Энергосбережение в процессах ректификации на примере разделения бутиловых спиртов
Диссертация
При ректификации сложных смесей с неидентифицированными компонентами возникают большие проблемы с описанием парожидкостного равновесия и, как следствие, с термодинамическим расчетом отдельных колонн и системы в целом. Поиск путей расчета ректификации смесей с ограниченными сведениями о составах и парожидкостном равновесии представляет большой практический интерес. Разработан подход к расчету… Читать ещё >
Список литературы
- Лейтес И.Л., Сосна М. Х., Семенов В. П. Теория и практика химической энерготехнологии. М.: Химия, 1986, -280 с.
- Гамаев И. П. Костерин Ю.В. Экономия тепла в промышленности. М.: Энергия, 1979.-96 с.
- Губанов Н.Д., Ульянов Б. А. Методы термодинамического анализа энерго-химико-технологических систем. Изд. Иркутского политехнического института, 1987, -71 с.
- Brown G. Energy conservation Seminars for Industry: Texas energy Conservation Program: Distillation Column Operations. Texas, USA: J.E.Sirrine Company., 1978, p. 112.
- Danziger R Chem Eng.// Progress., 1979, ix, c.58−63.
- Зельвенский Я.Д. Пути энергосбережения при разделении смесей ректификацией //Хим.пром., 2001, № 5, с. 21−27.
- Кафаров В.В. Основы массопередачи, — М: Высшая школа, 1972, -494с.
- Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков А. А., Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, изд. 10-е, М., Химия, 1987, -576 с.
- Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. З-е. В 2-х кн.: Часть 2. Массообменные процессы и аппараты.- М.: Химия, 2002 -368 с.
- Ю.Кутепов A.M. и др. Химическая гидродинамика.// Справочное пособие М., Квантум, 1996,-336 с.
- Ульянов Б.А., Бадеников В. Я., Ликучев В. Г. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. Ангарской государственной технической академии, 2006. -743 с.
- Андреев Б.М., Зельвенский Я. Д., Катальников С. Г. Тяжелые изотопы водорода в ядерной технике. М. Энергоатомиздат, 1987, гл. 2, 4.
- Mix, T.S., J.S.Dweck & М. Weinberg, «Energy conservation in Distillation» chemical Engineering Progress, April 1978, pp. 49−55.
- Huang, F. & R. Elshout, «Optimizing the Heat Recovery of Crude Units,» Chemical engineering Progress, July 1976, pp. 68−74.
- Bannon, Robert P., Stanley Marple Jr., «Heat Recovery in Hydrocarbon Distillation» A.I.Ch.E. annual Meeting, Nov. 1977, New York City.
- Айнштейн В.Г., Захаров M.K., Носов Г. А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Кн.2. М.: Химия, 2000, -850 с.
- Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1981,-813 с.
- Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971,-784 с.
- Айнштейн В.Г., Захаров М. К. Многоколонная ректификация (принцип и процессуальные схемы). //Хим.пром. 2001, № 6, с. 39−47.
- Львов С.В. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей. М.: АН СССР, 1960, -166 с.
- Айнштейн В.Г., Захаров М. К., Носов Г. А. и др. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Кн.1. М.: Химия, 1999, — 888 с.
- Захаров М.К. Энергосберегающие схемы процессов ректификации. // Science & technology of hydrocarbons. 2002, № 6, с. 3−8.
- Яновский Е.И., Левин Л. А. Промышленные тепловые насосы. М.: Энерго-издат, 1989.-128 с.
- Айнштейн В.Г., Захаров М.К, Носов Г. А. Компенсирующий тепловой насос в химико-технологических процессах // Хим.пром. 2000. — № 9 с. 454−462.
- Айнштейн В.Г., Захаров М.К, Носов Г. А. Оптимизация полного теплового насоса в процессах химической технологии //Хим.пром., 2001, № 1 с.18−27.
- Barmvell J., Morris С.Р. // Hydrocarbon Processing. 1982, pp. 117−119.
- New Energy Conservation Technologies and Their Commercialization // Proc. of an Intern.Conference. Berlin, 6−10 April, 1981.
- Ellerbe, R.W., «Steam-Distillation Basics», Chemical Engineering, March 4, 1974, pp. 105−112.
- Geyer G.R., Kline P.E. «Energy conservation Schemes for distillation processes», Chemical engineering progress, May 1976, pp. 49−51.
- Geyer G.R., «Distillation modifications conserve energy», Oil and gas journal, May 22, 1978, pp. 95−98.
- Gunther Arnold, «New distillation approach», Chemical engineering, Sept. 16, 1974, pp. 140−144.
- Huff George A. Selecting a vacuum producer//Chemical engineering, March 15, 1976, pp. 83−86.
