Разработка энергосберегающей технологии ректификации циклических углеводородов (стр. 8 из 13)

Рис.26. Зависимость энергозатрат от расхода ЭА при температуре 800С.

Далее мы проделали подобную процедуру для каждого значения температуры ЭА и различного положения тарелок питания, в результате мы определили оптимальный расход экстрактивного агента. При этом для каждого набора параметров фиксировали энергозатраты на разделение. Результаты расчета приведены в таблице 8.

Таблица 8. Зависимость величины оптимального расхода ЭА от его температуры и положения тарелок.

NЭА/NF	Опт. расход ЭА, моль/час		Энергозатраты, ГДж/час
Тэа=1000С
3/8	70	3. 20	1.146	9.493
3/9		1.13	1,133	9.901
3/10		1.13	1,136	9.901
4/8		1. 19	1, 195	9.971
4/9		1.15	1,148	9.917
4/10		1.14	1,140	9.903
Тэа=900С
3/8	70	2.06	1.146	9.493
3/9		2.35	1.134	9.480
3/10		2.00	1.136	9.483
4/9		2.07	1.147	9.493
4/10		2.03	1.139	9.485
4/11		2.04	1.1478	9.493
Тэа=800С
3/8	70	1,54	1.146	9.493
3/9		1,53	1.134	9.480
3/10		1.53	1.136	9.483
4/9		1,55	1.147	9.492
4/10		1,54	1.139	9.485
4/11		1,53	1.147	9.493
Тэа=700С
3/8	70	0.98	1.145	9.492
3/9		0.94	1.133	9.481
3/10		0.93	1.136	9.483
4/9		0.99	1.146	9.491
4/10		0.95	1.136	9.494
4/11		0.96	1.147	9.493
Тэа=600С
3/8	70	0.11	1.182	9.535
3/9		0.08	1.174	9.529
3/10		0.07	1.171	9.528
4/9		0.10	1.182	9.535
4/10		0.07	1.175	9.530
4/11		0.07	1.172	9.528

Как видно из таблицы 8, минимальные энергозатраты в кипятильниках колонн обеспечиваются при следующих значениях рабочих параметров:

температуре подачи ЭА 80-900С;

расходе ЭА 70 кмоль/час;

уровнях подачи экстрактивного агента и исходной смеси на 3 и 9 тарелки соответственно.

В таблице 9 приведены обобщенные данные зависимости энергозатрат на разделение от температуры экстрактивного агента при его оптимальном расходе.

Таблица 9. Зависимость энергозатрат от расхода ЭА при разных температурах подачи ЭА.

Т ЭА, 0С	Опт. расход ЭА, кмоль/час	RЭК	Энергозотраты, ГДж/час
			QЭК
100	70	1.13	1,136	9.901
90	70	1.35	1.134	9.480
80	70	1,53	1.133	9.480
70	70	0.94	1.133	9.481
60	70	0.07	1.171	9.528

В общем, с уменьшением температуры экстрактивного агента флегмовое число уменьшается. Минимальные энергозатраты наблюдаются при расходе 70 кмоль/час и температуре подачи ЭА 900С.

Таким образом, нами были найдены оптимальные параметры работы экстрактивной колонны: температура подачи анилина в колонну, расход экстрактивного агента, уровень ввода ЭА и исходной смеси. Далее, при фиксированных параметрах экстрактивной колонны, мы определили тарелку питания в колонне регенерации анилина. Результаты расчета приведены в табл.10.

Таблица 10. Оптимальное положение тарелки питания в колонне регенерации А.

NF	Энегозатраты, ГДж/ч
8	9.480
9	9.480
10	9.470
11	9.481

Затем, при закрепленных оптимальных параметрах экстрактивного комплекса, мы определили тарелку питания в колонне выделения этилбензола. Результаты представлены в табл.11.

Таблица 11. Оптимальное положение тарелки питания в колонне выделения этилбензола

NF	Энегозатраты, кДж/ч
13	8.909
14	8.896
15	8.781
16	8.888

Таким образом, оптимальными рабочими параметрами схемы 3 состоящей из двухотборных колонн являются следующие:

· температура подачи анилина в колонну ЭР – 90 0С;

· расход экстрактивного агента – 70 кмоль/час;

· для колонны экстрактивной ректификации: уровень ввода ЭА – 3 т. т., исходной смеси – 9 т. т.;

· для колонны регенерации ЭА: уровень ввода питания – 10 т. т.;

· для колонны выделения ЭБ: уровень ввода питания – 15 т. т.

