Применение более совершенных видов оборудования, прогрессивных методов его расчета и условий эксплуатации

Применение комбинирования процессов, установок и производства

Под комбинированием процессов понимается совмещение в одном реакционном объеме ряда последовательно или параллельно осуществляемых химических реакций или физико-химических процессов. Экономия энергоресурсов от комбинирования процессов достигается за счет сокращения затрат на промежуточное разделение продуктов реакции, улучшения условий управления процессом и увеличения концентрации производства. Так, например, для получения ароматических углеводородов разрабатываются процессы, где в одном реакционном аппарате совмещаются реакции дегидрирования, изомеризации, циклизации и деалкилировання. Такое совмещение процессов приводит к снижению удельного расхода энергоресурсов до 0,7 ТУТ* на 1 т ароматических углеводородов (по сравнению с 1,1÷1,4 ТУТ на действующих установках).

Сочетание в одном реакционном объеме получения альдегидов оксосинтезом с одновременным гидрированием последних приводит к снижению расхода электроэнергии в 2 раза, тепловой энергии на 30 % и охлаждающей воды на 40; по сравнению с раздельной схемой получения альдегидов и их последующим гидрированием в спирты.

Значительная экономия энергоресурсов во многом связана с комбинированием типовых технологических установок. Например, объединение установок обессоливания и первичной переработки нефти, риформинга бензиновых фракций, гидроочистки дизельных и керосиновых фракций, газофракционирование в одной комбинированной установке типа ЛК-6У позволяет снизить расход топлива на 15 %, электроэнергии – на 22 %, воды оборотной на 36 % по сравнению с переработкой аналогичного количества нефти на отдельных установках.

Теплообмен, нагрев, охлаждение, транспортировка реагирующих потоков и полученных продуктов реакции производится в определенных типах оборудования, от особенностей которого во многом зависит уровень энергозатрат. Существующие методы расчета нагревающей, охлаждающей, теплообменной аппаратуры, а также машин для транспортировки реагирующих веществ несовершенны, что часто приводит к излишним габаритам оборудования, завышению мощности электродвигателей, диаметра и длины трубопроводов. Это вызывает прямой расход энергии на транспортировку, а также излишние теплопотери. Низкое качество теплоизоляции трубопроводов и аппаратуры приводит к тому, что в зимнее время теплопотери достигают 8÷10 % от общего расхода тепловой энергии.

Таким образом, совершенствование методик расчета химической аппаратуры, снижение необоснованных запасов мощности и размеров, уменьшение массы и габаритов аппаратуры служит дополнительным резервом экономии энергии.

Следующим фактором, влияющим на снижение энергопотребления, является совершенствование условий эксплуатации оборудования. По различным причинам (недостаток сырья, затруднения с отгрузкой продукции, несоответствия в производственной мощности отдельных участков и т.д.) оборудование часто не работает на максимальной загрузке, между тем расход энергоресурсов далеко не всегда снижается синхронно со снижением загрузки оборудования. Поэтому необходимо в проектных решениях, а также в системах автоматического регулирования предусматривать автоматическое снижение расхода энергоресурсов синхронно со снижением нагрузки оборудования по сырью.

Особенно эффективно для экономии энергоресурсов применение теплообменных аппаратов.

Теплообменные аппараты применяются в технике с целью:

· нагрева или охлаждения среды, например, поступающего в помещение приточного воздуха или воды, поступающей в систему отопления или горячего водоснабжения жилого здания;

· перевода среды в другое фазовое состояние (например, фазовый переход рабочего агента в циклах тепловых двигателей или парокомпрессорных холодильных машин);

· отвода тепла от охлаждаемых элементов конструкций, тепловыделяющей аппаратуры;

· полезного использования теплоты уходящих из теплогенерирующих и теплоиспользующих установок энергетических отходов – так называемых вторичных энергетических ресурсов.

Уходящие из установок тепловые вторичные энергетические ресурсы несут, как правило, значительное количество теплоты. Эта теплота может быть полезно использована двумя способами:

· путем возврата тепла в установку – регенеративное теплоиспользования;

· путем использования его в другой установке – внешнее теплоиспользование.

Схема регенеративного использования теплоты в сушильной установке изображена на рис. 1.1.

Рис.1.1. Регенеративное использование вторичных энергоресурсов. 1 – подогреватель; 2 – сушильная установка; 3 – рекуперативный теплообменник (утилизатор)

Здесь в качестве ВЭР выступает отработавший сушильный агент, теплота которого используется для предварительного нагрева воздуха в рекуперативном теплообменнике – утилизаторе 3.

Регенеративное теплоиспользование приводит к повышению энергетической эффективности установки. Последнюю можно оценить отношением полезно использованной теплоты в сушильной установке 2 к теплоте, подведенной к установке Q_п в подогревателе 1.

Возвращаемая на установку теплота применяется для нагрева:

· жидкого или газообразного топлива;

· воздуха, используемого в процессе горения в качестве окислителя;

· воды, направляемой в котельную установку;

· приточного вентиляционного воздуха;

· сушильного агента;

· технологического сырья и др.

В случае внешнего теплоиспользования теплота ВЭР расходуется на нужды других энергоутилизирующих установок. Примером может служить использование теплоты пароконденсатной смеси, уходящей из сетевого подогревателя для получения пара, направляемого на технологические нужды (рис. 1.2).

В качестве вторичного энергоресурса используется конденсат, поступающий после сетевого подогревателя 2 в конденсатосборный бак 3. Вследствие того, что давление в баке меньше, чем давление насыщения конденсата (конденсат поступает по трубопроводу под высоким давлением), происходит мгновенное вскипание конденсата. Пар вторичного вскипания P_н (инжектируемый паром P_p) подсасывается в паровой эжектор. Далее пар смешанных параметров P_c (P_н < P_c < P_p) идет на технологические нужды или теплоснабжение (отопление, горячее водоснабжение).

Рис.1.2. Внешнее использование вторичных энергоресурсов 1-парогенератор; 2-теплоиспользующий аппарат (сетевой подогреватель); 3-конденсатосборный бак; 4-конденсатоотводчик; 5-паровой эжектор

В некоторых случаях возможно использование ВЭР напрямую, т.е. без теплообменных аппаратов. Например, горячие дымовые газы после разбавления воздухом направляют в сушильную установку. Если же дымовые газы вследствие их загрязненности нельзя применять для сушки материала по требованиям технологического процесса, их направляют в теплообменник для нагрева воздуха, поступающего в сушилку в качестве сушильного агента.

Кроме регенеративного и внешнего теплоиспользования возможно также комбинированное теплоиспользование, когда часть теплоты возвращается в установку, а другая часть утилизируется в другой энергетической или технологической установке.

Дата добавления: 2014-11-29