- Jenssen S.K., Heat exchanger optimization //Chemical engineering progress, (vol. 65, № 7) July 1964, pp. 59 66.
- Kirkpatrick R.D., M.D. Trays can provide savings in propylene purification // The oil and gas journal, April 3,1978, pp. 72 83.
- Null H.R., Heat pumps in distillation // Chemical engineering progress, July 1976, pp. 58−64.
- Peterson William C., Wells Thomas A., energy-saving schemes in distillation // Chemical engineering, Sept. 26, 1977, pp. 78 86.
- Rozycke J., Energy conservation via recompression evaporation // Chemical engineering progress, May 1976, pp. 69 72.
- Ryskamp J., Wade H. L., Britton R. В., Improve crude unit operation // Hydrocarbon processing, May 1976, pp. 81 86.
- Tyreus B. D., Luyben W. L., Two towers cheaper than one? // Hydrocarbon processing, July 1975, pp. 93 96.
- Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы: Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1982. -24 е., ил.
- Fearon, J. Heat from cold-energy recovery with heat pumps // CME, Sept., 1978, pp. 49 53.
- Mostafa, H. Thermodynamic Availability analysis of Fractional Distillation with Vapor Compression // Chemical engineering progress, May 1981, pp. 69 72.
- Мейли А. Снижение энергозатрат на дистилляционную колонну // Нефтегазовые технологии, 2005, № 2, с. 63−65.
- Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Л- Химия, 1982,-591 с.
- Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа.: -Энергия, 1973.-296 с.
- Рант 3. Эксергия новый термин для обозначения «техничесокй работоспособности» — В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 11−14.
- Соколов Е.Я., Бродянский В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. 2-е изд., перераб. М.: Энергоиздат, 1981. -320 с.
- Бродянский В.М., Семенов A.M. термодинамические основы криогенной техники. М.: Энергия, 1980.-448 с.
- Бродянский В.М., Лейтес И. Л., Карпова Ю. Г. Выбор уровней отсчета при эксергетическом анализе химических процессов. // ТОХТ, 1971, т.5, № 6, с. 858 -862.
- Rodriquez L. Calculation of Available Energy Quantities. In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp. Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 1538.
- Haywood R.W. A Critical Review of the Theorems of Thermodynamic Availability: with Concise Formulation. // Journal Mechanical Engineering Science, 1974, vol.16, № 3, p. 160−173.
- Шаргут Я., Петела P. Эксергия. M.: Энергия, 1968. — 279 с.
- Шаргут Я. Эксергетический баланс тепловых процессов в металлургической промышленности В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 164−190.
- Шаргут Я. Теплоэнергетика в металлургии. М.: Металлургия, 1978. — 152 с.
- Wepfer W.J., Gaggioli R.A. Reference Datums for Available Energy In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp.Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p.77−92.
- Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1976.-464 с.
- Кафаров В.В., Дорохов И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии. М.: Наука, 1976. — 500 с.
- Кафаров В. В. Ветохин В.Н. Основы построения операционных систем в химической технологии. М.: Наука, 1980.-430 с.
- Степанов B.C. Химическая энергия и эксергия вещества. Новосибирск: Наука, 1990,-161 с.
- Дэвинс Д. Энергия. М.: Энергоатомиздат, 1985 — 360 с.
- EI-Sayed Y.M., Evans R.B. Thermoeconomics and the Design of Heat Systems. // Journal Engineering for Power, Jan., 1970, vol. 92, p.27−35
- Gaggioli R.A., Petit P.J. Use the Second Law First. // ChemTech, 1977, vol.7, p.496−506.
- Рант 3. Процессы нагрева и второй закон термодинамики В кн.: Эксергетический метод и его приложения. — М.: Мир. 1967.
- Umeda Т., Niida К., Shiroko К. A Thermodynamic Approach to heat Integration in Distillation Systems. //AICHE Journal, 1979, vol. 25, № 3, p. 423−429.
- Borel L., Energy Economics and Exergy-Comparison of Different Heating Systems on the Theory of Exergy In: Heat Pumps and Contrib. Energy Conserv. -Noordhof-Layden, 1976, p. 51−96.
- Petit P.J., Gaggioli R.A. Second Law Procedures for Evaluating Processes In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp.Ser., 122. — Eashington, D.C., 1980, p. 15−38.
- Грассман П. К обобщенному определению понятия коэффициента полезного действия В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 15−27.
- Грассман П. Эксергия и диаграмма потоков энергии, пригодной для технического использования В кн.: Вопросы термодинамического анализа (эксергетический метод). — М.: Мир, 1965, с. 28−43.
