Оценка целесообразности применения теплового насоса для обогрева эпюрационной колонны Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

BeemHunJBTy^T/Proceedings of VSUET, № 2, 20Î6L

Оригинальная статья/Original article_

УДК 621.577.012-837; 66.048.3-932.2

DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-2-43-51

Оценка целесообразности применения теплового насоса для _обогрева эпюрационной колонны_

Сергей В. Шахов, 1 s_shahov@mail.ru Светлана Ю. Никитина, 2 sunik@mail.ru Юрий Н. Смолко_3 smola_86@mail.ru

1 отдел интеллектуальной собственности, Воронеж. гос. ун-т инж. техн., пр-т Революции, 19, г. Воронеж, Россия

2 центр коллективного пользования, Воронеж. гос. ун-т инж. техн., пр-т Революции, 19, г. Воронеж, Россия

3 отдел трансфера технологий, Воронеж. гос. ун-т инж. техн., пр-т Революции, 19, г. Воронеж, Россия_

Реферат. В работе проведена оценка целесообразности применения рекомпрессии пара для обогрева эпюрационной колонны. Исследования процесса эпюрации осуществлялись на промышленной брагоректификационной установке Весёлолопанского спиртового завода. В ходе эксперимента были проанализированы связь параметров работы колонного аппарата с энергетическими характеристиками теплового насоса, рассмотрены варианты эксплуатации эпюрационной колонны с тепловым насосом при различном давлении паров, поступающих в компрессор при варьировании давлением компримирования. Проведённые эксперименты позволили определить оптимальные давления сжатия паров, обеспечивающие работу колонны без подвода греющего пара.Для работы колонны при небольшом избыточном давлении оптимальное давление после компрессора 352-376 кПа, оптимальная степень сжатия паров 3,4-3,7; при атмосферном давлении в кубовой части колонны оптимальное давление компримирования 303-325 кПа, степень сжатия 4,0-4,4, для эксплуатации колонны при разрежении оптимальное давление 252-275 кПа, степень сжатия 4,9-5,5. Термодинамический анализ режимов эпюрации показал, что эпюрационная колонна, работающая с тепловым насосом, имеет самый высокий эксергетический КПД (32,6%), применение теплового насоса позволяет сэкономить 1,03-1,15 кг пара из расчёта на 1 л этанола, введённого в колонну с питанием. Тепловые насосы могут быть использованы для снижения энергоёмкости БРУ при получении высококачественного ректификованного спирта. Ключевые слова: этанол, ректификация, тепловой насос, эпюрационная колонна_

The analisys of heat pumps using during the epuration process

Sergey V. Shakhov, 1 s_shahov@mail.ru Svetlana Yu. Nikitina, 2 sunik@mail.ru Yuri N. Smolko_3 smola_86@mail.ru

1 the intellectual property department, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia

2 centre of collective use, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia

3 the Department of technology transfer, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia Summary. The evaluation of application of steam recompression for epuration column heating was carried out in the work. Researches on epuration process were carried out on an industrial brew rectification apparatus of Veselolopansky distillery. During the experiment, column apparatus operating parameters interrelations with the heat pump energy characteristics were analyzed, variants for epuration column operation with a heat pump with different vapor pressure entering the compressor by varying the compression pressure were examined. The experiments carried out allowed to determine the optimum vapor pressure of compression, providing the column operation without the heating steam supply. At a slight overpressure of vapor the optimal compression ratio is 3.4-3.7 kPa, the pressure after the compressor is 352-376 kPa; in the bottom part of column at the atmospheric pressure the optimal compression pressure is 303-325 kPa, the compression ratio is 4.0-4.4. For the low-pressure-regime use the optimum pressure is 252-275 kPa, the degree of compression-stump is 4.95.5. Thermodynamic analysis modes of epuration showed that epuration column working with a heat pump has the highest exergy efficiency (32.6%). Use of heat pump saves 1.03-1.15 kg of steam at the rate of 1 liter of ethanol, introduced in the column with supply. Heat pumps can be used to reduce the energy intensity of BRA in obtaining high-quality rectified alcohol.

