Применение тепловых насосов в ректификационных установках

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

В. М. Ящук, О. А. Залипаева, Д. С. Филимонова
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В РЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВКАХ
Волгоградский государственный технический университет
Описаны различные варианты технологических схем ректификационных установок, в которых с целью повышения эффективности использования энергоресурсов применены тепловые насосы.
Ключевые слова: ректификационная установка, тепловой насос.
V. M. Yashchuk, O. A. Zalipaeva, D. S. Filimonova APPLICATION OF HEAT PUMPS IN DISTILLATION PLANTS Volgograd State Technical University
Various variants of technological schemes distillation plants with heat pumps increasing efficiency of using of power resources are described.
Keywords: distillation plant, heat pump.
Тепловые насосы используют для преобразования низкопотенциального тепла в высокопотенциальное, что позволяет повысить эффективность использования энергоресурсов в различных технологических процессах [1, 2].
Ректификационные установки являются существенно энергоемкими, поэтому повышение их энергоэффективности обеспечивает значительное снижение себестоимости процесса разделения.
В работе [3] выполнено сравнение различных ректификационных установок, использующих тепловой насос.
С целью разработки рекомендаций по проектированию энергоэфективных ректификационных установок рассмотрим различные варианты использования в них тепловых насосов.
Наиболее простой является установка, представленная на рис. 1. Тепловой насос обеспечивает нагрев куба колонны за счет повышения теплового потенциала паров дистиллята. Особенностью данного варианта является отсутствие промежуточного теплоносителя и возможность использования только при незначительной разности температур низа и верха ректификационной колонны, (не более 15−20 °С).
Рис. 1. Ректификационная установка с тепловым насосом без промежуточного теплоносителя:
1 — ректификационная колонна, 2 — теплообменник, 3 — компрессор, 4 — насос, 5 — дроссель
На рис. 2 приведена схема установки с применением двух тепловых насосов, позволяющая более полно утилизировать тепловую энергию дистиллята, используя ее для нагрева куба ректификационной колонны и разделяемой исходной смеси. Применение 2-х промежуточных теплоносителей усложняет аппаратурное оформление установки, повышая капитальные затраты, но существенно снижает энергопотребление.
Обеспечить более высокую разность температур между низом и верхом колонны позволяет повышение теплового потенциала теплоносителя последовательным включением тепловых насосов.
Вариант ректификационной установки, ис-пользущей два промежуточных теплоносителя, представлен на рис. 3. На установке возможно получение разности температур между низом и верхом колонны в 25−35 °С при высоком термическом КПД тепловых насосов. Основная проблема при ее проектировании состоит в правильном подборе промежуточных теплоносителей.
Применение жидкостно-газового (парового) эжектора в качестве компрессора для повышения теплового потенциала паров дистиллята позволяет упростить аппаратурное оформление ректификационной установки, снизить капитальные затраты на установку, повысить ее надежность.
Рис. 2. Ректификационная установка с применением промежуточного теплоносителя: 1 — ректификационная колонна, 2 — теплообменник, 3 — компрессор, 4 — насос, 5 — дроссель
Рис. 3. Ректификационная установка с последовательным включением тепловых насосов: 1 — ректификационная колонна, 2 — теплообменник, 3 — компрессор, 4 — насос, 5 — дроссель
На рис. 4 приведена схема установки, в которой многосопловый жидкостно-газовый эжектор используется как компрессор для сжатия паров дистиллята. При этом эжектор одновременно является дефлегматором паров дистиллята и подогревателем исходной смеси.
Применение эжектора позволяет упростить систему управления установкой.
Нагрев кубовой жидкости в данной схеме также может осуществляться с помощью трубчатой печи, что позволяет использовать данную схему в высокотемпературных процессах разделения применяемых в нефтепереработке.
Рис. 4. Ректификационная установка использующая жидкостно-газовый эжектор:
1 — ректификационная колонна, 2 — теплообменник, 3 — многосопловый эжектор, 4 — сепаратор, 5 — насос
Промышленностью выпускается широкая номенклатура тепловых насосов и современный уровень производства обеспечивает их высокую надежность, поэтому необходимо расширять их применение при реализации технологических процессов, в частности, связанных с разделением жидких смесей в ректификационных установках химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Комплексное использование рассмотренных схем ректификационных установок при разработке технологических процессов разде-
ления позволит существенно повысить их энергоэффективность.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рей, Д. Тепловые насосы / Д. Рей, Д. Маккмайкл. -М.: Энергоатомиздат, 1982. — 224 с.
2. Утилизация низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов на химических предприятиях / В. Г. Григоров, В. К. Нейман, С. Д. Сураков и др. — М.: Химия, 1987. — 240 с.
3. Fonyo, Z. Comparison of Various Heat Pumps Assisted Distillation Configurations / Fonyo Z., Benko N. — Trans. Ind. Chem. Eng. — 1998. — 76. Part A. — P. 348−360.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой