Обстеження центральної газофракціонуючої установки. Моделювання інтегрованої технологічної схеми, страница 9

2.5  Застосування великої складової кривої у пінч-аналізі

У пінч-аналізі найбільш підходящим інструментом для розуміння взаємодії утиліт із процесом є «Велика складова крива» (ВСК) [23]. При побудові звичайної складової кривої існує одна велика незручність, а саме, розрив складових кривих та їхнє перемальовування. У тому випадку, якщо необхідно розмістити велику кількість різних утиліт, це може привести до сильного забруднення малюнка, помилкам і множинним перевіркам.

Велика складова крива будується за допомогою теплового каскаду, який одержується в алгоритмі табличної задачі. Для побудови теплового каскаду спочатку робиться зрушення складових кривих, гаряча складова крива зрушується на ∆T_min/2 униз, а холодна – на цю же величину нагору. Обчислюються зрушені температурні інтервали й розраховується загальний тепловий баланс у цих інтервалах. Отримані значення теплового балансу каскадируются вниз від інтервалу до інтервалу, починаючи з найбільших температур. Потім каскад коректується так, щоб потоки теплоти між температурними інтервалами не були, принаймні, негативними. У результаті визначається локалізація пінча й цільові значення для утиліт.

Якщо на температурно-ентальпійній діаграмі відкласти величини теплових потоків і з'єднати лініями відкладені значення, то одержимо велику складову криву.

2.6  Використовування низькопотенціального тепла

Вишукування ефективних способів утилізації низькопотенціального тепла є важливим резервом економії палива й енергії на нафтопереробних установках. Відомі способи можна умовно розділити на способи прямого використання тепла й способи із застосуванням проміжних схем або пристроїв.

Прикладом прямого використання низькопотенціального тепла служить утилізація тепла пародистиллятного потоку з верху ректифікаційних колон установок первинної перегонки нафти. На рисунку 2.1 наведена схема використання тепла пари з верху колони, розроблена фірмою Pullman-Kellogg [24]. Для збільшення температурного потенціалу потоку, що утилізується, температуру верху колони підвищують, і при цій температурі паровий потік конденсується в кількості, необхідному для зрошення колони. Частина пара, що не сконденсувалася, залишає рефлюксну ємність і прохолоджується, віддаючи своє тепло при більш низькій температурі спочатку в теплообмінниках, а потім у холодильниках. У результаті цього виключаться нераціональна втрата тепла, пов'язана з переохолодженням усього потоку парового дистиляту до 50 °С. Ступінь утилізації тепла на 75 % вище, ніж при традиційній схемі. Запропоновану схему можна використовувати в процесі каталітичного крекінгу.

Фірмою United Refining [24] запропонована схема, що передбачає паралельну подачу холодної нафти в усі апарати, що обігрівають гарячими продуктовими потоками. При цьому нафта по теплообмінниках розподіляється пропорційно водяним еквівалентам гарячих потоків. Ця схема дозволяє нагріти нафту до високих температур і практично позбутися від продуктових холодильників у результаті контакту з холодною нафтою.

Низькопотенціальне тепло технологічних потоків може бути використане для теплофікації приміщень. Кількості тепла, що утримується в продуктових потоках, які скидають, з надлишком вистачає для забезпечення потреб опалення й вентиляції всього заводу. Розгляд графіка зміни температури мережної теплофікаційної води від тепло-електро централі (ТЕЦ) для заводу, розташованого в середній смузі країни, показує, що при температурах навколишнього середовища мінус 12 °С необхідна температура води в трубопроводі, що подає, не перевищує плюс 110 °С. Це означає, що пародистиллятне тепло установок АТ й АВТ можна використати для вироблення теплофікаційної води при температурі навколишнього середовища до мінус 12 °С.

1 – ректифікаційна колона; 2 – сировинний теплообмінник;

3 – рефлюксна ємність; 4 – холодильники; 5 – ємність;

I – парі головного продукту; II – рефлюкс; III – продукт із установки