Keywords: ethanol, rectification, heat pump, epuration column

Введение

Перегонка и ректификация являются одними из самых энергоёмких процессов при производстве этанола, поэтому разработка новых технологий, обеспечивающих ресурсосбережение на этих стадиях, и оптимизация энергоэкономических параметров работы брагоректификационных установок (БРУ),

являются первостепенными задачами для спиртовой отрасли [1-6]. Решению поставленных задач способствует применение теплонасосных установок (ТНУ), утилизирующих вторичные энергоресурсы промышленного производства. Теплонасосные технологии успешно внедрены на ряде спиртовых заводов США, Германии, Финляндии, Франции, в последнее время вырос и интерес отечественных исследователей

Для цитирования For citation

Шахов С. В., Никитина С. Ю., Смолко Ю. Н. Оценка Shakhov S. V., Nikitina S. Yu., Smolko Y. N. The analisys of heat

целесообразности применения теплового насоса для обогрева pumps using during the epuration process. Vestnik VSUET [Proceedings

эпюрационной колонны // Вестник ВГУИТ. 2016. № 2. С. 43-51. of VSUET]. 2016. no 2 pp. 43-51. (in Russ.). doi:10.20914/2310-1202-

doi: 10.20914/2310-1202-2016-2-43 -51 2016-2-43-51

БД Agris

43

BeemHunJBry^T/Proceedings of VSUET, № 2, 2016L

к использованию рекомпрессии для обогрева колонных аппаратов. Ряд перспективных работ [3, 4] посвящён разработке методов расчёта процесса компримирования паров при использовании в схеме брагоректификации теплового насоса (ТН), термодинамической оценке режимов эксплуатации колонных аппаратов с паровой рекомпрессией и оптимизации технологических параметров их работы. В исследовании [4] представлены экспериментальные данные, полученные на опытной установке для перегонки ароматных спиртов, оснащённой тепловым насосом, предложено её математическое описание, составлен тепловой, материальный и энергетический баланс, рассчитаны затраты на осуществление процесса. К сожалению, для оценки возможности применения ТН для обогрева колонн БРУ были проведены экспериментальные исследования на стендовых установках с использованием аппаратов периодического действия. Применение термокомпрессии в непрерывно действующих ректификационных колоннах в производственных условиях и подбор оптимальных параметров работы таких БРУ позволили бы расширить спектр применения данных технических решений.

Цель настоящей работы - исследование режимов работы эпюрационной колонны, обогреваемой термокомпрессией, оценка целесообразности применения этого технологического приёма и определение режимов эксплуатации установки, исключающих потребность в греющем паре.

1.1 Материалы и методы

Исследования процесса эпюрации выполнялись в спиртовом цехе филиала ФГУП Рос-спиртпром «Весёлолопанский спиртовой завод» на работающей брагоректификационной установке косвенного действия. Объектом исследований являлась эпюрационная колонна диаметром 1500 мм, имеющая 65 многоколпач-ковых тарелок (16 контактных устройств в отгонной части, 31 - в концентрационной, 18 - в укрепляющей) (материал рабочей зоны медь М3Р, сталь 12x1810Т), оснащённая медными кожухотрубными теплообменниками: дефлегматором (поверхность теплообмена ^ = 100 м2), конденсатором (^ = 20 м2), спиртоловушкой = 10 м2), кипятильником (^ = 50 м2), водо-кольцевым вакуумным насосом ВВН-1. При выполнении экспериментов производительность установки составляла 100-125 декалитров в час (из расчёта на безводный спирт).

Применение механической рекомпрессии для обогрева эпюрационной колонны, оснащённой отгонным модулем, осложняется большой разностью температур верхнего и нижнего продуктов (20-24 °С), температурная депрессия, имеющая место при разделении бражного дистиллята, должна покрываться значительным сжатием паров, выходящих из колонны. Кроме того, тепловой насос непосредственно контактирует с парами этилового спирта, поэтому необходимо использовать оборудование, исключающее загрязнение готового продукта. Наиболее подходящими для брагоректифика-ционных установок являются безмасляные винтовые компрессоры, что обусловлено низкой скоростью и плавностью потока вдоль роторов, позволяющими сжимать влажный пар; возможностью достижения значительных степеней сжатия в одном корпусе; высоким КПД в широком диапазоне изменения производительности установки и малой металлоёмкостью. В настоящем исследовании применён опытно-промышленный образец теплового насоса на базе серийно выпускаемого винтового безмасляного компрессора Atlas Copco ZA 6 (3900 ммх23500 ммх275000 мм, рабочее давление до 5 атм, мощность установленного двигателя 200- 450 кВт, напряжение 380 В, производительность до 115 м3/мин), с частотным преобразователем (VSD) и кожу-хотрубного вертикального кипятильника с поверхностью теплообмена F = 70 м2.

