Barqaror holat simulyatsiyasi. 2.1.1. Barqaror-holat
1-rasm. An'anaviy azeotrop distillash jarayonining oqim jadvali.
qayta tiklash ustuni (C2). Azeotrop distillash ustunida ikki qayta ishlangan oqim mavjud, ya'ni dekanterdan ajratilgan organik fazali oqim va mahsulot C2 ustunining yuqori qismidan.
1-rasmda ko'rsatilganidek, C1 ustuni stripper, decanter va issiqlik almashinuvchi modellari kombinatsiyasi bilan simulyatsiya qilinadi, C2 ustuni esa Aspen Plusdagi Radfrac modeli bilan simulyatsiya qilinadi. Suyuq etanol/suv aralashmasi C1 ustuniga boqiladi. C1 ustunining bosqichlari 30 ga belgilangan. Dekanterdan ajratilgan organik faza va C2 ustunining distillatini entrainerni ta'minlash uchun C1 ustunining yuqori qismiga qayta ishlanadi.
An'anaviy Azeotrop Distillyatsiyaning simulyatsiyasi.
yangi
aralashmasi
uchinchi bosqichga kiradi. ning bosimi
etanol / suv aralashmasini ajratish uchun entrainer azeotropning umumiy tekshirish printsipiga javob berishi kerak. Benzol,23 −25 n- pentan,26 sikloheksan,27,28 va izooktan29 odatda entrainer sifatida qabul qilinadi, ular orasida benzol va sikloheksan keng qo'llaniladi. Shuni ta'kidlash kerakki, benzol atmosferaga osongina kirib oladi va qayta ishlash uchun qo'shimcha energiya kerak. Bundan tashqari, benzol toksikoz masalalari tufayli atrof muhitga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Bu erda biz benzolni entrainer sifatida tanlaymiz, asosan bizning tekshiruvimiz Kansha va boshq.,30 tadqiqotlariga asoslanganligi sababli ular SHRD jarayonini taklif qilishdi va benzolni qabul qilishdi
etanol suvsizlanish uchun entrainer sifatida. Ushbu maqolada em-xashak miqdori 100 kmol/ soat, 85,0 / 15,0 mol % etanol / suv tarkibi va 77,0 ° S harorat.Ikki mahsulot xususiyatlari quyidagicha bo'lishi belgilangan: etanol mahsulot 99,9 mol% poklik va suv mahsulotida etanol nopoklik 0,8 mol % dan ortiq emas. UNIQUAC modeli o'rganish / suv / benzol tizimining ideal bo'lmagan gaz - suyuqlik xatti-harakatlarini tasvirlash uchun qabul qilinadi va 1-jadvalda UNIQUAC modelining ikkilik interaktiv parametrlari ko'rsatilgan.
1-rasmda etanol / suv aralashmasi ajratish uchun an'anaviy azeotrop distillashning oqim jadvali ko'rsatilgan bo'lib, u azeotrop distillash ustuni (C1) va benzolni o'z ichiga oladi
azeotrop distillash ustuni 2 atm o'rnatilgan, chunki ustki bug 'liniyasida nazorat qilish vana kerak. C1 (99,6 ° C) ustunining pastki qismidan 99,9 mol % etanol olinadi va C1 ning yuqori qismidan (84,6 ° C) bug '40,0 ga sovutish uchun sovutish uchun sovutgichga siqib qo 'yildi Keyinchalik decanterga kirgan °C . Ikkala mahsulotda ham oz miqdorda benzol yo'qolganligi sababli , 25 ° C da oz miqdordagi suyuq benzol qo'shildi va reflux organik fazasi bilan aralashtirildi. C2 ustuni uchun bosqichlar soni 16 ta. Dekanterdan ajratilgan suv fazasi C2 ustunining to'rtinchi bosqichiga kiradi va C2 ustunining pastki qismidan 99,26 mol % suv olindi.
