NATIJALAR VA MUHOKAMA
Optimallashtirish natijalari. 3.1.1. SHRAD jarayonining optimallashtirish natijalari. SHRAD jarayonining Pareto eritmasi to'plami 3-rasmda berilgan bo'lib, u mahsulot pokligi va tiklanishining cheklovlarini qondiradi, bu esa eng kam sonli bosqichlardan tortib, eng kam siqish quvvatigacha bo'lgan barcha dizayn nuqtalarini o'z ichiga oladi.
3-rasm. Etanol / suv aralashmasi uchun SHRAD jarayonining pareto eritmasi to'plami.
4-rasmda shRAD jarayonida kompressorlarning umumiy kuchiga turli sondagi bosqichlarning ta'siri ko'rsatilgan. 4-rasmdan ko'rish mumkinki, bosqichlar sonining o'zgarishi bilan kompressorlarning umumiy quvvati ma'lum bir oralig'ida o'zgarib turadi, natijada energiya sarfi yuqori bo'ladi va energiya sarfi bo'limi past bo'ladi. Turli xil dizayndagi o'zgaruvchilar ostidagi SHRAD tizimi bir xil energiya sarfiga erishishi mumkin, kompressorlarning kamroq energiya sarfi ko'proq afzalliklarga ega.
5-rasmda bosqichlar soni va ovqatlanish joyi o'rtasidagi munosabatlar ko'rsatilgan. 5-rasmda ko'rsatilgandek, mahsulot pokligi va tiklanishini qondirish sharoitida, ozuqa joylashuvi asosan to'rtinchi bosqichga yaqin azeotrop distillash ustunidagi bosqichlar sonining o'zgarishi bilan barqaror edi. Qayta tiklash ustunidagi bosqichlar soni o'zgarganda, ozuqa joylashuvi asosan oltinchi bosqichda barqaror edi. Shunday qilib, bosqichlar soni o'zgarganda ovqatlanish joyi nisbatan barqaror edi.
SHRAD jarayonining TAC pareto eritmasi setkasi asosida hisoblab chiqildi. 6-rasmda ikki kompressorning siqish nisbati bilan SHRAD jarayonining TAC o'zaro munosabati ko'rsatilgan. 6-rasmda ko'rsatilganidek, TAC
4-rasm. Azeotrop distillash ustunidagi ( C1) va benzolni tiklash ustunidagi (C2) bosqichlar sonining umumiy kompressor kuchiga ta'siri.
kompressor komp1 ning siqish nisbati oshganda SHRAD tizimining tez sur'atlar bilan o'sishi ta'qiqlandi. Kompressor Comp2 ning siqish nisbati o'zgarganda TAC tobora o'zgarib bordi. Shuning uchun, kam siqish nisbati bilan ishlaydigan kompressorli Comp1 yanada foydalidir. Bundan tashqari, bosqichlar soni va kompressor Comp2 ning siqish nisbati o'rtasida raqobatli munosabatlar mavjud bo'lganda, ta'siri ta'siri asosan TATga qaratilishi kerak, bosqichlarning kamroq soniga ega bo'lgan amalga oshiriladigan yechim tanlanishi kerak.
ShRAD jarayonining iqtisodiy va atrof-muhitdagi ishtiroki uchun uchta umumiy qo'llaniladigan baholash indeksi, TAC, termodinamik samaradorlik (η) va CO2 emissiyasi (PCO2) ishlatiladi.7-rasmda SHRAD jarayoni uchun belgilangan Pareto yechimining har bir dizayn nuqtasida baholash indekslari o'rtasidagi munosabatlar ko'rsatilgan. Tizimning TAC-si past bo'lganda, karbonat angidrid chiqindilari ham past, termodinamik samaradorlik yuqori bo'ladi. Har bir dizayn nuqtasining taqsimlanishi diagonal bo'ylab konsentratsiyalanadi. Bundan tashqari, uchta ijro baholash indeksi orasida nisbiy munosabat ko'rsatiladi.
3.1.2. Ishlashni baholash va taqqoslash. 7-rasmda ko'rsatilgandek, TAC hisoblash natijalariga, termodinamik samaradorlikka va CO2 emissiyasiga mos keladi, Pareto eritmasi to'plamida to'g'ri loyihalash nuqtasi mavjud. SHRAD jarayonining ushbu dizayn nuqtasi uchun termodinamik samaradorlik eng yuqori va TAC va karbonat angidrid chiqindilari eng past hisoblanadi. Belgilangan loyihalash punktidagi CAD va SHRAD jarayonlarining parametrlari va massa balansi mos ravishda 5-jadval va 6-jadvalda keltirilgan.