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1. В соответствии с технологическим регламентом колонна обогревалась закрытым способом, греющий пар через расходомер 20 подавался в кипятильник 7, полученный конденсат отбирался посредством конденсатоотводчика 8 и использовался для гидроселекции. Бражной дистиллят через расходомер 16 направлялся на 47-ю тарелку колонны 1, для повышения коэффициентов испарения примесных соединений в верхнюю часть колонны вводился конденсат греющего пара (через расходомер 17). Головные и промежуточные примеси концентрировались в укрепляющей зоне колонны 1 и дефлегматоре 2, отбирались с фракцией из конденсатора 3 (ФГПП) и через ротаметр 18 направлялись на тарелку питания разгонной колонны (на схеме не показана). Наличие отгонного модуля позволяло дополнительно извлечь ряд примесных соединений и повысить крепость эпюрата до 30-40% об. Хвостовые примеси удалялись вместе с лютером через гидрозатвор 21 из кубовой части колонны. Эпюрат, отбираемый с 1520-й тарелок, через расходомер 19 подавался в ректификационные колонны (на схеме не показаны) для дополнительной очистки и концентрирования.

Рисунок 1. Принципиальная схема установки для исследования процесса эпюрации Figure 1. The schematic diagram of the installation for the épuration process investigation

Эффективность процесса оценивалась по остаточному содержанию трудновыводимых примесей в эпюрате (изопропиловый спирт, органические кислоты) при различных технологических режимах работы установки. Основные параметры процесса фиксировались через 3 часа после вывода установки на рабочий режим. Анализы бражного дистиллята, эпюрата и лютера выполнялись по стандартным методикам. Качество ректификованного спирта, отбираемого из кубовой части колонны окончательной очистки, оценивалось с помощью газохромато-графического метода.

Во время эксперимента была проанализирована связь параметров работы колонного аппарата с энергетическими характеристиками теплового насоса, рассмотрены варианты эксплуатации эпю-рационной колонны с тепловым насосом при различном давлении паров, поступающих в компрессор (вариант 1: 101,0-103,0 кПа, вариант 2: 74,076,0 кПа, вариант 3: 50-52 кПа), при варьировании давлением компримирования. Технологические параметры работы установки представлены в таблице 1, зависимость мощности компрессора от давления компримирования для различных вариантов эксплуатации изображена на рисунке 2.

Технологические режимы работы эпюрационной колонны, оснащённой тепловым насосом

Technological modes of the epuration column with a heat pump

Таблица 1

Table 1

Давление, кПа pressure p, №а Температура, 0С Temperature, 0С Расход, кг/час Consumption, kg / h Отбор ФГПП,% technical alcohol,% Содержание этанола,% мас. Ethanol concentration (% by weight)

Верх Низ ко- После Верх колонны Top of the column Низ ко- После Пар в ком- Гидроселек- Греющий пар Пар в ком-

колонны Top of the column лонны Bottom of the column компрессора After the compressor лонны Bottom of the column компрессора After the compressor прессор Vapor entering the compressor ционная вода Water for hy-droselection Эпюрат Epurat (схема без ТН) Vapor (Scheme without HP) Эпюрат Epurat прессор Vapor entering the compressor Лютерная вода Luther

