разделения; 2 - рибойлеры; 3 - подогреватель;4 - конденсаторы; 5 - холодильники; 6 - пароэжекционные насосы

Таблица 1

Результаты расчета КПД по основным элементам участка

Эксергия Вклад Вклад

переданная воспринятая потери элемента потерь в

Элементы КПД(Е) в общий элементе

кВт кВт кВт КПД в общие потери

Подогре-

ватели 101744,94 55577,64 46167,31 54,62 3,61% 3,00%

Холодиль-

ники 70040,13 122463,41 -52423,28 57,19 7,96% 3,41%

Конденса-

торы 135299,80 226952,25 -91652,45 59,62 14,75% 5,96%

Рибойлеры 168853,31 97525,53 71327,78 57,76 6,34% 4,64%

Колонны 862924,86 632055,87 230868,98 73,25 41,07% 15,00%

ПЭНы 55884,25 18233,22 37651,03 32,63 1,18% 2,45%

Итого 1538823 1008732,2 530090,84 65,55 74,91% 34,45%

100

100 90 80 70

60 % 50

40 30 20 10 0

Рис.2. Распределение потерь эксергии по основным элементам

Как видно из анализа, высокая доля энергозатрат приходится на многоступенчатые системы разделения и выделения продуктов и полупродуктов производства. В рассматриваемом случае, когда перепад температур в верхней и

нижней части колонн разделения невелик (А < 60° С), одним из наиболее эффективных решений для снижения энергозатрат является использование утилизационной парокомпрессионной теплонасосной установки [1].

© Проблемы энергетики, 2003, № 1-2

43,55

17,29

а ■ а 1 ■ I

Сравнительный анализ, проведенный в [3,4] для колонн разделения с различными схемами установки ТНУ, показал, что утилизационная система теплоснабжения рибойлера позволяет в 3 - 5 раз снизить потребление чистого пара, в 5 - 10 раз уменьшить расход охлаждающей воды. Кроме того, исключается влияние температуры охлаждающей среды на процесс разделения, что позволяет оптимизировать режим работы установок разделения.

Summary

This article briefly stated analysis a thermal-technology sceme of oxidation isipropylbenzine before cumenehydroperox, given reccomendations on raising of its thermodynamic efficiency

Литература

1. Назмеев Ю.Г., Конахина И. А. Организация энерготехнологических комплексов в нефтехимической промышленности. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 364 с.

2. Плотников В.В., Вачагина Е.К. Структурный анализ теплотехнологической схемы окисления изопропилбензола до гидроперекиси изопропилбензола.//Проблемы энергетики. Изв. вуз. - 2002. - №9 - 10.

3. Голомшток Л.И., Халдей К.З. Снижение потребления энергии в процессах переработки нефти.- М.: Химия, 1990.

4. Янтовский Е.И., Пустовалов Ю.В. Парокомпрессионные теплонасосные установки.- М.: Энергоиздат, 1982.

© Проблемы энергетики, 2003, № 1-2