7-jadvalda CAD va SHRAD jarayonlarining batafsil xarajatlar taqsimoti keltirilgan. 7-jadvalda ko'rsatilganidek, an'anaviy azeotrop distillash (CAD) bilan taqqoslaganda, SHRAD ning TAC 3 yil to'lov muddati bilan 12% ga oshiriladi. To'lov muddatlari 5 yil 8 yil bo'lganda, SHRAD ning TAC-ni mos ravishda 28,02% va 39,55% ga tejash mumkin. Shunday qilib, shuni ko'rish mumkinki, kapitalni qaytarish muddatini ko'paytirish bilan SHRAD jarayoni tomonidan ko'proq TAC saqlanib qoladi. Buning asosiy sababi kompressorlarni distillyatsiya tizimiga qoʻllash orqali kapital investitsiya xarajatlari sezilarli darajada oshadi. Biroq, o'z-o'zidan issiqlikni tiklash texnologiyasini qo'llash orqali katta energiya tejashga erishish mumkin, bu
5-rasm. Bosqichlar soni va ovqatlanish joylari o'rtasidagi munosabatlar.
6-rasm. ShRAD jarayonining TAC ga siqish nisbatlarining ta'siri.
7-rasm. SHRAD jarayonida Pareto frontining TAC o'rtasidagi munosabati, termodinamik samaradorlik va CO2 emissiyasi.
investitsiya xarajatlarining oshishi natijasida yuzaga keladigan salbiy ta'sirlarni qoplashi mumkin. Shuning uchun, SHRAD dizayni uzoq vaqt ichida yaxshiroq iqtisodiy foyda uchun ko'rib chiqilishi mumkin.
5-jadval. CAD va SHRAD jarayonlari parametrlari
CAD jarayoni
|
SHRAD jarayoni
|
parametr
|
C1
|
C2
|
|
C1
|
C2
|
operatsion bosim (atm)
|
2
|
1
|
|
2
|
1
|
yuqori harorat (° C)
|
84.6
|
66.0
|
|
83.8
|
77.0
|
past harorat (°C)
|
99.6
|
101.1
|
|
99.5
|
100.3
|
reflyuks nisbati
|
0.966
|
0.116
|
|
1.065
|
0.168
|
bosqichlari soni
|
28
|
17
|
|
30
|
13
|
ovqatlanish joyi
|
8
|
9
|
|
4
|
6
|
entrainerni oziqlantirish joyi
|
1
|
|
|
1
|
|
qayta ishlanadigan joyni oziqlantirish
|
1
|
1
|
oqim
|
|
|
|
|
|
kondensator vazifasi (kW)
|
−3192,96
|
−1572,54
|
−2078,34
|
−488,13
|
qayta ishga tushirish vazifasi (kW)
|
3151.53
|
1720.98
|
3044.37
|
279.76
|
oldindan issiqlik uzatish (kW)
|
|
|
|
1457.10
|
kompressor kuchi (kW)
|
|
-
|
533.73
|
250.18
|
etanol / suv pokligi
|
99.90
|
99.26
|
99.91
|
99.31
|
(mol %)
|
|
|
|
|
|
8-jadvalda belgilangan loyihalash punktida CAD va SHRAD jarayonlarining termodinamik samaradorligi va CO2 emissiyasi qisqacha bayon etilgan. 8-jadvalga ko'ra SHRAD jarayonining termodinamik samaradorligi va CO2 emissiyasi mos ravishda 24,56% va 567,53 kg/soatni tashkil etadi. CAD jarayoni bilan taqqoslaganda, yo'qolgan ish va SHRAD jarayonining CO2 emissiyasi mos ravishda 49,63 va 51,73% ga kamaydi. Bu o'z-o'zini issiqlikni tiklash texnologiyasining joriy etilishi CAD jarayoniga sezilarli iqtisodiy va atrof-muhitga foyda keltirishini ko'rsatdi.