Вариант 1 Option 1

102 122 301 82,2 104,3 170,7 2520 3950,5 4425,5 1375,0 7,0 28,2 74,91 0,015

103 123 325 82,3 104,4 178,2 2500 3853,3 4327,0 1376,5 7,1 28,9 75,01 0,012

103 124 352 82,5 104,5 185,2 2533 3848,0 4430,2 1370,2 6,8 28,3 75,22 0,010

101 123 376 82,4 104,4 191,9 2510 3941,0 4438,7 1372,1 7,0 28,2 75,09 0,012

102 123 402 82,4 104,4 198,2 2505 3880,2 4456,0 1377,1 6,9 28,0 75,05 0,013

Вариант 2 Option 2

75 101 275 74,5 100,1 189,7 2420 3851,0 4420,3 1313,2 7,1 28,3 75,01 0,014

76 103 303 74,6 100,2 197,9 2412 3852,1 4400,5 1310,5 7,0 28,4 74,85 0,013

75 100 325 74,4 100,0 204,8 2400 3930,5 4450,2 1300,1 6,9 28,1 74,64 0,011

74 100 375 74,5 100,1 217,6 2480 3865,0 4430,2 1320,9 7,0 28,2 74,80 0,012

76 102 399 74,4 100,1 226,3 2409 3880,2 4490,2 1330,2 6,8 28,6 74,99 0,013

Вариант 3 Option 3

50 74 175 66,5 90,7 184,8 2304 3690,2 4462,2 1252,3 7,0 28,0 75,02 0,015

51 75 201 66,6 90,8 197,6 2330 3700,3 4425,3 1275,6 7,0 28,2 75,00 0,010

50 73 225 66,4 90,6 208,9 2380 3762,3 4480,3 1248,9 6,7 27,9 74,92 0,011

52 76 252 66,5 90,9 216,9 2320 3756,1 4500,3 1280,3 6,9 27,7 75,18 0,009

50 75 275 66,3 90,8 227,8 2300 3749,5 4529,6 1270,6 6,8 27,6 75,10 0,015

Энергетическая эффективность трансформации тепла оценивалась с помощью отопительного коэффициента (рисунок 3):

е

S = -

N

(1)

где е = Ог - тепловой поток в кипятильнике колонны, Дж, г - теплота конденсации пара, Дж/кг, О - массовый расход пара, кг.

290

270

£ 250 л

(3 230 а

Z 210 190 170

150 200

250 300 350 p, кПа, кРа

400 450

о вариант 1, option 1 о вариант 2, option 2 ° вариант 3, option 3

Рисунок 2. Зависимость мощности компрессора N, кВт, от давления компримируемого пара р, кПа

Figure 2. The compressor power N, kW, dependence of the pressure of compressed steam p, кРа

150 200 250 300 350 p, кПа, кРа

400

450

° вариант 1, option 1 ° вариант 2, option 2 ° вариант 3, option 3

Рисунок 3. Зависимость отопительного коэффициента е от давления компримируемого пара р, кПа

Figure 3. The heating rate е dependence from the compressed vapor pressure p, кРа

Как известно, отопительный коэффициент показывает количество полезно используемой теплоты на единицу затраченной работы сжатия пара компрессором, его величина существенно зависит от начальной Т и конечной температур Т2 пара [2].

Внутренний относительный КПД компрессора, п0,, определялся по уравнению [2]:

n =

snRT1

(n -1)r

1

r(T)

PT1TT [u"(T) -U(T) ]

dT + 1

n-1

nn

-1

(2)

где п - показатель политропы процесса сжатия; п - адиабатический КПД (принимался равным 0,7); Я - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К); и', и'' - удельные объёмы жидкости и пара, м3/кг; Р1, Р2 - начальное и конечное давление пара, Па.

Функциональные зависимости основных теплофизических характеристик воды и этанола от температуры определены на основе справочных данных. Внутренний относительный КПД компрессора, рассчитанный с использованием численных методов интегрирования, составил 0,55-0,6. Проведённые эксперименты позволили определить оптимальные давления сжатия паров, обеспечивающие экономичность применения теплового насоса. Для варианта 1 (работа колонны при небольшом избыточном давлении) оптимальное давление после компрессора 352-376 кПа (степень сжатия, п, 3,4-3,7), для варианта 2 (атмосферное давлении в кубовой части) - оптимальное давление компримирования 303-325 кПа (п = 4,0-4,4), для варианта 3 (разрежение) - оптимальное давление 252-275 кПа (п = 4,9-5,5).