2.1.2. SHRAD jarayonining barqaror-davlat simulyatsiyasi. An'anaviy azeotrop distillash jarayonida C1 ustunining yuqori va pastki qismi orasidagi temper- ature farqi 15 °C, yuqori (66,0) orasidagi harorat farqi
°C) va C2 ustunining pastki qismi (101,0 °C) 35 °C ga teng. Shuning uchun, C1 va C2 dan yuqori bug 'past haroratli issiqlik manbai sifatida qayta ishlanishi mumkin. Kansha va boshq., 30 ishlarida ular ustunlar va oraliq preheater individual issiqlik integratsiyasi uchun uchta individual kompressorni qo'llashdi. Biroq, uchta kompressorning joriy etilishi bunday distillash ustunlarini loyihalashtirish va ishlashni yanada murakkablashtiradi, shuningdek, an'anaviy distillash jarayoniga qaraganda kapital xarajatlarining sezilarli darajada oshishiga olib keladi. Shuning uchun,
azeotrop distillash tizimining iqtisodiy foydasi va strukturaviy soddaligini e'tiborga olib, shRAD dizayni bizning tadqiqotimizda taklif etiladi. Bu loyiha nafaqat reboilerning energiya sarfini kamaytirishni ko'zda tutadi, balki operatsion xarajatlarni yanada kamaytirish uchun ozuqaning oldindan qizib ketishini ham hisobga oladi.2-rasmda SHRAD jarayonining oqim jadvali ko'rsatilgan.An'anaviy azeotrop distillash bilan solishtirilganda
Bu erda operatsion xarajat energiya sarfini, asosan bug ', sovutish suvi va elektr energiyasi kabi kommunal xarajatlarni o'z ichiga olgan. Kapital investitsiya asosan ustun qobig'i, teplovoz, issiqlik almashinuvchi, kompressor va boshqalarni o' z ichiga oladi.T – qaytarish davri. Ushbu o'rganishda kapitalni qaytarish muddati 8 yil, ish vaqti esa 8000 soat / yil deb taxmin qilingan. 2-jadvalda tegishli narxlar keltirilgan.
2-jadval. TAC hisoblash uchun tegishli narxlar
yordamchi
past bosim bug ' (160 °C, 5 barabar) 7.78 $ / GJ
sovutish suv 0.354 $ / GJ
elektr energiyasi 6.9 $ / GJ
sabab
benzol 13.22 $/kg
2-rasm. SHRAD jarayonining oqim jadvali.
jarayoni, bu jarayonga ikkita kompressor (Comp1 va Comp2) kiritilgan. 2-rasmdagi SHRAD jarayonining ozuqaviy va mahsulot sharoitlari an'anaviy azeotrop jarayonga mos keladi. Dekanterga kirishdan oldin, C1 ustunining eng yuqori bug ' (83,8 ° C) avval kompressor tomonidan adiabatik ravishda siqiladi va keyin pastki bug 'bilan issiqlik almashadi
Seader va boshq.35 distillyatsiya tizimlarining energiya iqtisodiyotini baholashda qo'llaniladigan termodinamik samaradorlik η taklif qildi. Termodinamik samaradorlikni eq 2 bilan ifodalash mumkin:
ning = Wmin
LW + Wmin (2)
Wmin (kJ / h) va LW (kJ / h) mos ravishda eng kam ajratish ishlari va yo'qotish ishlari bo' lgan joyda va Wmin quyidagicha ifodalanishi mumkin:
C1. Issiqlik almashinuvidan so'ng oqim siqiladi va dekanterga kirishdan oldin sovutiladi. Organik fazo
Wmin =
∑ nb −
∑ nb
dekanterdan ajralib chiqqan va qo'shimcha benzol aralashib , C1 ning birinchi bosqichiga aylanib ketgan. Dekantdan suvli faza ozuqa oqimi sifatida C2 ga qizdiriladi. C2 ning eng yaxshi bug ' (77,0 ° C) siqilgan va C2 reboiler uchun issiqlik manbai sifatida ishlatiladi. Shundan so'ng, oqim hali ham yuqori haroratga ega va u ozuqani yanada isitish uchun ishlatiladi
tizimdan chiqish tizimga kirish (3)
| 