Процес концентрування фосфорної кислоти методом екстракції, страница 9

Температури гарячих і холодних потоків поділяють температурну вісь на 11 інтервалів, як це показано на рис. 5.6.

Рисунок 5.6 – Розподіл температурної осі, у межах якої відбувається процес

Після розрахунку  для кожного інтервалу отримаємо наступні значення:

= 5, = 56, = 11, = 6, = 4,

= 1, = 27, = 5, = 2, = 3, = 10.

Маючи значення різниць температур для кожного інтервалу та значення теплоємностей кожного потоку, можна розрахувати кількість теплоти для кожного інтервалу. Попередньо визначимо теплоти фазових переходів процесу:

= 1562.8 кВт.

= 5357.8 кВт.

Значення теплоємностей і теплоти фазових переходів гарячих потоків у розрахунках беруться з мінусом, а холодних потоків – з плюсом.

                                                                               (5.14)

 = 18.56 * 5 = 92.8 кВт.

                              (5.15)

 = (– 18.56 – 18.13 + 18.56) * 56 = –1015.28 кВт.

 (5.16)

= (– 18.34 – 18.56 – 18.13 + 18.56) * 11 = – 401.17 кВт.

                       (5.17)

 = (– 18.34 – 18.56 – 18.13 + 18.56 + 1303.33) * 6 = 7601.16 кВт.

         (5.18)

 = (– 18.34 – 18.56 – 18.13 + 18.56) * 4 = – 145.88 кВт.

        (5.19)

 = (– 18.34 – 18.56 – 9.23 – 18.13 + 18.56) * 1 = – 45.7 кВт.

 (5.20)

 = (– 18.34 – 18.56 – 9.23 – 6.07 – 18.13 + 18.56) * 27 – 1562.8 =

         = – 2960.59 кВт.

        (5.21)

 = (– 18.56 – 9.23 – 4.73 – 18.13 + 18.56) * 5 = – 160.45 кВт.

         (5.22)

 = (– 18.56 – 9.23 – 12.05 – 18.13) * 2 – 5357.8 = –5473.74 кВт.

 (5.23)

 = (– 18.56 – 9.23 – 12.05 – 18.13) * 3 = – 173.91 кВт.

                                                  (5.24)

 = (– 9.23 – 12.05) * 10 = – 212.8 кВт.

Отримані дані використаємо, щоб побудувати каскад, як показано на рис. 5.7:

Рисунок 5.7 – Побудування пінчу в інтегрованому процесі методом каскаду

Точкою пінчу обирається точка з температурою 74.5, тому що має найбільше значення  з мінусом. Праворуч на рис. 5.7 показані перераховані кількості теплоти, які потребує процес, звідки видно, що найменша кількість гарячих утиліт становить = 6.3 МВт, а найменша кількість холодних утиліт становить = 9.2 МВт.

Температури пінчу для холодних потоків і гарячих потоків:

= 74.5 + 2.5 = 77

= 74.5 – 2.5 = 72

Використовуючи отримані дані, можна побудувати складові криві інтегрованого процесу концентрування фосфорної кислоти (рис. 5.8).

Рисунок 5.8 – Складові криві інтегрованого процесу

Гарячі утиліти зменшуються приблизно 6 МВт, а холодні – до 9 МВт. Потужність рекуперації збільшилась до 4 МВт. Це означає, що потенціал енергозбереження за гарячими утилітами складає 2.75 МВт, а за холодними утилітами – 2.8 МВт.

Різниця у зазначених величинах з’являється внаслідок того, що при зменшенні гарячих утиліт зменшується кількість пари, що споживається, отже, зниження холодних утиліт відбувається як за рахунок збільшення рекуперації, так і за рахунок зменшення довжини гарячої складової кривої.

Повний розрахунок процесу наведений у додатку В (програма розрахунку MathCad).

5.4 Визначення енергозберігаючого потенціалу каскадним методом для процесу без проміжного теплоносія

Для визначення можливого потенціалу енергозбереження під час використання схеми процесу без проміжного теплоносія будуються складові криві для процесу концентрування фосфорної кислоти з   для теплообмінної мережі, яка дорівнює 5.

 = 2.5, з урахуванням цього значення і відсутності проміжного теплоносія, збудуємо нову таблицю потокових даних (Таблиця 5.4).

Таблиця 5.4 – Система потоків інтегрованого процесу з урахуванням значення