Представленные результаты показали, что снижение давления верха приводит к резкому увеличению энергозатрат на компримирование и уменьшению отопительного коэффициента, поэтому целесообразнее эксплуатировать эпю-рационную колонну при небольшом избыточном давлении в кубовой части. Содержание примесей в эпюрате сопоставимо для схем без теплового насоса и с тепловым насосом. Качественные показатели ректификованного спирта в схеме с ТН: содержание изопропилового спирта менее 1,5 мг/дм3; содержание метанола 0,00080,0005% об.; суммарная концентрация органических кислот менее 4 мг/дм3 (наличие прочих примесей не определялось газохроматографиче-ским, хромато-масс-спектрометрическим и пи-ролитическим методами); проба на окисляе-мость 23-24 мин; дегустационная оценка не менее 9,3 балла. Применение теплового насоса при оптимальном сжатии паров позволяет сэкономить 10,3-11,5 кг пара из расчёта на 1 декалитр этанола, введённого в колонну с питанием.

Для оценки эффективности применения термокомпрессии при эпюрации проведён сравнительный эксергетический анализ режимов колонных аппаратов. Анализ проводился по

5

4

3

2

классической методике, адаптированной для конкретного оборудования: на первом этапе выделялись поверхности, включающие группу элементов системы, для которых на основе статических математических моделей колонных аппаратов рассчитывались материальные и тепловые балансы, на втором этапе определялись термодинамические характеристики, позволяющие оценить величины эксергий материальных и тепловых потоков каждой поверхности, вклад рассматриваемой части в общую эксер-гию, а также потери, характеризующие термодинамическое совершенство системы.

Проанализированы способы эксплуатации эпюрационной колонны (вариант 1 - колонна БРУ косвенного действия с выварным модулем и вариант 2 - оснащена отгонным модулем, эксплуатируемая с тепловым насосом). Приняты следующие обозначения основных технологических потоков: Р - котельный пар; Lo - лютер; k - конденсат; G - пар в дефлегматор; Lc - бражной дистиллят; E - электроэнергия; F - флегма; Lw - водно-спиртовая фракция; Lc - эпюрат; FD - фракция головная этилового спирта; Lg - вода гидроселекционная; W- охлаждающая вода. Уравнение эксергетического баланса системы отражает изменение эксергии за счёт ввода и вывода тепловых, энергетических и материальных потоков и покрытия внутренних и внешних потерь. Для исследуемых эпюрационных аппаратов справедливо следующее соотношение:

е ^ + е^ +Х еЕ + £ е Р = е ^ +

+е - +Х еШ +1 Э +1Эе , (3) где ,£еР,еLe-

эксергии бражного дистиллята; гидроселекционной воды; суммарной электроэнергии для привода насосов и компрессора; тепловой энергии для обогрева колонны; продуктов, выводимых из промышленного цикла: эпюрата и горячей воды из теплообменников; суммарных потерь в результате необратимости процессов, происходящих внутри контрольных поверхностей; суммарных потерь, обусловленных действием окружающей среды, кДж.

За критерий оценки термодинамического совершенства анализируемых систем принимался эксергетический КПД,

I п т

п = ^ = п ^ , (4)

¿=1 1=1

I

где Я еЭ - суммарная удельная эксергия

к =1

п

полезных потоков; ^ е\ - суммарная

1=1

т

затраченная удельная эксергия; ^ Dj - сум-

j=l

марные эксергетические потери, кДж.

При проведении расчётов было принято, что термической составляющей эксергии ет обладают все материальные потоки анализируемой системы, имеющие температуру выше температуры окружающей среды (более 20 °С), а эксер-гия фракций, находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой, равна нулю. Удельная термическая эксергия материальных потоков определялась по уравнению:

ет = Ь - К-To(S - ^) = АА - Т0} сР, (5)

т

где АИ, А£- удельные энтальпия и энтропия продукта при текущих параметрах технологического процесса и в состоянии равновесия с окружающей средой, кДж/кг и кДж/(кг-К), Ср -изобарная теплоёмкость продукта, кДж/(кг-К).

Поскольку в процессе ректификации практически отсутствуют химические превращения основных компонентов разделяемых смесей, изменения химической составляющей эксергии не учитывались. Деформационная составляющая эксергии ер, связанная с изменением потоков газообразных веществ, определялась следующим соотношением:

где - То - температура окружающей среды, К; Р, Ро - давление газа в рассматриваемом потоке и в состоянии равновесия с окружающей средой, кПа.

