Введение к работе
Актуальность работы. Разработка энергосберегающих схем ректификации многокомпонентных смесей является важной задачей технологии органического и нефтехимического синтеза. Ректификация являются наиболее широко используемым процессом для разделения смесей органических продуктов на отдельные фракции, однако этот процесс обладает высокой энергоемкостью, и во многих случаях энергозатраты достигают 70% от всех энергозатрат на производство в целом. Благодаря крупнотоннажности производств основного органического и нефтехимического синтеза, даже незначительное снижение энергопотребления обеспечивает существенный экономический эффект для производства в целом. Выбор оптимальной технологической схемы ректификации (TCP) осложняется поливариантностью организации процесса ректификации. Анализ производств органического и нефтехимического синтеза показывает, что многие установки работают в неоптимальных режимах. Снижение энергоемкости подсистемы разделения требует применения комплексного подхода и совершенствования, как рабочих параметров, так и структуры TCP. Значительно снизить энергопотребление можно за счет приближения реального процесса к, термодинамически обратимому. На практике это можно достичь путем организации процесса с частично или полностью связанными тепловыми и материальными потоками (ТМП).
Цель работы. Разработка энергосберегающих схем ректификации многокомпонентных смесей органических продуктов, образующихся в процессе каталитического крекинга.
Методы исследования. Для решения поставленной задачи в работе используются методы трансформации TCP, математическое моделирование схем ректификации и вычислительный эксперимент.
Научная новизна.
1. Выявлены два направления структурного совершенствования существующих
абсорбционных газофракционирующих установок (АГФУ)
нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ): переход к полностью ректификационной схеме разделения или интеграция тепловых и материальных потоков в АГФУ;
С целью повышения термодинамической и энергетической эффективности разделения предложено использовать комплекс с частично связанными тепловыми и материальными потоками, объединяющий фракционирующий абсорбер и пропан-пропиленовую колонну;
Изучено влияние количества направляемого во фракционирующий абсорбер из колонны депропанизатора парового потока на суммарные энергозатраты и выявлено существование режима, при котором все тепло подводится через кипятильник ректификационной колонны;
Проведен анализ вариантов организации теплоинтеграции колонн АГФУ разделения продуктов каталитического крекинга на четыре фракции, и определено, что ее применение наиболее эффективно при близких рабочих давлениях в аппаратах исходной схемы.
Практическая значимость.
Полученные данные позволяют рекомендовать для снижения энергозатрат на разделение применять теплоинтеграцию между фракционирующим абсорбером и колонной депропанизатором нефтеперерабатывающим заводам и нефтехимическим предприятиям.
Установлено, что использование схемы с частично связанными тепловыми и материальными потоками обеспечивает снижение энергозатрат на разделение в АГФУ на 16%.
Показано, что применение трехколонной схемы АГФУ снижает энергозатраты на разделение на 10%.
Установлено, что переход к полностью ректификационному разделению обеспечивает экономию энергоресурсов на 10%.
Установлено, что в качестве абсорбента для выделения сухого газа можно использовать фракцию Cs+.
Апробация работы. Отдельные разделы диссертации докладывались на: XI Международной научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии 2006», (Самара, 2006 г.); Международной конференции по химической технологии ХТ'07, (Москва, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа включает в себя введение, 3 основные главы, выводы, приложение и библиографический список. Диссертация изложена на 203 страницах машинописного текста, содержит 106 таблицы, 45 рисунков и библиографию из 96 наименований.