- Gyftopoulos Е.Р., Widmer T.F. Availability Analysis: The combined Energy and Entropy Balance. In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp. Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 61−76.
- Покровский H.K. Холодильные машины и установки. М: Пищевая промышленность, 1969−323 с.
- Плановский А.Н., Рамм В. М., Каган С. З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1968, — 846 с.
- Paradowsky Н., Dufresne J.P. Process Analysis Shows How to Save Energy. -Hydr.Proc., 1983, vol.62, July, p. 103.
- Swearingen J.S. compare Methane Liquefying Processis. Hydroc. Proc., 1966, vol.45, Aug., p. 137−140.
- Кайзер В., Хек Дж., Местралле Ж. Оптимизация давления в деметанизато-ре. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1978,1 № 6, с. 43−46.
- Кайзер В., Досси П., Сальхи О. Выбор давления при ректификации этан -этиленовой смеси. // Переработка углеводородов, 1977, № 2, с. 43−46.
- Фуге К., Соне Д. Снижение расходов на олефиновых установках. // Переработка углеводородов, 1976, № 11, с. 44−47.
- Калинина Е.И., Бродянский Б. М. Основные положения методики термоэкономического анализа комплексных процессов. // Изв.вузов. Энергетика, 1973, -№ 12, с. 57−64.
- Калинина Е.И., Бродянский В. М. Технико-экономический анализ установок разделения газовых смесей. М.: МЭЙ', 1979, с.
- Linngof В. New Concepts in Thermodynamics for Better Chemical Process Design. //Chem. Eng. Res. Des., 1983, vol. 61, July, p. 207−223.
- Vruggink R.S., Collins T.F. Apply Thermo Laws with Care. // Hydroc. Proc., 1982, vol.61, July, p. 129−132.
- Umeda Т., Itoh J., Shiroko K. Heat Exchange System Synthesis. // Chem. Eng. Progress, 1978, July, p. 70−76.
- Nishio M., Itoh J., Shiroko K. Umeda T. A Thermodynamic Approach to Steam-power Design. // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1980, vol. 19, p. 308−312.
- Nishio M., Shiroko K., Umeda T. Optimal Use of Steam and Power in Chemical Plants. // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1982, vol. 21, p. 640−646.
- Ишида M., Оно E. Использование энергетических диаграмм для энергетического анализа ректификационных колонн. // Экспресс-информация: Процессы и аппараты химических производств и химическая кибернетика. М.: Химия, 1984, № 19, с. 5−10.
- Сорин М.В., Синявский Ю. В., Бродянский В. М. Термодинамические принципы и алгоритм структурно-вариантной оптимизации энерготехнологических систем. //Химическая промышленность, 1983, № 8, с. 452−455.
- Синявский Ю.В., Подметухов Ю. В. О структурном анализе криогенных установок. // Химическая промышленность, 1977, № 1, с. 29−36.
- Reistad G.M., Gaggioli R.A. Available-Energy Costing In: Thermodynamics: Second Law Analysis: ACS Symp.Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 143 159.
- Трайбус M., Эванс P. Термоэкономическое проектирование при условии переменной структуры стоимости В кн.: Эксергетический метод и его приложения. — М.: Мир, 1967, с. 202−232.
- Шаргут Я., Петеля Р. Использование эксергии в экономике В кн.: Эксергетический метод и его приложения. — М.: Мир, 1967, с.165−201.
- Evans R.B., Tribus М. Thermo-Economics of Saline Water Conversion. // Ind. and Eng.Chem. Process Des.Dev., 1965, vol.4, № 2, p. 195−206.
- Wepfer W.J. Applications of Available-Energy Accounting In: Thernmodynam-ics: Second Law Analysis: ACS Symp. Ser., 122. — Washington, D.C., 1980, p. 161−186.
- Кафаров В.В., Перов В. Л., Иванов В А, Бобров ДА Системный подход к оптимальному проектированию химико-технологических систем // ТОХТ, 1972, т.6, № 6, с. 903−915.
- ЭЗ.Кафаров В. В., Перов В. Л., Мешалкин В. П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. — 343 с.
- Пиччиотти М. Оптимизация работы холодильного хозяйства. // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1979, № 8, с. 118−127.
- Чечеткин А.В., Занемонец Н. А. Теплотехника. М.: Высшая школа, 1987, -344с.
- Кириллин В.А., Сычев В. В., Шейдлин А. Е. Техническая термодинамика. -М.: Энергия, 1973,-512 с.
- Бродянский В.М., Фратшер В., Мехалек К., Эксергетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988, — 341 с.
- Карапетьянц М. Х Химическая термодинамика. М.: Химия, 1975, — 583 с.
- Нащокин В.В. Техническая термодинамика. М.: Высшая школа, 1969, -559 с.