Для контрольных поверхностей, включающих технологическое оборудование, эксплуатируемое с небольшими перепадами давления на входе и выходе, этот вид эксергии исключался из балансовых вычислений. Удельная эксергия тепловых потоков рассчитывалась по уравнению:

е, = &е=1?(1 -(7)

где Я ц - сумма тепловых потоков, кДж/кг; Т - фактор Карно.

Эксергетический баланс эпюрационного колонного аппарата и его графическая интерпретация в виде диаграмм Грассмана-Шаргута, приведены на рисунках 4, 5. При построении диаграмм в качестве абсолютного параметра выбрана эксергетическая мощность, Е, рассчитанная на 1 дал этанола, вводимого в систему (кДж/дал).

e'=59,9% Dj=6,9% ef=ll,l% ej'r,=ll,8%

Рисунок 4. Диаграмма Грассмана-Шаргута для эпюрационной колонны, оснащённой отгонным модулем, РВеРха =105 кПа (вариант 1): I - Эпюрацион-ная колонна, отгонный модуль, кипятильник; II - Дефлегматор, конденсатор.

Figure 4. The Grassmann-Shargut chart for the épuration coluinn with a transhumant module, Ptop = 105 kPa (option 1): I - The épuration column, transhumant module, boiler; II - reflux condenser, condenser.

еЕ'=0,3% eU=45,5% еР=7,9% D°=7,4%

Рисунок 5. Диаграмма Грассмана-Шаргута для эпюрационной колонны, оснащённой отгонным модулем, РВеРха = 105 кПа, обогреваемой тепловым насосом (вариант 2): I - Эпюрационная колонна, отгонный модуль, кипятильник; II - Компрессор; Ш - Дефлегматор-испаритель; IV- Терморегулирующий вентиль.

Figure 5. The Grassmann-Shargut chart for the épuration column with a transhumant module, Ptop = 105 kPa, heated by the heat pump (option 2) I - The épuration column, transhumant module, boiler; II - Compressor; III - reflux condenser, evaporator; IV - Thermostatic valve.

1.2 Результаты и обсуждение

Данные эксергетического баланса свидетельствуют, что общие величины потерь эксер-гии меньше для эпюрационной колонны, работающей с механической рекомпрессией пара, чем для колонны, обогреваемой классическим способом (КПД 32,6 и 30,78% соответственно). Таким образом, доказано, что способ эпюрации в колонне, оснащённой отгонным модулем, эксплуатируемой с тепловым насосом, уменьшает удельные энергозатраты; повышает экологическую безопасность технологии за счёт сокращения подачи воды в качестве хладагента, а также за счёт организации замкнутых рециркуляционных схем со значительным снижением отвода вторичных энергоресурсов из схемы тепло- и водоснабжения. Заметим, что энергетический КПД для колонн, оснащённых выварным модулем, может

ЛИТЕРАТУРА

1 Никитина С.Ю. Схемотехника и методики расчётов брагоректификационных установок. Воронеж: изд-во ВГАСУ, 2013. 209 с.

2 Никитина С. Ю. и др. Оценка эффективности трансформации теплоты в процессах брагоректификации // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2015. № 1. С. 36 - 41.

/í Константинов Е. Н. и др. Процессы ректификации пищевого спирта с применением теплового насоса. Майкоп: Изд-во «Ма-гаринО. Г.», 2014. 96 с.

4 Чернопятова С. А. Разработка энергосберегающего процесса получения ароматного спирта с использованием теплового насоса: ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук: 06.02.13. Воронеж.: ВГУИТ, 2013. 24 с.

5 Onuki S. et al. Ethanol production, purification and analysis techniques: a review // Agricultural and Biosystems Engineering Conference Proceedings and Presentations. 2008. P. 68.

