CC BY
23
УДК 66.021.3/4
И. Н. Мадышев, А. В. Дмитриев
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТАРЕЛЬЧАТЫХ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ АППАРАТОВ
Ключевые слова: гидравлическое сопротивление, контактное устройство, ректификация.
Представлены результаты исследований по определению влияния гидравлического сопротивления тарелок на энергетические затраты при ректификации смесей. Исследования проводились для узла ректификации изопрен-пипериленовой фракции цеха 1518 завода СКПАО "Нижнекамскнефтехим".
Keywords: hydraulic resistance, the contact device, rectification.
Presents the results of studies to determine the effect of hydraulic resistance plates on energy costs for the rectification of mixtures. The research conducted for site rectification of isoprene-piperylene fraction of the shop 1518 synthetic rubber plant PJSC "Nizhnekamskneftekhim".
Процессы разделения многокомпонентных смесей всегда отличались соей сложностью и энергоемкостью в химических и нефтехимических отраслях промышленности. Наиболее часто разделение осуществляется ректификацией, характеризующейся низким кпд и высокими удельными затратами энергетических ресурсов [1].
Согласно оценочным расчетам, снижение энергетических затрат всего на 10% приводит к росту экономического эффекта в несколько сотен тысяч евро в год только лишь по одной ректификационной установке [2]. Поэтому снижение удельных энергетических затрат на единицу выпускаемой продукции является актуальной задачей, решение которой позволит повысить конкурентную способность отечественной нефтехимической продукции.
На сегодняшний день основными источниками энергосбережения при ректификации являются: изменение последовательности разделения, снижение гидравлического сопротивления ректификационных колонн, снижение флегмового числа за счет повышения коэффициента полезного действия колонны, применение тепла паров верха колонны, организация комплексов со связанными тепловыми потоками (минимизация энергозатрат), совмещенные (с абсорбцией, экстракцией и химической реакцией) процессы, рекуперация тепла и холода, применение автоматизации [3-6].
Целью проводимых исследований является определение влияния гидравлического сопротивления контактных устройств на энергозатраты при ректификации смесей. Исследования проводились для узла ректификации изопрен-пипериленовой фракции цеха 1518 завода СК ПАО "Нижнекамскнефтехим".
Как видно из графика, представленного на рис. 1, снижение гидравлического сопротивления тарелки в 10 раз приводит к снижению расхода теплоты в кипятильнике ректификационной колонны в среднем на 5-7%.
Снижение гидравлического сопротивления тарелки в 10 раз приводит к снижению расхода теплоты в конденсаторе в среднем на 4-5,5% (рис. 2).
3,85 -3,8 -3,75 -3,7 -3,65 -3,6 -3,55 3,5 3,45 -3,4 -
29 31 33 35 37 39 41 43
Рис. 1 - Изменение расхода теплоты в кипятильнике колонны Qk в зависимости от номера тарелки питания N ректификационной колонны при гидравлическом сопротивлении тарелки ДР, Па: 1 - 1000; 2 - 500; 3 - 100
3,8 -
3,75 -3,7 -
3,65 -
3,6 -3,55 3,5
3,45 -3,4 -
29 31 33 35 37 39 41 43
Рис. 2 - Изменение расхода теплоты в конденсаторе Qd в зависимости от номера тарелки питания N ректификационной колонны при гидравлическом сопротивлении тарелки ДР, Па: 1 - 1000; 2 - 500; 3 - 100
Как видно из графика, представленного на рис. 3, снижение гидравлического сопротивления тарелки в 10 раз приводит к снижению флегмового числа в среднем на 4,5-6%.
7.6 -7,5 -7,4 -7,3 -7,2 -7,1 -
7
6,9 -
6,8 -
6.7 -
29 31 33 35 37 39 41 43
Рис. 3 - Изменение флегмового числа R в зависимости от номера тарелки питания N ректификационной колонны при гидравлическом сопротивлении тарелки АР, Па: 1 - 1000; 2 - 500; 3 - 100
Таким образом, гидравлическое
сопротивление контактных устройств оказывает существенное влияние на энергоэффективность колонных аппаратов. Снижая гидравлическое сопротивление можно существенно снизить расход флегмы (флегмовое число), а также расходы греющего агента в кипятильнике колонны и охлаждающего в
конденсаторе, что, в конечном счете, приведет к
снижению себестоимости выпускаемой продукции.
Литература
1. А.В. Тимошенко, Е.А. Анохина, Ползуновский вестник, 3, 134-136 (2010).
2. М.М. Башаров, Е.А. Лаптева, Модернизация промышленных установок разделения смесей в нефтегазохимическом комплексе. Отечество, Казань, 2013. 297 с.
3. Я.Д. Зельвенский, Химическая промышленность, 5, 1113 (2001).
4. А.Г. Лаптев, Н.Г. Минеев, П.А. Мальковский, Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте- и газопереработке, Казань, 2002. 220 с.
5. А.Г. Лаптев, Н. А. Николаев, М.М. Башаров, Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов. Теплотехник, Москва, 2011. 335 с.
6. А.В. Тимошенко, О.А. Ахапкина, Ю.В. Матюшенкова, Химическая промышленность сегодня, 10, 43-51 (2011).
7. К.В. Дмитриева, О.С. Дмитриева, Вестник Казанского технологического университета, 17, 11, 103-105 (2014).
8. А.А. Исаев, О.С. Дмитриева, Вестник Казанского технологического университета, 18, 3, 151-153 (2015).
9. А.В. Дмитриев, О.С. Макушева, Н.А. Николаев, М.Г. Гарипов, Патент 87103 Российская Федерация, № 2009121974/22; заявл. 08.06.2009; опубл. 27.09.2009, Бюл. № 27. - 2 с.
© И. Н. Мадышев - аспирант кафедры МАХП Нижнекамского химико-технологического института (филиала) КНИТУ, ieremiada@gmail.com; А. В. Дмитриев - зав. кафедрой МАХП Нижнекамского химико-технологического института (филиала) КНИТУ, ieremiada@gmail.com.
© I N. Madyshev - the graduate student of MAHP chair, NCHTI KNRTU, A. V. Dmitriev - the head of MAHP chair, NCHTI KNRTU, ieremiada@gmail.com.
