Обстеження центральної газофракціонуючої установки. Моделювання інтегрованої технологічної схеми, страница 15

К-1 – колона виділення ЕПФ; К-2 – колона виділення ізобутан-бутанової

фракції; К-3 – колона поділу ізобутан-бутанової фракції;

К-4 – колона виділення ізопентан-пентанової фракції

Рисунок 3.6 – Підсхеми колон пропонованого процесу поділу

Моделювання проекту реконструкції ЦГФУ в математичному забезпеченні Unisim Design підтверджує досягнення цільових енергетичних значень.

У результаті впровадження проекту реконструкції установки потужність гарячих утиліт зменшиться на 1961 кВт, а холодних – на 1786 кВт.

Моделювання процесу поділу ШФЛВ за допомогою програмного продукту Unisim Design дозволило уточнити обмірювані потокові дані й одержати відсутні. Використання термодинамічних моделей Unisim Design дозволило розрахувати фізичні властивості, транспортні властивості, фазову рівновагу матеріальних потоків з високою точністю. Це дало можливість скласти таблицю потокових даних, що є цифровим образом процесу, побудувати складові криві й розрахувати енергоефективність установки. У результаті застосування пінч-методів отримана нова система теплообміну й представлена працездатна, економічно вигідна Unisim-модель енерготехнологічної схеми установки ЦГФУ.

4  ІНТЕГРАЦІЯ ТЕПЛОВОГО НАСОСА ДО СХЕМИ

Для правильної інтеграції теплового насоса (ТН) у схему скористаємося великою складовою кривою, що чітко показує можливість використання ТН і служить для визначення його характеристик.

Використовуючи тепловий каскад інтегрованого процесу поділу ШФЛВ, відкладемо величину теплових потоків на температурно-энтальпийной діаграмі, і з'єднавши лініями відкладені значення теплових потоків, одержимо БСК (рисунок 4.1). Крапка, де тепловий потік дорівнює нулю, показує локалізацію пінча. Пінч ділить хіміко-технологічну систему (ХТС) на тепловий стік, що перебуває вище пінча, і теплове джерело, розташований нижче пінча. У пінч-аналізі графік ВСК нижче пінча має назву джереловогу профілю процесу, а вище пінча – профілем стоку процесу.

Для того, щоб упевниться у тому, що велика складова крива побудована правильно, скористаємося програмою «Hint» (рисунок 4.2).

«Hint» являє собою програмне забезпечення для проектування теплообмінних мереж на основі пінч-аналізу. Інтерфейс даної програми зосереджений на тім, щоб одержати ясне подання про поняття методів пінч-аналізу, дає можливість контролювати кожен крок проектування: вибір утиліт, специфікацію теплообмінного устаткування, цільові енергетичні й вартісні значення й оптимізацію теплообмінної мережі.

Побудова ВСК для інтегрованого процесу поділу ШФЛУ при DT_min = 2 °С виявляє додатковий потенціал енергозбереження на ЦГФУ – використання гарячої води для підігріву частини холодних потоків. Розташування такого нагрівання саме доводиться на низ колони К-3. З рисунка видно, що можна застосувати тепловий насос на різниці температур 2  с хладопродуктивністю приблизно 16 МВт, тоді цільові енергетичні значення для гарячих утиліт будуть становити 24151 кВт, а для холодних утиліт – 25026 кВт. Тобто, у цьому випадку, водяний підігрів не знижує потужність, яку необхідно підвести до процесу, але дозволяє використати більше дешеву, чим пару, гарячу утиліту.

Рисунок 4.1 – ВСК інтегрованого процесу поділу ШФЛВ на ЦГФУ

Для колони К-3 була розроблена принципова схема, при якої конденсація пари К-3 і підігрів низу колони буде здійснюватися не за рахунок гарячих і холодних утиліт, а за допомогою інтегрованого в систему вуглеводневого ТН (рисунок 4.3).

Така інтеграція теплового насоса із процесом, дозволяє розмістити ТН поперек пінча, що є економічно найбільш вигідно.

Пари холодоагенту R 600 (бутан) після дефлегматора подаються в компресор, де відбувається їхній стиск до температури, що повинна забезпечити повний випар циркулюючого потоку підігріву К-3. У ребойлері пари R 600 конденсуються й через дроселюючий вентиль надходять на дефлегматор, де забезпечують конденсацію пари К-3 за рахунок тепла випару холодоагенту. Дефлегматор і ребойлер працюють у режимі конденсатор-випарник. Потік пари після дефлегматора конденсується не повністю, тому для повної конденсації після дефлегматора встановлений холодильник.