6 WeizhongA. et al. Simulation and analysis of a reactive distillation column for removal of water from ethanol - water mixtures // Ind. eng. chem. res. 2014. № 53 (14). P. 6056 - 6064.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

быть увеличен за счёт рекуперации теплоты лютерной воды, выводимой из кубовой части. Из-за содержания органических кислот и других хвостовых примесей эта фракция не применяется для гидроселекции, но она пригодна для использования в качестве теплоносителя при подогреве фракций брагоректификации (бражки, подсивуш-ного слоя декантатора, жидкостей из конденсаторов колонных аппаратов).

Заключение

Анализ полученных данных показал, что тепловые насосы могут быть использованы для снижения энергоёмкости БРУ при получении высококачественного ректификованного спирта, при этом режимные параметры процесса ректификации, которыми можно варьировать в ходе проведения эксперимента, оказывают существенное влияние на эффективность эпюрации.

REFERENCES

1 Nikitina S. Yu. Skhemotekhnika i metodiki raschetov bragorektifikatsionnykh usta-novok [Circuit engineering and calculation methods of rectification installations]. Voronezh, VGASU, 2013. 209 p. (in Russian).

2 Nikitina S. Yu. et al Estimation of heat transformation efficiency during the bragorectifi-cation processes. Vestnik VGUIT [Proceeding of Voronezh state university of engineering technologies]. 2015, no. 1, pp. 36 - 41. (in Russian).

3 Konstantinov E. N. et al. Protsessy rektifikatsii pishchevogo spirta s primeneniem teplovogo nasosa [The processes of edible alcohol rectification with a heat pump] Maikop, Magarin O. G., 2014. 96 p. (in Russian).

4 Chernopyatova S. A. Razrabotka energos-beregayushchego protsessa polucheniya aro-matnogo spirta s ispol'zovaniem teplovogo nasosa [Development of energy-efficient process of producing aromatic alcohol with the use of a heat pump. Abstr. diss. cand. of tech. sci.]. Voronezh, VGUIT, 2013. 24 p. (in Russian).

5 Onuki S. et al. Ethanol production, purification and analysis techniques: a review. Agricultural and Biosystems Engineering Conference Proceedings and Presentations. 2008, pp. 68.

6 Weizhong А. et al. Simulation and analysis of a reactive distillation column for removal of water from ethanol - water mixtures. Ind. eng. chem. res. 2014, no. 53 (14), pp. 6056 - 6064.

INFORMATION ABOUT AUTHORS

Сергей В. Шахов д.т.н., начальник отдела Sergey V. Shakhov D.t.sc, head of the department of intel-

интеллектуальной собственности, Воронеж. гос. ун-т. lectual property, Voronezh state university of engineering

инж. техн., пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia,

Россия, s_shahov@mail.ru s_shahov@mail.ru

Светлана Ю. Никитина к.т.н., инженер, центра Svetlana Yu. Nikitina Ph. D., engineer, the centre of col-

коллективного пользования, Воронеж. гос. ун-т. инж. lective use, Voronezh state university of engineering tech-

техн., пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, nologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia,

sunik@mail.ru sunik@mail.ru

Юрий Н. Смолко менеджер, отдел трансфера технологий, Yuri N. Smolko manager, the department of technology trans-

Воронеж. гос. ун-т. инж. техн., пр-т Революции, 19, fer, Voronezh state university of engineering technologies,

г. Воронеж, 394036, Россия, smola_86@mail.ru Revolution Av., 19 Voronezh, Russia, smola_86@mail.ru

КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА

Сергей В. Шахов консультация в ходе исследования Светлана Ю. Никитина предложила методику проведения эксперимента и организовала производственные испытания, обзор литературных источников по исследуемой проблеме, провёл эксперимент, выполнил расчёты Юрий Н. Смолко написал рукопись, корректировал её до подачи в редакцию и несёт ответственность за плагиат

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. ПОСТУПИЛА 08.04.2016

CONTRIBUTION

Sergey V. Shakhov consultation during the study Svetlana Yu. Nikitina proposed a scheme of the experiment and organized production trials, review of the literature on an investigated problem, conducted an experiment, performed computations

Yuri N. Smolko wrote the manuscript, correct it before filing in editing and is responsible for plagiarism

CONFLICT OF INTEREST

The authors declare no conflict of interest.

RECEIVED 4.8.2016

ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 13.05.2016 ACCEPTED 5.13.2016