Dinamik boshqaruv. 3.2.1.SHRAD jarayonining dinamik xususiyatlari. SHRAD tizimining dinamik modelida operatsiya bosimi kompressor tomonidan boshqariladi, so'ngra SHRAD tizimining dinamik xususiyatlarini tahlil qilish uchun ozuqa oqimi va ozuqa kompozitsiyasi tebranishlari joriy etiladi.8-rasmda SHRAD tizimiga ozuqa oqimi tebranishlarini kiritgandan so'ng mahsulot pokligining dinamik javoblari ko'rsatilgan. Rasmda ko'rsatilgandek 8, ozuqa oqimi 10% ga oshganda, etanol tozaligi pasayib, 6 soat atrofida barqarorlashdi va u 99,86% belgilangan qiymatdan past edi. Suvning tozaligi ozuqa oqimining oshishi bilan ortadi va 4 soat atrofida barqaror qiymatga etadi. Oziq-ovqat oqimi 10 foizga kamayganda, etanolning tozaligi sezilarli darajada pasaydi, keyin asta-sekin oshdi va
6-jadval. Optimallashtirilgan CAD va SHRAD jarayonlari uchun massa balansi
|
birliklar
|
etanol/ suv
|
makiyaj
|
etanol
|
suv
|
CAD jarayoni
|
|
|
|
|
|
etanol
|
mol/mol
|
0.85
|
0
|
0.9990
|
0.0074
|
suv
|
mol/mol
|
0.15
|
0
|
0.0002
|
0.9926
|
benzol
|
mol/mol
|
0
|
1
|
0.0008
|
iz
|
umumiy miqdori
|
kmol/soat
|
100
|
0.07
|
84.9841
|
15.0859
|
SHRAD jarayoni
|
|
|
|
|
|
etanol
|
mol/mol
|
0.85
|
0
|
0.9991
|
0.0069
|
suv
|
mol/mol
|
0.15
|
0
|
0.0001
|
0.9931
|
benzol
|
mol/mol
|
0
|
1
|
0.0008
|
iz
|
umumiy miqdori
|
kmol/soat
|
100
|
0.07
|
84.9728
|
15.0973
|
7-jadval. An'anaviy Azeotrop distillyatsiya va SHRAD jarayonining xarajatlar taqsimoti
o'rnatilgan ustunli qobiqlarning narxi (103$) 816.68 765.92
o'rnatilgan ustun tovoqlari narxi (103$) 22.11 20.55
20% tomonidan mahsulot o'zgarishining haddan tashqari ko'tarilib ketishi kattaroq, barqarorlik vaqti uzoqroq bo'ladi va etanol tozaligi belgilangan qiymatga javob bermaydi. Suv tarkibi 10% ga kamaytirilsa, etanol tozaligi keskin pasayadi va keyin belgilangan qiymatga yaqin ko'tariladi. Biroq, suv tarkibi 20% ga kamaytirilsa, etanol mahsulotining o'zgarish tendentsiyasi bir xil
o'rnatilgan reboilatorlar / issiqlik almashinuvchilar narxi (103 $)
419.71 585.53
10% ni tashkil qiladi, ammo haddan tashqari ko'tarilish kattaroq va eng past nuqta 90.0% dan past. Suv tarkibining o'zgarishi kam
o'rnatilgan kondensator / so'ndirgich narxi (103 $) 504.66 158.21
o'rnatilgan kompressor narxi (103$) 1759.08
umumiy kapital narxi (103 $) 1763.16 3289.29
bug 'narxi (yiliga 103 $) 1083.13
sovutish suv narxi (103 $/ yil) 10.42 1.58
elektr energiyasi narxi (103 $/ yil) 381.54
umumiy operatsion xarajat (yiliga 103 $) 1093.55 383.12
suv mahsulotining tozaligiga ta'sir qiladi va u bo'lishi mumkin
tebranishlardan so'ng belgilangan qiymatda barqarorlashadi.
Shakllar 8 va 9-da ko'rsatilgandek, ozuqa oqimi oshganda, etanol mahsulotining tozaligi talablarga javob bera olmadi. Oziq-ovqat tarkibi oshganda, etanol va suvning tozaligi talablarga javob bera olmadi. Oziq-ovqat gullari va tarkibi odatda buzilib ketishiga olib keladi
3 yil kapitalni qaytarish muddati (103 $ / yil) bilan TAC
5 yillik kapitalni qaytarish muddati (103 $ / yil) bilan TAC
8 yil kapitalni qaytarish muddati (103 $ / yil) bilan TAC
1681.27
(0%)
1446.182
(0%)
1313.95
(0%)
1479.55(12.0%)
1040.978
(28.02%)
794.28 (39.55%)
mahsulot poklik o'zgarishi va belgilangan qiymati tiklash qiyin qiladi katta haddan tashqari ko'lamli ishlab chiqarish.Shuning uchun mahsulot sifatini ta'minlash uchun SHRAD tizimiga samarali boshqaruv tuzilmasini joriy etish zarur.
|
