Возможные источники экономии энергии. Астатическое регулирование давления, страница 3

Рис. 1.5.4. Эта система автоматически регулирует подвод тепла при изменении давления, благодаря чему экономия энергии осуществляется без ущерба для качества продукта.

АС - автоматический регулятор

Среднее снижение количества подводимого тепла (экономия) составляет 1,17%/°С  снижения температуры  окружающей  среды. Фактический  опыт эксплуатации   обычно подтверждает  эти оценки.

Обычно снижение давления может  привести  колонну  к режиму захлебывания.   Однако в промышленной практике температура вскипания,  требуемая для поддержания постоянного разделения,   больше снижается с  понижением  давления,  чем расчетная  точка       захлебывания.   Пентаноотгонная колонна  работает  в режиме,   более удаленном от точки   захлебывания при  давлении  96,6   кПа,  чем  при давлении  262,2 кПа.  Эта разница возрастает для более легких углеводородов.  Однако регулирование температуры  вскипания по возмущению давления в колонне  необходимо для предотвращения условий временного захлебывания  в колоннах,  разделяющих бутан о— вые и  более  тяжелые компоненты.   Другими  словами,  давление  может снизиться достаточно быстро и   вызвать  захлебывание до того,  как произойдет соответствующее снижение подвода тепла.   Колонны,  разделяющие пропан и   более  легкие  компоненты  в верхней своей части, не нуждаются  в этой защите,  поскольку подвод тепла,   при  котором   они захлебываются, при снижении  давления  возрастает.

Некоторые  колонны  оборудованы дефлегматорами, давление  в которых регулируется непрерывным стравливанием неконденсируемых компонентов.  Снижение температуры конденсатора в условиях постоянного давления будет повышать  давление пара дистиллятного продукта.  Для исключения этого многие  процессоры регулируют температуру флегмы путем байпасирования или дросселирования конденсатора.

Давление пара  можно регулировать  без  байпасирования или  дросселирования,  если  давление  в колонне устанавливается  в соответствии с температурой конденсата  (рис.  1.5.6).  Соотношение между номинальной точкой давления и измеренной температурой необходимо регулировать для того, чтобы получить желаемую кривую давления  пара  продукта. В  обычном диапазоне  температур  эта зависимость существенно  линейна.

Рис. 1.5.6

Рис. 1.5.6. Давление в колонне следует устанавливать по температуре конденсата с целью регулирования давления его пара.

Р — датчик давления; РС — регулятор давления, Т — датчик температуры.

Зависимость  такого же  вида следует использовать  и     в тех случаях,  когда регулирование температуры  осуществляется  в любой колонне, давление в которой переменно. Для компенсации   отклонений давления  от  базовых условий (Ь)    можно измерять соответствующие значения  температуры:

где    частная     производная характеризует крутизну кривой давления пара  при   желаемом составе  х€конечного продукта.  Измеряемыми переменными  являются  температура  Т  и  давление   р, а   Т_ь    — представляет собой температуру, которая должна поддерживаться,  если давление регулируется  на уровне  р_ь.

Еще один способ включает измерения избыточного давления пара. При  таких измерениях баллон термометра, частично заполненный   образцом продукта,  соединяют с. одним  выводом датчика перепада давления.   Баллон размещают  в соответствующей точке колонны,  а второй вывод датчика располагают в колонне на той же высоте.   В этом случае датчик сообщает  о разности давлений пара жидкости  в колонне и   жидкости,  находящейся  в баллоне.   Как  было обнаружено,  такой способ  особенно эффективен  при  контрольных испытаниях дистиллированных спиртовых продуктов.

Системы с тепловым насосом

Тепловые насосы используются при  разделении  таких компонентов с близкими температурами  кипения,  как пропан и пропилен, н-бутан  и  изобутан.   Пар из верхней части колонны  сжимается,   его давление  и  температура повышается до таких значений,   при  которых он способен передавать тепло остаточному продукту.  Затем  он конденсируется благодаря повторному кипячению остаточного продукта, и  конденсат возвращается  в виде флегмы.

Зависимость между затраченной  работой и   полученным теплом:

W=Q _С(Т_С - TÖ)/ÉTÖ

где Q_с  - тепло,   отведенное   от пара  конденсацией при    Т_с _    Т_Ö  — температура пара из верхней части  колонны  в единицах по  абсолютной шкале  температур  и    É -к.п.д. цикла. Тепловой насос наиболее  выгоден  тогда,   когда разность  температур   Т_c  -TÖ,    мала, а количество тепла Q_свелико,   как  в приведенных выше примерах разделения./3/