- Губанов Н.Д., Коновалов Н. П., Салауров В. Н. Энерготехнология химических производств. Изд. ИГТУ, Иркутск, 1994, — 86 с.
- Бэр Г. Д. Техническая термодинамика. М: Мир, 1977,-518 с.
- Энергия и эксергия. Под ред. Бродянского В. М. М.: Мир, 1968, -189 с.
- Михеев М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973, -317 с.
- Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Изд. З-е. В 2-х кн.: Часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 1995. -400 с.
- Островский Г. М., Волин Ю. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических систем.
- Бояринов А.И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. М., Химия, 1975.-211 с.
- Комиссаров Ю.А., Гордеев Л. С., Вент Д. П. Научные основы процессов ректификации: В 2 т. Т. 2. Под ред. Л. А. Серафимова. М.: Химия, 2004. -416 с.
- Петлюк Ф.Б., Платонов В. М. Термодинамически обратимая многокомпонентная ректификация. //Химическая промышленность, 1964, № 10, с. 723 -725.
- Grunberg T.F. Advances in Cryogenic Engineering, 1956, v. 2, New York, 1960.
- Коган В.Б., Фридман В. М., Кафаров В. В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн.1,2.-M.-J1.: Наука, 1968−1426 с.
- Hala Е., Pick Y., Fried V., Vilim О. Vapor-Liquid Equilibrium. Pergamon, 1968.
- Коган В.Б. Гетерогенные равновесия.-Л.: Химия, 1968.-617 с.
- Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии. М.: Мир, 1989 — 662с.
- Kojima К. Tochigi К. Prediction of Vapor-Liquid Equilibrium by the ASOG Method. Elsevier, 1979.
- Fredenslund A., Gmehling Y., Rasmussen P. Vapor-Liquid Equilibrium Using UNIFAC. Elsevier, 1977.
- Багатуров C.A. Основы теории и расчета перегонки и ректификации.- М.: Химия, 1974−439 с.
- Александров И.А. Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей Л.: Химия, 1975 — 319 с.
- Тиле И, Геддес Р. Расчет аппаратуры для перегонки углеводородных смесей.- Баку: Азнефтеиздат, 1935 20 с.
- Флореа О., Смигельский О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии.- М.: Химия, 1971 -448 с.
- Холланд Ч.Д. Многокомпонентная ректификация М.: Химия, 1969 — 350с.
- Платонов В.М., Берго Б. Г. Разделение многокомпонентных смесей.- М.: Химия, 1965−368 с.
- Сучков Б.А. Расчет ректификационных колонн на ЭВМ.- М.: УНИИТЭнеф-техим, 1971 -56 с.
- Бояринов А.И., Новиков А. И. В кн. Итоги науки и техники. Процессы и аппараты химической технологии М.: ВИНИТИ. -1974, т.2, с.5
- Свойства материальных потоков колонны К-3
- Наименование потока Питание Дистиллят Куб. остаток
- Мольный расход, кмоль/ч 147,2 138,2 9,0
- Массовый расход, кг/ч 11 406 10 252 1153
- Температура, °С 119,5 82,8 167,5
- Давление кг/см2 1,2 0,3 0,8
- Доля пара в смеси, масс.дол. 0 0 0
- Поток энтальпии, МДж/ч -46 445 -44 013 -3529,8
- Энтропия, МДж/ч-К -74,88 -70,39 -7,333
- Крит, температура, °С 292,5 284,4 364,9
- Крит, давление, кг/см2 45,9 44,7 28,8
- Ср.мольная масса, кг/кмоль 77,5 74,2 128,7
- Плотность, кг/м3 720,2 752,4 709,2
- Объемный расход, м3/ч 15,84 13,63 1,63
- Давление паров, кг/см2 1,2 0,3 0,8
- Об.расход при н.у., м3/ч 14 12,6258 1,3742
- Теплоемкость, кДж/кгК 3,465 3,052 2,761
- Вязкость, мПа-с 0,388 0,744 0,237
- Теплопроводность, Вт/м К 0,1256 0,1335 0,107
- Поверхностное натяжение, н/м 0,0161 0,0189 0,1 521. Состав потоков, масс.дол. н-бутил н-бутират 0,0040 0,0010 0,0307и-бутанол 0,3300 0,3671 0,0000н-бутанол 0,5700 0,6319 0,2 002.этелгексанол 0,0960 0,0000 0,9493
- Тепловая нагрузка испарителя 10 560 МДж/ч Тепловая нагрузка конденсатора — 11 650 МДж/ч
- Рис. Расчетный профиль концентраций по высоте колонны К-3 1 и-бутанол- 2 — н-бутанол- 3 — ВК компоненты.