Технологии повышения эффективности процесса ректификации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Повышение энергетической эффективности ректификационных колонн, широко используемых в различных областях промышленности, находится в центре внимания многих исследователей. Несмотря на то, что традиционные ректификационные колонны широко распространены, соответствуют высокому технологическому совершенству и низким капитальным затратам, применение новых технологий может значительно снизить эксплуатационные затраты, привести к существенной экономии общих затрат на установку ректификации и важно для достижения устойчивого развития в целом. В данной статье рассматриваются и сравниваются технологии, направленные на повышение энергоэффективности ректификационных установок: многоэффектная ректификация, термически связанная ректификация и диабатическая ректификация. Многоэффектная ректификация позволяет увеличивать количество ступеней разделения, тем самым повышая эффективность процесса. В термически связанной ректификации благодаря прямому контакту потоков пара и жидкости из различных колонн снижается количество необходимых теплообменных аппаратов. Диабатическая ректификация характеризуется тем, что в колонне применяются управляемые теплообменные аппараты, обеспечивающие приближение условий рабочего процесса к линии фазового равновесия системы. Также в работе описаны некоторые перспективные разработки, связанные с усовершенствованием конструкции ректификационных колонн: такие как колонна с разделительной стенкой и ректификация с промежуточными теплообменниками. Указанные технологии имеют свои преимущества и могут быть при определенных условиях интегрированы в промышленность. Цель данной статьи — рассмотреть и сравнить наиболее распространенные существующие решения, направленные на повышение энергетической эффективности ректификационных колонн.

Об авторах

Чжансиньи Лю

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: lyuch@student.bmstu.ru
ORCID iD: 0009-0004-5524-8537
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская улица, 5

Максим Юрьевич Куприянов

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: kupriyanov.m@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2180-1221
SPIN-код: 2716-2525

канд. техн. наук

Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская улица, 5

Виктория Дмитриевна Кононова

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: victoriadmitrievna@live.ru
ORCID iD: 0009-0008-8609-6205
SPIN-код: 5369-7308
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская улица, 5

Список литературы

  1. Kalinina EI, Brodyansky VM. Technical and economic analysis of systems of separation of gas mixtures. Moscow: MEI; 1979. (In Russ.)
  2. Golovko GA. Cryogenic production of inert gases. Mashinostroenie, 1983. (In Russ.)
  3. Alexandrov IA. Rectification and absorption apparatuses: (Calculation methods and basics of design). Moscow: Khimiya; 1965. (In Russ.)
  4. Beregovykh VV, Korabel’nikov MM, Serafimov LA. Strategy of synthesis and analysis of technological schemes of rectification. Chem. pharm. Journal. 1985;(3):202–206. (In Russ.) Accessed: 27.08.2024. Available from: http://magzdb.org/num/3157279
  5. Zakharov MK, Pisarenko YA. Theoretical rationale for the selection of the optimal scheme of separation of the three-component mixture. Fine Chemical Technologies. 2017;12(4):43–49. (In Russ.) doi: 10.32362/2410-6593-2017-12-4-43-49
  6. Zakharov MK, Shvets AA. Dependence of external and internal energy-saving for rectification of binary mixtures. Fine Chemical Technologies, 2016,11(1):40–44. (In Russ) doi: 10.32362/2410-6593-2016-11-1-40-44
  7. Li Q, Ye Y. Principle of multiple-effect distillation and its application. Progress in Chemical Engineering. 1992;(6):40–43. (In Chinese) Accessed: 27.08.2024. Available from: https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/QK000001312316
  8. Phillip CW. Multi-effect distillation processes. Industrial & Engineering Chemistry Research. 1993;32(5):894–905. doi: 10.1021/ie00017a017
  9. Dai WY, Gu LL, Guo XT, et al. Research progress on energy-saving technologies of double-effect distillation. Chemical Technology. 2013;(1):54–57. (In Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1008-0511.2013.01.014
  10. Bravo-Bravo C, Segovia-Hernández JG, Gutiérrez-Antonio C, et al. Extractive dividing wall column: design and optimization. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2010;49(8):3672–3688. doi: 10.1021/ie9006936
  11. Kartashov MO. Optimal design of rectification plants in Aspen Plus. 2020. (In Russ.) Accessed: 27.08.2024. Available from: http://earchive.tpu.ru/handle/11683/61004
  12. Zhai C, Liu Q, Romagnoli JA, et al. Modeling/simulation of the dividing wall column by using the rigorous model. Processes. 2019;7(1):26. doi: 10.3390/pr7010026
  13. Dejanović I, Matijašević L, Olujić Ž. Dividing wall column — A breakthrough towards sustainable distilling. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2010;49(6):559–580. doi: 10.1016/j.cep.2010.04.001
  14. Hu Y, Sun H, Li C, et al. Design of reaction region of reactive dividing wall column based on cross-wall heat transfer. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2023;62(12):5430–5444. doi: 10.1021/acs.iecr.2c04358
  15. Lemberg AS, Zemtsov DA, Voinov NA. The possibility of modelling distillation columns in simulation software. Reshetnev Readings. 2021:118–119. (In Russ.) EDN: VYNZVL
  16. Spasojević MĐ, Janković MR, Đaković DD. Entropy production minimization in a multicomponent diabatic distillation column. Thermal Science. 2020;24(3P.B):2256–2266. doi: 10.2298/TSCI181206284S
  17. Rivero R. Exergy simulation and optimization of adiabatic and diabatic binary distillation. Energy. 2001;26(6):561–593. doi: 10.1016/S0360-5442(01)00020-2
  18. Gao Xiaoxin, Zhu Biyun, Lin Fangyi, et al. The simulation for ethylene distillation column with inter-condenserand inter-reboiler. Journal of Changzhou University: Natural Science Edition. 2016;28(3):27–30. (In Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-0411.2016.03.006
  19. Agrawal R, Herron DM. Efficient use of an intermediate reboiler or condenser in a binary distillation. AIChE journal. 1998;44(6):1303–1315. doi: 10.1002/aic.690440608
  20. Jin Liangjie, Bai Peng, Guo Xianghai. Energy-saving optimization of partial diabatic distillation with side streams. Journal of Chemical Engineering. 2019;70(5):1804–1814. (In Chinese). doi: 10.11949/j.issn.0438-1157.20181449

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Двухколонные схемы разделения трехкомпонентной смеси [5]. a — двухколонная схема с первым заданным разделением; b — двухколонная схема со вторым заданным разделением.

Скачать (80KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Технологическая схема многоэффектной ректификации [7].

Скачать (55KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схемы многоэффектной ректификации [9]. a — параллельно-поточная схема; b — нисходящая схема; c — противоточная схема.

Скачать (115KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схемы термически связанной ректификации [13]. a — схема Петлюка (Petlyuk); b — схема с разделительной стенкой (DWC).

Скачать (82KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схема с разделительной стенкой DWC-FC [14].

Скачать (67KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Сравнение адиабатической и диабатической колонн [16]. a — адиабатная колонна; b — диабатическая колонна; c — диабатическая колонна с последовательными теплообменниками.

Скачать (156KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Диаграммы диабатной ректификации [17]. a — диаграмма Мак-Кэба и Тиле; b — диаграмма Поншона-Бошняковича.

Скачать (248KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».