Ільченко М. В. Обґрунтування енергоефективних режимів роботи системи рекуперативних теплообмінників у процесі переробки піроконденсату

Об’єктом дослідження є теплообмінні процеси, які відбуваються в мережі рекуперативних теплообмінних апаратів при переробці піроконденсату на установці виробництва бензолу. Метою роботи є аналіз системи рекуперативного теплообміну та визначення її недоліків для обґрунтування енергоефективних режимів роботи установки з подальшим вирішенням задачі підвищення енергоефективності процесу переробки піроконденсату. Методи дослідження: метод пінч-проектування використано для визначення величини споживання зовнішніх енергоносіїв у хіміко-технологічних процесах та кількості енергії рекуперації; принципи побудови вартісних залежностей приведених витрат використано при реконструкції теплообмінної системи; метод складання сіткових діаграм використано для створення проекту реконструкції системи теплообмінних апаратів; методи математичного моделювання використані для детального аналізу режимів роботи теплообмінних апаратів з урахуванням фазового стану теплоносіїв; для проведення розрахунків використовувалися безкоштовні математичні пакети, а також комп’ютерні програми зі встановлення технологічних параметрів нових пластинчастих теплообмінних апаратів необхідної специфікації; для обрахунку величини можливої інтеграції та побудови кривих енерго-економічних залежностей використано програмне забезпечення «HILECT»; моделювання виробництва проводилося за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення «UniSim Design». Теоретичні та практичні результати: проаналізовано систему рекуперативного теплообміну на установці переробки піроконденсату задля визначення її недоліків та подальшого удосконалення шляхом впровадження заходів інтеграції технологічних потоків й обґрунтування енергоефективних режимів роботи комплекту нового теплообмінного обладнання. Наукова новизна: дістали подальший розвиток методи інтеграції процесів, а саме метод пінч-аналізу, що дозволило підтвердити високу ефективність подібних розрахунково-проектувальних засобів для проектування сучасних мереж теплообміну, задіяних в процесах переробки піроконденсату; вперше застосовано технології пінч-проектування та теплової інтеграції до мережі діючого теплообмінного обладнання, залученого для процесів переробки піроконденсату при безперервному виробництві бензолу; експериментально виявлено низьку ефективність роботи елементів існуючої теплообмінної системи та запропоновано заходи щодо підвищення низки виробничих показників завдяки технічному переоснащенню мережі за рахунок доповнення сукупної поверхні теплообміну комплектом нових пластинчастих теплообмінників із високими виробничими характеристиками; вперше визначено оптимальне значення мінімального температурного напору, величини доступної рекуперації теплової енергії та кількості енергії, яку необхідну підвести ззовні, для забезпечення працездатності теплообмінної системи, задіяної у процесі переробки піроконденсату на установці виробництва бензолу; дістав подальший розвиток механізм обробки та використання технологічних даних для створення імітаційних моделей нафтохімічних і переробних виробництв з застосуванням програмного забезпечення UniSim Design, що дозволило перевірити коректність вихідних експериментальних даних та визначити відсутні теплофізичні характеристики теплообмінних потоків; вперше розроблено варіанти проектів енергоефективної інтеграції за умов варіативно-оптимізаційного проектування системи теплообмінних апаратів в технологічних лініях для окремих блоків установки. Ступінь впровадження: результати роботи впроваджено у навчальний процес кафедри інтегрованих технологій, процесів та апаратів Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». Сфера використання: хімічна, нафтохімічна, нафтопереробна, енергетична та суміжні галузі.