Определение оптимальных рабочих параметров схемы, содержащей сложную колонну с боковой секцией

Разделение смеси циклогексан – бензол – этилбензол с использованием анилина в качестве экстрактивного агента возможно в схемах, содержащих сложные колонны с боковыми секциями. Выше была проведена процедура синтеза таких схем и получено пять работоспособных структур. С целью выявить наименее энергоемкий из них, нами была проведена параметрическая оптимизация полученных вариантов разделения. В результате при фиксированных температуре, давлении и составе исходной смеси и качестве продуктовых потоков была определена совокупность параметров (температура, расход и уровень ввода экстрактивного агента, количество и уровень бокового отбора, положение тарелок питания колонн технологической схемы), которые обеспечивают минимальные энергозатраты. Для всех технологических схем, включающих сложные колонны с боковыми секциями, этапы оптимизация идентичны. В связи с этим представим полную процедуру нахождения оптимальных параметров для одной структуры, принципиальная схема которой приведена на рис.27.

Исходная смесь подается в середину колонны К1, где в качестве куба выделяется ЭБ. Остальная смесь поступает в середину сложной колонны К2, а экстрактивный агент (анилин) подается наверх этой колонны. Дистиллятом является практически чистый циклогексан. Ниже точки питания в паровой фазе отбирается поток, который направляют в боковую исчерпывающую секцию К3, продуктом которой является бензол. Кубовый продукт сложной колонны представляет собой практически чистый анилин, который смешивают с небольшим количеством свежего экстрактивного агента и направляют на рецикл в сложную колонну.

Рис.27. Схема экстрактивной ректификации смеси циклогексан – бензол – этилбензол, содержащая сложную колонну с боковой укрепляющей секцией.

Все расчеты проводили на 100 кмоль/ч исходной смеси состава ЦГ: Б: ЭБ = 10: 80: 10%мол. Качество продуктовых фракций задавали равным 95%мол., регенерированного анилина – 99,9%мол. Все аппараты технологической схемы работают при давлении 0,3 кг/см2. Эффективность сложной колонны в данном случае составляет 30 т. т., боковой секции – 10 т. т., колонны регенерации – 20 т. т.

Первоначально было исследовано влияние на энергозатраты температуры подачи экстрактивного агента при закрепленном соотношении исходная смесь: ЭА = 1: 2 и фиксированном количестве отбора в боковую секцию 87 кмоль/ч. При этом для каждого значения температуры агента определили оптимальное положение тарелок подачи в колонну исходной смеси и ЭА и тарелки отбора в боковую секцию. Результаты расчетов приведены в табл.12.

Таблица 12. Зависимость энергозатрат от температуры подачи в колонну ЭА. Соотношение F: ЭА = 1: 2; количество отбора в боковую секцию – 87 кмоль/ч

ТЭА, °С	NЭА/NF/NБО		RБС	Тепловые нагрузки, ГДж/час
					QкондБС
60	4/14/22	0.01	0.08	-3.115	-0.265	10.056
	4/14/23	0.01	0.08	-3.115	-0.265	10.055
	5/13/22	0.01	0.08	-3.115	-0.265	10.055
70	4/14/22	0.06	0.07	-3.128	-0.290	9.7921
	4/14/23	0.07	0.07	-3.129	-0.290	9.7911
	5/13/22	0.06	0.07	-3.128	-0.290	9.7912
	5/13/23	0.07	0.07	-3.129	-0.290	9.7911
	5/14/22	0.06	0.07	-3.128	-0.290	9.7912
	5/14/23	0.07	0.07	-3.129	-0.291	9.7912
	5/15/22	0.06	0.07	-3.128	-0.290	9.7911
	5/15/23	0.07	0.07	-3.129	-0.291	9.7912
	6/14/22	0.06	0.07	-3.128	-0.291	9.7912
	6/14/23	0.07	0.07	-3.129	-0.291	9.791
80	4/14/22	0.15	0.07	-3.145	-0.327	9.517
	4/14/23	0.15	0.07	-3.145	-0.327	9.512
	5/13/22	0.15	0.07	-3.144	-0.326	9.513
	5/13/23	0.15	0.07	-3.145	-0.327	9.514
	5/14/22	0.15	0.07	-3.144	-0.326	9.513
	5/14/23	0.15	0.07	-3.145	-0.327	9.513
	5/15/22	0.15	0.07	-3.144	-0.326	9.513
	5/15/23	0.15	0.07	-3.145	-0.326	9.513
	6/14/22	0.15	0.07	-3.144	-0.327	9.513
	6/14/23	0.15	0.07	-3.145	-0.327	9.513
90	4/14/22	1. 19	0.08	-3.151	-0.556	9.405
	4/14/23	1. 20	0.08	-3.151	-0.558	9.406
	5/13/22	1. 20	0.08	-3.151	-0.555	9.404
	5/13/23	1. 20	0.08	-3.151	-0.556	9.405
	5/14/22	1. 19	0.08	-3.151	-0.554	9.403
	5/14/23	1. 20	0.08	-3.151	-0.556	9.404
	5/15/22	1. 19	0.08	-3.151	-0.554	9.403
	5/15/23	1. 20	0.08	-3.151	-0.555	9.404
	6/14/22	1. 19	0.08	-3.151	-0.554	9.403
	6/14/23	1. 20	0.08	-3.151	-0.555	9.404

Продолжение.